JPH0311487B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0311487B2 JPH0311487B2 JP57070047A JP7004782A JPH0311487B2 JP H0311487 B2 JPH0311487 B2 JP H0311487B2 JP 57070047 A JP57070047 A JP 57070047A JP 7004782 A JP7004782 A JP 7004782A JP H0311487 B2 JPH0311487 B2 JP H0311487B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- single crystal
- ferroelectric
- thin film
- optical
- lead titanate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Inorganic Insulating Materials (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は強誘電体薄膜を有する強誘電体薄膜素
子に関する。
子に関する。
一般に強誘電体化合物は、その圧電性を利用し
て、圧電フイルタや振電子など電気部品に広く使
われている。また、電気光学効果を利用したレー
ザの変調素子や光シヤツタにも応用されており、
強誘電体化合物の実用面の応用範囲は広い。
て、圧電フイルタや振電子など電気部品に広く使
われている。また、電気光学効果を利用したレー
ザの変調素子や光シヤツタにも応用されており、
強誘電体化合物の実用面の応用範囲は広い。
強誘電体化合物の素体としては、単結晶の作製
が一般には困難であり、またそれが可能であつて
も高価なものが多く、チタン酸バリウム圧電磁器
やPZT磁器、PLZT磁器にみられるように磁器と
して使用される場合が多い。しかし、磁器におい
ては粒子の結晶方向が無秩序であり、本来単結晶
の持つている強誘電的特性の有用性が減少する。
光変調素子や光シヤツタとして使用する場合に
は、素体が透明であることが必要である。物質そ
のものは透明であつても、磁器にした場合、
PLZT磁器やごく一部の組成物以外の強誘電体化
合物は不透明となるので、電気光学効果素子とし
ては単結晶であることが望まれる。
が一般には困難であり、またそれが可能であつて
も高価なものが多く、チタン酸バリウム圧電磁器
やPZT磁器、PLZT磁器にみられるように磁器と
して使用される場合が多い。しかし、磁器におい
ては粒子の結晶方向が無秩序であり、本来単結晶
の持つている強誘電的特性の有用性が減少する。
光変調素子や光シヤツタとして使用する場合に
は、素体が透明であることが必要である。物質そ
のものは透明であつても、磁器にした場合、
PLZT磁器やごく一部の組成物以外の強誘電体化
合物は不透明となるので、電気光学効果素子とし
ては単結晶であることが望まれる。
強誘電体化合物としては100種類以上のものが
発見されており、単結晶での電気的、光学的特性
がよいにもかかわらず、単結晶の作製が困難であ
つたり、単結晶が潮解性を持ち不安定であつたり
して、光変調素子として使用されるものはごく一
部にすぎない。
発見されており、単結晶での電気的、光学的特性
がよいにもかかわらず、単結晶の作製が困難であ
つたり、単結晶が潮解性を持ち不安定であつたり
して、光変調素子として使用されるものはごく一
部にすぎない。
一方、強誘電体素子の構造の面から見ると最近
の光通信技術の進歩にともなつて光集積回路
（IC）用の光変調素子や光スイツチにするために
薄膜化した強誘電体化合物を有するものが望まれ
ている。強誘電体化合物は本質的に光学的に非等
方的であり、多結晶化すると粒子間の界面で光散
乱するので、光導波回路として使用するために
は、薄膜を単結晶化することが望ましい。チタン
酸鉛は実用的にみてすぐれた強誘電的性質を有す
る物質で、実際に強誘電体磁器として高周波用フ
イルタや焦電効果素子として広く使用されてい
る。
の光通信技術の進歩にともなつて光集積回路
（IC）用の光変調素子や光スイツチにするために
薄膜化した強誘電体化合物を有するものが望まれ
ている。強誘電体化合物は本質的に光学的に非等
方的であり、多結晶化すると粒子間の界面で光散
乱するので、光導波回路として使用するために
は、薄膜を単結晶化することが望ましい。チタン
酸鉛は実用的にみてすぐれた強誘電的性質を有す
る物質で、実際に強誘電体磁器として高周波用フ
イルタや焦電効果素子として広く使用されてい
る。
しかし、チタン酸鉛は結晶学的異方性が大きい
こと、鉛の蒸気圧が高いことから良好な単結晶の
作製が困難であることから光学面への応用はなさ
れていない。磁器の作製においても、その結晶学
的異方性が大きいことから、純粋物質の焼結体を
得ることは困難である。
こと、鉛の蒸気圧が高いことから良好な単結晶の
作製が困難であることから光学面への応用はなさ
れていない。磁器の作製においても、その結晶学
的異方性が大きいことから、純粋物質の焼結体を
得ることは困難である。
以上のことからわかるように、圧電特性の面か
らも光学的応用の面からも、単結晶化した強誘電
体化合物が望まれており、かつその単結晶が工業
的にみて容易に作製できることが必要である。ま
た、最近の光ICや半導体ICとの組み合わせへの
応用を考えると、薄膜化できることが望ましい。
らも光学的応用の面からも、単結晶化した強誘電
体化合物が望まれており、かつその単結晶が工業
的にみて容易に作製できることが必要である。ま
た、最近の光ICや半導体ICとの組み合わせへの
応用を考えると、薄膜化できることが望ましい。
発明者らは、これらの要求をみたす強誘電体素
子を検討した結果、酸化マグネシウム単結晶上に
チタン酸鉛をエピタキシヤル成長させた素子が作
製も容易であり、結晶性もよく透光性もすぐれて
いることを発見したものである。
子を検討した結果、酸化マグネシウム単結晶上に
チタン酸鉛をエピタキシヤル成長させた素子が作
製も容易であり、結晶性もよく透光性もすぐれて
いることを発見したものである。
本発明のチタン酸鉛単結晶薄膜は高周波スパツ
タリングで作製した。
タリングで作製した。
基板には（100）面にそつてへき開した酸化マ
グネシウム単結晶板を使用し、ヒータ上に固定し
た。ターゲツトには軽く焼結させたチタン酸鉛粉
末を用いた。雰囲気ガスはアルゴンと酸素の混合
気体で、全圧は約5Pa、アルゴンと酸素の混合比
率は90％アルゴンと10％酸素でマグネトロン高周
波スパツタリング法により酸化マグネシウム単結
晶板上に薄膜を形成した。
グネシウム単結晶板を使用し、ヒータ上に固定し
た。ターゲツトには軽く焼結させたチタン酸鉛粉
末を用いた。雰囲気ガスはアルゴンと酸素の混合
気体で、全圧は約5Pa、アルゴンと酸素の混合比
率は90％アルゴンと10％酸素でマグネトロン高周
波スパツタリング法により酸化マグネシウム単結
晶板上に薄膜を形成した。
基板温度は575℃である。上述のようにして作
製した薄膜をＸ線マイクロアナライザーで組成比
を分析し、Ｘ線回析と電子線回析で結晶の同定、
方位の決定を行なつた。図にこの薄膜のＸ線回析
図形を示す。
製した薄膜をＸ線マイクロアナライザーで組成比
を分析し、Ｘ線回析と電子線回析で結晶の同定、
方位の決定を行なつた。図にこの薄膜のＸ線回析
図形を示す。
図より＜100＞方向および＜001＞方向に成長し
ていることがわかる。
ていることがわかる。
一方、電子線回析より回析図形が点状になるこ
とから、エピタキシヤル成長していることが確認
された。基板温度は550℃から700℃の間で変化さ
せても＜100＞方向もしくは＜001＞方向にエピタ
キシヤル成長したチタン酸鉛の単結晶薄膜が形成
される。また、雰囲気の全圧2Pa〜20Pa雰囲気の
アルゴンガスと酸素ガスの組成比を100％アルゴ
ン50％アルゴン−50％酸素の範囲で、＜100＞方向
もしくは＜001＞方向にエピタキシヤル成長した
チタン酸鉛の単結晶が得られる。いずれの場合に
も無色透明な良好な透光性を持つ膜が得られる。
とから、エピタキシヤル成長していることが確認
された。基板温度は550℃から700℃の間で変化さ
せても＜100＞方向もしくは＜001＞方向にエピタ
キシヤル成長したチタン酸鉛の単結晶薄膜が形成
される。また、雰囲気の全圧2Pa〜20Pa雰囲気の
アルゴンガスと酸素ガスの組成比を100％アルゴ
ン50％アルゴン−50％酸素の範囲で、＜100＞方向
もしくは＜001＞方向にエピタキシヤル成長した
チタン酸鉛の単結晶が得られる。いずれの場合に
も無色透明な良好な透光性を持つ膜が得られる。
以上の結果から、酸化マグネシウム単結晶の
（100）面上に＜100＞方向もしくは＜001＞方向に
結晶成長させた単結晶膜は作製のためのスパツタ
リング条件の範囲が広く、工業的に有利である。
（100）面上に＜100＞方向もしくは＜001＞方向に
結晶成長させた単結晶膜は作製のためのスパツタ
リング条件の範囲が広く、工業的に有利である。
電気光学効果素子としての応用を考えたとき、
酸化マグネシウム単結晶は可視光領域で無色透明
であり光学的異方性を有しないので、チタン酸鉛
の電気光学効果で光変調をする場合も利点とな
る。チタン酸鉛の分極可能な方向は＜001＞方向
と＜100＞方向であり、光をチタン酸鉛の薄膜面
に対して垂直に通過させる場合にも、面内を光導
波路として使用する場合にも分極方向を光の透過
方向に垂直に選ぶことができるので光変調用とし
ても有利である。
酸化マグネシウム単結晶は可視光領域で無色透明
であり光学的異方性を有しないので、チタン酸鉛
の電気光学効果で光変調をする場合も利点とな
る。チタン酸鉛の分極可能な方向は＜001＞方向
と＜100＞方向であり、光をチタン酸鉛の薄膜面
に対して垂直に通過させる場合にも、面内を光導
波路として使用する場合にも分極方向を光の透過
方向に垂直に選ぶことができるので光変調用とし
ても有利である。
図は本発明の実施例における強誘電体薄膜素子
のＸ線回折図である。
のＸ線回折図である。
Claims (1)
- １ 酸化マグネシウム単結晶の（100）面上に＜
100＞方向もしくは＜001＞方向に結晶成長させた
チタン酸鉛薄膜を有することを特徴とする強誘電
体薄膜素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57070047A JPS58186105A (ja) | 1982-04-26 | 1982-04-26 | 強誘電体薄膜素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57070047A JPS58186105A (ja) | 1982-04-26 | 1982-04-26 | 強誘電体薄膜素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58186105A JPS58186105A (ja) | 1983-10-31 |
| JPH0311487B2 true JPH0311487B2 (ja) | 1991-02-18 |
Family
ID=13420260
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57070047A Granted JPS58186105A (ja) | 1982-04-26 | 1982-04-26 | 強誘電体薄膜素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58186105A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6083387A (ja) * | 1983-10-14 | 1985-05-11 | Hitachi Ltd | アレー圧電変換器 |
| JPS61274342A (ja) * | 1985-05-29 | 1986-12-04 | Ube Ind Ltd | 強誘電体素子およびその製造法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56138813A (en) * | 1980-03-31 | 1981-10-29 | Fujitsu Ltd | Method of forming lead titanate thin film |
-
1982
- 1982-04-26 JP JP57070047A patent/JPS58186105A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58186105A (ja) | 1983-10-31 |
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