JPH0335249B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0335249B2 JPH0335249B2 JP58015625A JP1562583A JPH0335249B2 JP H0335249 B2 JPH0335249 B2 JP H0335249B2 JP 58015625 A JP58015625 A JP 58015625A JP 1562583 A JP1562583 A JP 1562583A JP H0335249 B2 JPH0335249 B2 JP H0335249B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pbtio
- pyroelectric
- thin film
- sensitivity
- mno
- 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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- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Radiation Pyrometers (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Inorganic Insulating Materials (AREA)
Description
産業上の利用分野
本発明は、強誘電体薄膜、たとえば赤外線検出
器に有用な強誘電体薄膜に関するものである。 従来例の構成とその問題点 赤外線検出素子は、量子形と熱形とに分けられ
る。量子形赤外線検出素子は感度が高く、応答が
速いが、冷却を必要とし、また、感度の波長依存
性が大きいという欠点を持つている。一方、熱形
赤外線検出素子は、室内で動作し、波長依存性が
ないという大きい長所をもつている。なかでも、
強誘電体を用いた焦電形素子は感度、応答速度な
どの点で、他の熱形素子に比べてすぐれている。 すでに実用化されている焦電素子12は、セラミ
ツクスや単結晶が用いられている。焦電素子は、
薄くすればそれだけ熱容量が下がり、感度が増加
するが、単結晶やセラミツクスでは、加工性に問
題があつて、あまり薄くすることはできない。そ
のため、感度にも限界があつた。また単一素子
で、２次元の熱像を得ようとすると、機械走査が
必要で、大形で高価な装置になる。２次元の熱像
は、パイロビジコンでも得られるが感度、分解能
ともによくない。高感度の焦電形２次元アレイが
できれば、室温動作で高性能の安価な熱像装置を
つくることができる。 このように、高感度の焦電素子、とくに２次元
アレイを得ようとすると、セラミツクスや単結晶
では不十分で、良質の強誘電体薄膜の作製が不可
欠の条件になる。 焦電形赤外線検出素子は、キユリー点よりも低
い温度でないと使用することができないので、感
度の温度特性や安定性を考えると、キユリー点は
高い方がよい。焦電係数dqr／dTが大きいほど、
温度Ｔの変化に対して、分極Prの変化が大きい。
性能指数（dPr／dT）（１／ε）は、発生電圧の
大小をきめるので、大きい方がよい。誘電率εは
小さい方がよい。比検出能D*は、雑音に逆比例
し、D*が大きい方が検出素子の性能がよい。焦
電形では雑音の主原因がtanδにあつて、tanδをで
きるだけ小さくすることも課題になる。PbTiO3
は、キユリー点も高く（約500℃）、εもかなり小
さく（約200）、焦電材料としてすぐれていて、す
でにセラミツクスを用いた赤外検出素子が実用化
されている。しかし、PbTiO3薄膜については、
セラミツクスと同等あるいはそれ以上の特性のも
のがこれまでのところ報告がない。 発明の目的 本発明は、焦電形赤外検出素子としての性能指
数がPbTiO3セラミツクスと同等かそれ以上で、
tanδの小さいPbTiO3薄膜を得ることを目的とす
る。 発明の構成 本発明は、高周波スパツタ法で薄膜を形成する
に際して、ターゲツトに少量のMnO2の添加され
たPbTiO3粉末を用いることをもつとも特徴と
し、これによつて、無添加のPbTiO3粉末の場合
に比べて、焦電形検出素子の性能指数が大きく、
tanδの小さいPbTiO3薄膜焦電材料が得られる。 実施例の説明 本発明のPbTiO3薄膜は、高周波スパツタリン
グで作製した。ターゲットの組成は、〔（１−ｘ）
PbO＋（１−ｘ）TiO2〕＋xMnO2、または〔（１
−ｘ）PbTiO3＋ｘ・MnO2〕である。ただし、
ｘ＝0.002〜0.05である。 原料のPbO，TiO2とMnO2、あるいはPbTiO3
とMnO2を十分湿式混合して、ターゲツトとし
た。これら２種類のターゲツトで得た薄膜は、同
じ特性を示した。 基板には、アルミナセラミツクを用いた。基板
の片面に、電極として白金をスパツタリング法で
形成した。基板をヒータ上に固定し、基板を575
℃に加熱した。雰囲気ガスは、アルゴンと酸素の
混合気体で、混合比は、アルゴンが90％で、酸素
が10％である。ガス圧は5Paであつた。高周波マ
グネトロンスパツタリングにより基板の電極上
に、厚さ１〜2μｍのPbTiO3薄膜を形成した。 分極と測定ために、PbTiO3薄膜上に、直径約
１mmの白金電極をスパツタリング法で形成した。
試料の厚み方向に、80kv／cmの直流電場を200℃
で、10分間印加して、分極を行なつた。分極後、
焦電係数dPr／dTと誘電率εと誘電損失tanδを
測定した。各組成の薄膜の性能指数（dPr／dT）
（１／ε）とtanδを下表に示す。表には、従来の
PbTiO3磁器の値も示してある。
器に有用な強誘電体薄膜に関するものである。 従来例の構成とその問題点 赤外線検出素子は、量子形と熱形とに分けられ
る。量子形赤外線検出素子は感度が高く、応答が
速いが、冷却を必要とし、また、感度の波長依存
性が大きいという欠点を持つている。一方、熱形
赤外線検出素子は、室内で動作し、波長依存性が
ないという大きい長所をもつている。なかでも、
強誘電体を用いた焦電形素子は感度、応答速度な
どの点で、他の熱形素子に比べてすぐれている。 すでに実用化されている焦電素子12は、セラミ
ツクスや単結晶が用いられている。焦電素子は、
薄くすればそれだけ熱容量が下がり、感度が増加
するが、単結晶やセラミツクスでは、加工性に問
題があつて、あまり薄くすることはできない。そ
のため、感度にも限界があつた。また単一素子
で、２次元の熱像を得ようとすると、機械走査が
必要で、大形で高価な装置になる。２次元の熱像
は、パイロビジコンでも得られるが感度、分解能
ともによくない。高感度の焦電形２次元アレイが
できれば、室温動作で高性能の安価な熱像装置を
つくることができる。 このように、高感度の焦電素子、とくに２次元
アレイを得ようとすると、セラミツクスや単結晶
では不十分で、良質の強誘電体薄膜の作製が不可
欠の条件になる。 焦電形赤外線検出素子は、キユリー点よりも低
い温度でないと使用することができないので、感
度の温度特性や安定性を考えると、キユリー点は
高い方がよい。焦電係数dqr／dTが大きいほど、
温度Ｔの変化に対して、分極Prの変化が大きい。
性能指数（dPr／dT）（１／ε）は、発生電圧の
大小をきめるので、大きい方がよい。誘電率εは
小さい方がよい。比検出能D*は、雑音に逆比例
し、D*が大きい方が検出素子の性能がよい。焦
電形では雑音の主原因がtanδにあつて、tanδをで
きるだけ小さくすることも課題になる。PbTiO3
は、キユリー点も高く（約500℃）、εもかなり小
さく（約200）、焦電材料としてすぐれていて、す
でにセラミツクスを用いた赤外検出素子が実用化
されている。しかし、PbTiO3薄膜については、
セラミツクスと同等あるいはそれ以上の特性のも
のがこれまでのところ報告がない。 発明の目的 本発明は、焦電形赤外検出素子としての性能指
数がPbTiO3セラミツクスと同等かそれ以上で、
tanδの小さいPbTiO3薄膜を得ることを目的とす
る。 発明の構成 本発明は、高周波スパツタ法で薄膜を形成する
に際して、ターゲツトに少量のMnO2の添加され
たPbTiO3粉末を用いることをもつとも特徴と
し、これによつて、無添加のPbTiO3粉末の場合
に比べて、焦電形検出素子の性能指数が大きく、
tanδの小さいPbTiO3薄膜焦電材料が得られる。 実施例の説明 本発明のPbTiO3薄膜は、高周波スパツタリン
グで作製した。ターゲットの組成は、〔（１−ｘ）
PbO＋（１−ｘ）TiO2〕＋xMnO2、または〔（１
−ｘ）PbTiO3＋ｘ・MnO2〕である。ただし、
ｘ＝0.002〜0.05である。 原料のPbO，TiO2とMnO2、あるいはPbTiO3
とMnO2を十分湿式混合して、ターゲツトとし
た。これら２種類のターゲツトで得た薄膜は、同
じ特性を示した。 基板には、アルミナセラミツクを用いた。基板
の片面に、電極として白金をスパツタリング法で
形成した。基板をヒータ上に固定し、基板を575
℃に加熱した。雰囲気ガスは、アルゴンと酸素の
混合気体で、混合比は、アルゴンが90％で、酸素
が10％である。ガス圧は5Paであつた。高周波マ
グネトロンスパツタリングにより基板の電極上
に、厚さ１〜2μｍのPbTiO3薄膜を形成した。 分極と測定ために、PbTiO3薄膜上に、直径約
１mmの白金電極をスパツタリング法で形成した。
試料の厚み方向に、80kv／cmの直流電場を200℃
で、10分間印加して、分極を行なつた。分極後、
焦電係数dPr／dTと誘電率εと誘電損失tanδを
測定した。各組成の薄膜の性能指数（dPr／dT）
（１／ε）とtanδを下表に示す。表には、従来の
PbTiO3磁器の値も示してある。
【表】
MnO2の添加量ｘが０〜0.001、および、0.10で
は、従来の磁器の値に比べて、性能指数が小さ
く、tanδが大きい。一方、適当な量のMnO2、す
なわち、ｘ＝0.002〜0.05では、従来の磁器に比
べて、性能指数は大きくなり、その上、tanδが同
等または小さくなる。 発明の効果 以上のように本発明の方法では、ターゲツトに
使用するPbTiO3を適量のMnO2を添加している
ので、従来の磁器に比べて、大きい性能指数をも
ち、その上、tanδが従来の磁器に比べて、同等か
小さい薄膜焦電体を得ることができる。これを用
い、高感度、低雑音の赤外線検出器を構成でき
る。
は、従来の磁器の値に比べて、性能指数が小さ
く、tanδが大きい。一方、適当な量のMnO2、す
なわち、ｘ＝0.002〜0.05では、従来の磁器に比
べて、性能指数は大きくなり、その上、tanδが同
等または小さくなる。 発明の効果 以上のように本発明の方法では、ターゲツトに
使用するPbTiO3を適量のMnO2を添加している
ので、従来の磁器に比べて、大きい性能指数をも
ち、その上、tanδが従来の磁器に比べて、同等か
小さい薄膜焦電体を得ることができる。これを用
い、高感度、低雑音の赤外線検出器を構成でき
る。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 組成〔（１−ｘ）PbTiO3＋ｘ・MnO2〕（ｘ
＝0.002〜0.05）を有する強誘電体薄膜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58015625A JPS59141427A (ja) | 1983-02-01 | 1983-02-01 | 強誘電体薄膜 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58015625A JPS59141427A (ja) | 1983-02-01 | 1983-02-01 | 強誘電体薄膜 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59141427A JPS59141427A (ja) | 1984-08-14 |
| JPH0335249B2 true JPH0335249B2 (ja) | 1991-05-27 |
Family
ID=11893889
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58015625A Granted JPS59141427A (ja) | 1983-02-01 | 1983-02-01 | 強誘電体薄膜 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59141427A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0610926B2 (ja) * | 1985-05-23 | 1994-02-09 | 松下電器産業株式会社 | 誘電体膜の製造法 |
| JPS61285609A (ja) * | 1985-06-13 | 1986-12-16 | 日本曹達株式会社 | チタン酸鉛強誘電体薄膜およびその製造方法 |
| KR0147245B1 (ko) * | 1993-12-01 | 1998-09-15 | 모리시타 요이찌 | 강유전체박막 및 그 제조방법 |
| CN107365152A (zh) * | 2017-09-04 | 2017-11-21 | 苏州云舒新材料科技有限公司 | 一种热释电子陶瓷薄膜材料的制备方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5915503B2 (ja) * | 1974-11-21 | 1984-04-10 | 日本電気株式会社 | ジルコン・チタン酸鉛を含む多成分系圧電性磁器用結晶化微粉末の製造方法 |
| JPS6052092B2 (ja) * | 1981-05-19 | 1985-11-18 | 水澤化学工業株式会社 | ペロブスカイト型鉛含有複合酸化物の製法 |
-
1983
- 1983-02-01 JP JP58015625A patent/JPS59141427A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59141427A (ja) | 1984-08-14 |
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