【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
産業上の利用分野
本発明は、焦電効果を用いた赤外線センサや圧
電効果を利用する圧電フイルタ或いは振動子、さ
らには電気化学効果を利用した光変調素子、光シ
ヤツターなどに適応される誘電体薄膜素子に関す
るものである。
従来例の構成とその問題点
強誘電体は圧電素子、光変調素子、焦電素子、
メモリー素子など、エレクトロニクスの分野にお
ける利用範囲は広く、近年、ICの発達に伴ない
電子機器の小型化が進むにつれて、これらの強誘
電性を利用した素子も薄膜化されつつある。
このような薄膜素子の作製方法には、CVD（Ｃ
−hemical Vapor Deposition）やスパツタ法、
蒸着法などがあるが、いずれも基板の上に目的の
物質を生成させる方法である。
従つて、強誘電性薄膜を使用した素子は基板を
含んだ状態で使用されることになり、このような
構造では次のような問題点がある。
強誘電体の片面が基板に密着しているため、
表面が機械的に基板にクランプされて、圧電効
果により強誘電体薄膜の電気分極が困難とな
る。
基板があるため、薄膜の基板側の面に電極が
形成できない。電気的、光学的に良好な強誘電
体薄膜は単結晶基板の上にエピタキシヤル成長
されることによつて得られるが、はじめに基板
の上に導電性物質で電極を形成すると、生成膜
は基板表面の影響を受けるので、電極物質を基
板の上につけることにより、その上にできる強
誘電性薄膜の結晶性が悪くなる。
基板が薄膜に結合しているため、質量的、熱
的に負荷となるので、圧電振動子、焦電型赤外
検出素子として使用するとき損失となる。
光変調素子や焦電型赤外検出素子として使う
場合、光が基板を通過するので、光や赤外線が
基板材料に吸収されて損失になり易い。
一方、強誘電体の薄体を単結晶又は磁器から
切り出し、研磨することによつて作成する方法
では機械的強度の問題から20〜30μｍ以下にす
ることは困難である。
このような欠点は、少なくとも一部においては
基板が存在せず、薄膜のみで構成される素子を作
ることによつて解決できるが、しかしながら、薄
膜は通常数μｍの厚みであつて非常に破損し易
く、その取扱いが困難である。
発明の目的
本発明は上記した問題点を解消し、基板を除去
した薄膜素子の欠点を補つた優れた誘電体薄膜素
子を提供するものである。
発明の構成
上記目的を達成するために、本発明の誘電体薄
膜素子は、少なくとも片面を有機フイルムで被覆
したことを特徴とするものである。
実施例の説明
実施例 １
スパツタ装置を用いて図に示すように、厚さ約
300μｍの酸化マグネシウム基板１に厚さ2μｍの
チタン酸鉛薄膜２を成長させて形成した。次い
で、チタン酸鉛薄膜２の上面中央部に白金電極３
を蒸着、形成したのち、チタン酸鉛薄膜２の上面
全面に亘つて厚さ約4μｍのエポキシ樹脂４を塗
布し、しかるのち、濃燐酸を用いて薄膜２の下面
外周部以外の基板１を除去して薄膜２の下面が露
出した凹部６を形成することにより薄膜のみの部
分２ａを形成した。次いで、電極３に対向して薄
膜２の下面中央部にNiCr電極５を形成し、基板
を設けていない赤外線検出素子を作成した。
このように作成した赤外線検出素子の耐衝撃性
について調べるため、前記実施例における有機フ
イルム（エポキシ樹脂）でコーテイングした素子
（Ｂとする）と、コーテイングを施していない素
子（Ａとする）との二種類を用いて落下試験を行
なつた。
その結果を次に表示する。
Industrial Application Fields The present invention is applicable to dielectric materials applicable to infrared sensors using pyroelectric effect, piezoelectric filters or vibrators using piezoelectric effect, light modulation elements using electrochemical effect, optical shutters, etc. It relates to thin film elements. Conventional structure and its problems Ferroelectric materials include piezoelectric elements, light modulation elements, pyroelectric elements,
It has a wide range of applications in the electronics field, such as memory devices, and in recent years, as electronic devices have become smaller with the development of ICs, devices using these ferroelectric properties are also becoming thinner. CVD (CVD) is a method for manufacturing such thin film devices.
−hemical vapor deposition) and spatsuta method,
There are vapor deposition methods, but all of them are methods of producing a target substance on a substrate. Therefore, an element using a ferroelectric thin film is used including a substrate, and such a structure has the following problems. Because one side of the ferroelectric material is in close contact with the substrate,
The surface is mechanically clamped to the substrate, making electrical polarization of the ferroelectric film difficult due to the piezoelectric effect. Because of the presence of the substrate, electrodes cannot be formed on the surface of the thin film on the substrate side. A ferroelectric thin film with good electrical and optical properties can be obtained by epitaxial growth on a single crystal substrate, but if an electrode is first formed on the substrate using a conductive material, the resulting film will grow on the substrate. Since it is affected by the surface, by applying an electrode material on the substrate, the crystallinity of the ferroelectric thin film formed thereon will deteriorate. Since the substrate is bonded to the thin film, it becomes a mass and thermal load, resulting in loss when used as a piezoelectric vibrator or pyroelectric infrared detection element. When used as a light modulation element or a pyroelectric infrared detection element, light passes through the substrate, so light and infrared rays are easily absorbed by the substrate material, resulting in loss. On the other hand, in the method of manufacturing a thin ferroelectric material by cutting it out from a single crystal or porcelain and polishing it, it is difficult to achieve a thickness of 20 to 30 μm or less due to mechanical strength problems. These drawbacks can be overcome, at least in part, by creating devices that do not have a substrate and consist only of thin films; however, thin films are typically a few micrometers thick and are highly susceptible to damage. easy to handle and difficult to handle. OBJECTS OF THE INVENTION The present invention solves the above-mentioned problems and provides an excellent dielectric thin film device that compensates for the drawbacks of thin film devices in which the substrate is removed. Structure of the Invention In order to achieve the above object, the dielectric thin film element of the present invention is characterized in that at least one side is coated with an organic film. DESCRIPTION OF EXAMPLES Example 1 Using a sputtering device, as shown in the figure, a thickness of approximately
A lead titanate thin film 2 with a thickness of 2 μm was grown on a magnesium oxide substrate 1 with a thickness of 300 μm. Next, a platinum electrode 3 is placed at the center of the top surface of the lead titanate thin film 2.
After evaporating and forming lead titanate thin film 2, epoxy resin 4 with a thickness of approximately 4 μm is applied over the entire upper surface of lead titanate thin film 2, and then, concentrated phosphoric acid is used to remove substrate 1 other than the outer periphery of the lower surface of thin film 2. By forming a recess 6 in which the lower surface of the thin film 2 was exposed, a portion 2a consisting only of the thin film was formed. Next, a NiCr electrode 5 was formed at the center of the lower surface of the thin film 2, facing the electrode 3, to produce an infrared detection element without a substrate. In order to investigate the impact resistance of the infrared detection element thus prepared, the elements coated with an organic film (epoxy resin) in the above example (referred to as B) and the element without coating (referred to as A) were compared. A drop test was conducted using two types. The results are shown below.
【表】
上記表において、×印は破損したもの、○印は
試験後異常が認められなかつたものを示す。
以上の結果から明らかなように、有機フイルム
で覆つた素子では150cmの高さから厚さ約２cmの
木製板上に落下させても何等異常は認められなか
つたが、有機フイルムの被覆層がない素子では、
30cmの高さから落下させると素子が破壊し、従つ
て、有機フイルムで被覆した基板のない薄膜素子
は十分衝撃に強いことが理解できる。
実施例 ２
Pbp.9La0.1Ti0.975O3に20モル％PbOを過剰に加
えた粉末をターゲツトに用い、高周波マグネトロ
ンスパツタ装置により、厚さ約300μｍの酸化マ
グネシウム基板上に厚さ2μｍの薄膜を前記実施
例１と同一手順で形成し、さらに有機フイルム層
及び両電極を設けて第１図に示すような素子を作
成した。
こうして得られた素子を、実施例１と同様に落
下試験を行つたところ、150cmの高さから落下さ
せても十分に強度があることが判明した。
実施例 ３
PbZr0.2Ti0.8O3に粉末にPbOを10モル％過剰に
加えた粉末をターゲツトを用い、高周波マグネト
ロンスパツタ装置により厚さ2μｍの薄膜を基板
上に作成した。さらに、この薄膜に厚さ約5μｍ
のエポキシ樹脂を塗布し、第１図に示すような構
造の素子を作成した。
この素子についても十分衝撃に強いことが伴つ
た。
なお、以上の実施例においては、薄膜の片面に
エポキシ樹脂等の有機フイルム層を設けたが、薄
膜の両面に設けても満足し得る素子が得られるも
のである。
発明の効果
以上のように本発明の誘電体薄膜素子によれ
ば、基板を設けることなく薄膜に有機フイルムを
被覆させているので、耐衝撃力に極めて強くなつ
て取扱いが容易となり、さらに基板を設けていな
いので赤外線検出素子や圧電フイルタ、光変調素
子などに応用することができるものである。[Table] In the above table, × marks indicate damaged items, and ○ marks indicate items with no abnormality observed after the test. As is clear from the above results, no abnormality was observed when the element covered with organic film was dropped from a height of 150 cm onto a wooden board approximately 2 cm thick, but there was no organic film covering layer. In Motoko,
The device was destroyed when dropped from a height of 30 cm, so it can be seen that a thin film device without a substrate coated with an organic film is sufficiently resistant to impact. Example 2 A powder of Pb p.9 La 0.1 Ti 0.975 O 3 with an excess of 20 mol% PbO was used as a target, and a 2 μm thick powder was deposited on a magnesium oxide substrate approximately 300 μm thick using a high frequency magnetron sputtering device. A thin film was formed in the same manner as in Example 1, and an organic film layer and both electrodes were further provided to produce a device as shown in FIG. When the element thus obtained was subjected to a drop test in the same manner as in Example 1, it was found that it had sufficient strength even when dropped from a height of 150 cm. Example 3 A thin film with a thickness of 2 μm was formed on a substrate using a high-frequency magnetron sputtering device using a target consisting of PbZr 0.2 Ti 0.8 O 3 with 10 mol % excess of PbO added to the powder. Furthermore, this thin film has a thickness of approximately 5 μm.
An element having the structure shown in FIG. 1 was prepared by applying epoxy resin. This element was also found to be sufficiently resistant to impact. In the above embodiments, an organic film layer made of epoxy resin or the like is provided on one side of the thin film, but a satisfactory element can be obtained even if the organic film layer is provided on both sides of the thin film. Effects of the Invention As described above, according to the dielectric thin film element of the present invention, since the thin film is coated with an organic film without providing a substrate, it has extremely high impact resistance and is easy to handle. Since it is not provided, it can be applied to infrared detection elements, piezoelectric filters, light modulation elements, etc.
【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]
図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は
その素子の断面図、第２図は平面図である。
１……基板、２……薄膜、４……有機フイル
ム。
The drawings show an embodiment of the present invention, and FIG. 1 is a sectional view of the device, and FIG. 2 is a plan view. 1...Substrate, 2...Thin film, 4...Organic film.