JPH0672800B2 - 焦電型赤外線センサ - Google Patents
焦電型赤外線センサInfo
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- JPH0672800B2 JPH0672800B2 JP61054058A JP5405886A JPH0672800B2 JP H0672800 B2 JPH0672800 B2 JP H0672800B2 JP 61054058 A JP61054058 A JP 61054058A JP 5405886 A JP5405886 A JP 5405886A JP H0672800 B2 JPH0672800 B2 JP H0672800B2
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- JP
- Japan
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- thin film
- pyroelectric
- substrate
- mgo
- infrared sensor
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
- G01J5/10—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors
- G01J5/34—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors using capacitors, e.g. pyroelectric capacitors
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は焦電型赤外線センサに関する。
従来の技術 焦電型赤外線センサはセンサからの熱伝導が小さいほど
高感度になるため、熱伝導を小さくするため様々な方法
が試みられている。
高感度になるため、熱伝導を小さくするため様々な方法
が試みられている。
従来の焦電体薄膜を用いた赤外線センサの構成を第２図
に示す。基板１上に下部電極２を形成し、下部電極２上
に焦電体薄膜３を形成し、焦電体薄膜３上に上部電極４
を形成し、前記基板１のうち上部電極４の下方に位置す
る部分５が取り除かれている。前記基板１の一部を取り
除くことにより熱伝導をおさえている。一方、基板１と
して低熱伝導率材料を用いて基板１を取り除かないもの
がある。（奥山ら，第２回センサシンポジウム論文集,1
982,pp.94〜53） また焦電体薄膜自体の感度特性向上のために、基板１に
単結晶を用い焦電体薄膜３として配向薄膜つまり分極軸
の揃った薄膜を用いている焦電型赤外線センサがある。
（飯島ら，第３回センサシンポジウム論文集,1983,pp.1
33〜136） 発明が解決しようとする問題点 薄膜を用いた焦電型赤外線センサは、熱伝導を小さくす
るために基板１の一部を取り除かなくてはならない。し
かし基板１を取り除くことにより焦電体薄膜を力学的に
弱くなる。また、基板１を取り除かない焦電型薄膜赤外
線センサは、基板１として低熱伝導率材料を用いなくて
はならず、このような基板１上には飯島らの従来例のご
とく性能指数（焦電係数／誘電率）が５×10-8c/cmK以
上と優れた特性の焦電体薄膜が現在のところ得られてい
ない。
に示す。基板１上に下部電極２を形成し、下部電極２上
に焦電体薄膜３を形成し、焦電体薄膜３上に上部電極４
を形成し、前記基板１のうち上部電極４の下方に位置す
る部分５が取り除かれている。前記基板１の一部を取り
除くことにより熱伝導をおさえている。一方、基板１と
して低熱伝導率材料を用いて基板１を取り除かないもの
がある。（奥山ら，第２回センサシンポジウム論文集,1
982,pp.94〜53） また焦電体薄膜自体の感度特性向上のために、基板１に
単結晶を用い焦電体薄膜３として配向薄膜つまり分極軸
の揃った薄膜を用いている焦電型赤外線センサがある。
（飯島ら，第３回センサシンポジウム論文集,1983,pp.1
33〜136） 発明が解決しようとする問題点 薄膜を用いた焦電型赤外線センサは、熱伝導を小さくす
るために基板１の一部を取り除かなくてはならない。し
かし基板１を取り除くことにより焦電体薄膜を力学的に
弱くなる。また、基板１を取り除かない焦電型薄膜赤外
線センサは、基板１として低熱伝導率材料を用いなくて
はならず、このような基板１上には飯島らの従来例のご
とく性能指数（焦電係数／誘電率）が５×10-8c/cmK以
上と優れた特性の焦電体薄膜が現在のところ得られてい
ない。
一方、単結晶基板上に配向した焦電体薄膜を作成した場
合、分極軸が揃うため高感度な赤外線センサが得られ
る。しかし、配向に適した基板材料は限定され、さらに
単結晶は概ね高熱伝導率であるため基板１を取り除かな
くてはならず、力学的に弱くなる。
合、分極軸が揃うため高感度な赤外線センサが得られ
る。しかし、配向に適した基板材料は限定され、さらに
単結晶は概ね高熱伝導率であるため基板１を取り除かな
くてはならず、力学的に弱くなる。
本発明は上記問題点を解決するもので、低熱伝導率の基
板上に焦電体薄膜を配向させ、基板を取り除かず力学的
に強く、高感度な焦電型赤外線センサを提供することを
目的とするものである。
板上に焦電体薄膜を配向させ、基板を取り除かず力学的
に強く、高感度な焦電型赤外線センサを提供することを
目的とするものである。
問題点を解決するための手段 MgOよりも低熱伝導率の酸化硅素を主成分とする基板
と、基板上に形成したMgO薄膜と、MgO薄膜上に形成した
焦電体薄膜とを備え、前記MgO薄膜を配向させる。
と、基板上に形成したMgO薄膜と、MgO薄膜上に形成した
焦電体薄膜とを備え、前記MgO薄膜を配向させる。
作用 上記手段のように基板上に配向したMgO薄膜を配するこ
とにより、分極方向に配向した焦電体薄膜を作成するこ
とができるようになり、さらに低熱伝導率の基板を用
い、この基板を取り除くことなく従来（飯島らの従来
例）のMgO単結晶上に配向した焦電体薄膜と同様の性能
指数を示し、高感度な焦電型赤外線センサが得られる。
とにより、分極方向に配向した焦電体薄膜を作成するこ
とができるようになり、さらに低熱伝導率の基板を用
い、この基板を取り除くことなく従来（飯島らの従来
例）のMgO単結晶上に配向した焦電体薄膜と同様の性能
指数を示し、高感度な焦電型赤外線センサが得られる。
実施例 第１図に本発明の一実施例を示す。基板６上にMgO薄膜
７を形成し、MgO薄膜７上に下部電極８を形成し、下部
電力８上に焦電体薄膜９を形成し、焦電体薄膜９上に上
部電極10を形成したものである。
７を形成し、MgO薄膜７上に下部電極８を形成し、下部
電力８上に焦電体薄膜９を形成し、焦電体薄膜９上に上
部電極10を形成したものである。
基板６として溶融石英を用い、この上にMgO薄膜７をRF
マグネトロンスパッタリングにより作製した。このMgO
薄膜７は特定の条件の下で（100）配向することが確認
された。この条件を表１に示す。さらに前記MgO薄膜７
上に（100）配向した白金薄膜を作製して下部電極８と
した。上記MgO薄膜７はまた、溶融石英上に形成したア
モルファス白金上においても（100）配向した。溶融石
英は酸化硅素よりなる石英ガラスであり、その熱伝導率
は、1.38k/Wm-1K-1（室温）であってMgOや半導体よりも
大幅に低い。
マグネトロンスパッタリングにより作製した。このMgO
薄膜７は特定の条件の下で（100）配向することが確認
された。この条件を表１に示す。さらに前記MgO薄膜７
上に（100）配向した白金薄膜を作製して下部電極８と
した。上記MgO薄膜７はまた、溶融石英上に形成したア
モルファス白金上においても（100）配向した。溶融石
英は酸化硅素よりなる石英ガラスであり、その熱伝導率
は、1.38k/Wm-1K-1（室温）であってMgOや半導体よりも
大幅に低い。
焦電体材料としては、PbxLayTizZrwO3で表される材料を
用いた。なおx,y,z,wは次の範囲から選択された。
用いた。なおx,y,z,wは次の範囲から選択された。
ａ）0.7≦ｘ≦１ 0.9x＋ｙ≦１ 0.95≦ｚ≦１ ｗ＝
０ ｂ）ｘ＝１ ｙ＝０ 0.45≦ｚ＜１ ｚ＋ｗ＝１ ｃ）0.83≦ｘ≦１ ｘ＋ｙ＝１ 0.5≦ｚ＜１ 0.96≦
ｚ＋ｗ≦１ 上記の焦電体材料は特性が優れており、高感度の焦電型
赤外線センサを得ることができ、さらに分極軸を揃える
ことにより感度向上を図ることができる。また、下記組
成における上記焦電体材料は正方晶となり分極軸が（00
1）方向であるため、（001）配向させることによりさら
に電圧感度の高い焦電型赤外線センサを得ることができ
る。
０ ｂ）ｘ＝１ ｙ＝０ 0.45≦ｚ＜１ ｚ＋ｗ＝１ ｃ）0.83≦ｘ≦１ ｘ＋ｙ＝１ 0.5≦ｚ＜１ 0.96≦
ｚ＋ｗ≦１ 上記の焦電体材料は特性が優れており、高感度の焦電型
赤外線センサを得ることができ、さらに分極軸を揃える
ことにより感度向上を図ることができる。また、下記組
成における上記焦電体材料は正方晶となり分極軸が（00
1）方向であるため、（001）配向させることによりさら
に電圧感度の高い焦電型赤外線センサを得ることができ
る。
焦電体薄膜９として、ｘ＋ｙ＝1,z＝１−x/4,w＝０であ
る材料を用いて試料を作製し、（001）配向しているこ
とを確認した。この材料を用いた焦電体薄膜９は、表１
に示す作製条件の下にスパッタリング法を用いることに
よって、MgOの（100）面、または（100）配向した白金
上に高度に配向させることができる。これら３種類の薄
膜の作製条件を表１にまとめて示す。
る材料を用いて試料を作製し、（001）配向しているこ
とを確認した。この材料を用いた焦電体薄膜９は、表１
に示す作製条件の下にスパッタリング法を用いることに
よって、MgOの（100）面、または（100）配向した白金
上に高度に配向させることができる。これら３種類の薄
膜の作製条件を表１にまとめて示す。
作製した焦電体薄膜９のＸ線回折を測定した。その結果
（001）と（100）以外の信号は殆ど観測されず、どちら
かに配向した微結晶の集合となっていることがわかる。
（100）、（001）それぞれのピークにおけるＸ線強度を
I(100)、I(001)とし、次式に示すαを（001）配向率と
して、各Ｘについてのαを求めた。この結果を表２に示
す。
（001）と（100）以外の信号は殆ど観測されず、どちら
かに配向した微結晶の集合となっていることがわかる。
（100）、（001）それぞれのピークにおけるＸ線強度を
I(100)、I(001)とし、次式に示すαを（001）配向率と
して、各Ｘについてのαを求めた。この結果を表２に示
す。
α＝I(100)/（I(100)＋I(001)） 実施例として下部電極８がMgO薄膜７と焦電体薄膜９の
間に存在する焦電型赤外線センサを示したが、MgO薄膜
７が十分薄い場合、下部電極８が基板６とMgO薄膜７の
間に存在する構成も考えられる。この場合下部電極８は
配向している必要はなくプロセスが簡単になるが、電極
間に絶縁物であるMgO薄膜７をはさんでいることに対す
る注意が必要である。
間に存在する焦電型赤外線センサを示したが、MgO薄膜
７が十分薄い場合、下部電極８が基板６とMgO薄膜７の
間に存在する構成も考えられる。この場合下部電極８は
配向している必要はなくプロセスが簡単になるが、電極
間に絶縁物であるMgO薄膜７をはさんでいることに対す
る注意が必要である。
以上のように、MgOよりも大幅に小さな熱伝導率を有し
酸化珪素を主成分とする基板である溶融石英基板上に配
向したMgO薄膜を作製し、その上に良質な焦電体薄膜を
形成することにより、基板の熱伝導率がMgO単結晶より
も格段小さいため、基板を取り除かずとも高感度で力学
的に強い高感度な焦電型赤外線センサを得ることができ
る。
酸化珪素を主成分とする基板である溶融石英基板上に配
向したMgO薄膜を作製し、その上に良質な焦電体薄膜を
形成することにより、基板の熱伝導率がMgO単結晶より
も格段小さいため、基板を取り除かずとも高感度で力学
的に強い高感度な焦電型赤外線センサを得ることができ
る。
発明の効果 本発明によれば、低熱伝導の基板上に高度に配向したMg
O薄膜を作成することにより、配向し性能指数が大きく
かつ、分極軸の揃った焦電体薄膜を作成することがで
き、基板を取り除く必要もなく力学的に強く、高感度な
焦電型赤外線センサが得られる。
O薄膜を作成することにより、配向し性能指数が大きく
かつ、分極軸の揃った焦電体薄膜を作成することがで
き、基板を取り除く必要もなく力学的に強く、高感度な
焦電型赤外線センサが得られる。
第１図は本発明の一実施例における焦電型赤外線センサ
の断面図、第２図は従来例を示す断面図である。 ６……基板、７……MgO薄膜、８……下部電極、９……
焦電体薄膜、10……下部電極。
の断面図、第２図は従来例を示す断面図である。 ６……基板、７……MgO薄膜、８……下部電極、９……
焦電体薄膜、10……下部電極。
Claims (6)
- 【請求項１】基板上に形成したMgO薄膜と、前記MgO薄膜
上に形成した焦電体薄膜とを有し、前記MgO薄膜が配向
しているとともに前記基板がMgOよりも低熱伝導率であ
る酸化珪素を主成分とする基板であることを特徴とする
焦電型赤外線センサ。 - 【請求項２】MgO薄膜が（100）配向している特許請求の
範囲第１項記載の焦電型赤外線センサ。 - 【請求項３】焦電体薄膜がPbxLayTizZrwO3で表され、 ａ）0.7≦ｘ≦１ 0.9x＋ｙ≦１ 0.95≦ｚ≦１ ｗ＝
０ ｂ）ｘ＝１ ｙ＝０ 0.45≦ｚ＜１ ｚ＋ｗ＝１ ｃ）0.83≦ｘ≦１ ｘ＋ｙ＝１ 0.5≦ｚ＜１ 0.96≦
ｚ＋ｗ≦１ のいずれかの組成を有する特許請求の範囲第１項記載の
焦電型赤外線センサ。 - 【請求項４】焦電体薄膜が（001）配向している特許請
求の範囲第１項記載の焦電型赤外線センサ。 - 【請求項５】焦電体薄膜上に形成した上部電極と、基板
とMgO薄膜との間に形成した下部電極とを有する特許請
求の範囲第１項記載の焦電型赤外線センサ。 - 【請求項６】焦電体薄膜上に形成した上部電極と、MgO
薄膜と焦電体薄膜との間に形成した下部電極を有し、前
記下部電極が（100）配向している白金薄膜であること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の焦電型赤外線
センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61054058A JPH0672800B2 (ja) | 1986-03-12 | 1986-03-12 | 焦電型赤外線センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61054058A JPH0672800B2 (ja) | 1986-03-12 | 1986-03-12 | 焦電型赤外線センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62211520A JPS62211520A (ja) | 1987-09-17 |
| JPH0672800B2 true JPH0672800B2 (ja) | 1994-09-14 |
Family
ID=12960012
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61054058A Expired - Fee Related JPH0672800B2 (ja) | 1986-03-12 | 1986-03-12 | 焦電型赤外線センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0672800B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2834355B2 (ja) * | 1991-11-25 | 1998-12-09 | 松下電器産業株式会社 | 強誘電体薄膜構成体の製造方法 |
| US5413667A (en) * | 1992-11-04 | 1995-05-09 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Pyroelectric infrared detector fabricating method |
| KR950001303A (ko) * | 1993-06-22 | 1995-01-03 | 이헌조 | 박막 적외선 센서구조 및 그 제조 방법 |
| US5612536A (en) * | 1994-02-07 | 1997-03-18 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Thin film sensor element and method of manufacturing the same |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0685450B2 (ja) * | 1986-01-13 | 1994-10-26 | 松下電器産業株式会社 | 強誘電体薄膜素子 |
-
1986
- 1986-03-12 JP JP61054058A patent/JPH0672800B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62211520A (ja) | 1987-09-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |