JPS62272402A - ペロブスカイト薄膜の製造方法 - Google Patents
ペロブスカイト薄膜の製造方法Info
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- JPS62272402A JPS62272402A JP61115263A JP11526386A JPS62272402A JP S62272402 A JPS62272402 A JP S62272402A JP 61115263 A JP61115263 A JP 61115263A JP 11526386 A JP11526386 A JP 11526386A JP S62272402 A JPS62272402 A JP S62272402A
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- JP
- Japan
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- substrate
- thin film
- alternately
- target
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- Inorganic Insulating Materials (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
３、発明の詳細な説明
産業上の利用分野
本発明は、種々の電気的特性に優れることで知られるペ
ロブスカイト構造を有する物質の薄膜の製造方法に関す
るものである。
ロブスカイト構造を有する物質の薄膜の製造方法に関す
るものである。
従来の技術
ペロブスカイト構造は、化学式ＡＢｏ３で表わされる化
合物のうち、Ｂイオンのイオン半径がＡイオンの半径に
比べてかなり小さい場合に構成される結晶構造である。
合物のうち、Ｂイオンのイオン半径がＡイオンの半径に
比べてかなり小さい場合に構成される結晶構造である。
この構造において、Ｂイオンと６個の酸素イオンがＢＯ
２の八面体を構成し、このＢＯ２が自発分極を持ち易い
ため、種々の電気的特性が優れたものとなる。従ってこ
の構造を有する物質の薄膜は、種々のデバイスへの応用
が期待される。
２の八面体を構成し、このＢＯ２が自発分極を持ち易い
ため、種々の電気的特性が優れたものとなる。従ってこ
の構造を有する物質の薄膜は、種々のデバイスへの応用
が期待される。
従来この種の物質の薄膜作製には、ＡＢＯ３化合物ター
ゲットを用いた高周波スパッタ法が主に用いられている
。〔例えば早用茂・和佐清孝「薄膜化技術」、（昭６７
．１２月）、共立出版。
ゲットを用いた高周波スパッタ法が主に用いられている
。〔例えば早用茂・和佐清孝「薄膜化技術」、（昭６７
．１２月）、共立出版。
Ｐ、１６８：１基板温度を６００℃程度以上にしてスパ
ッタリングを行うことにより、ペロブスカイト構造の結
晶質薄膜が得られる。上記方法を用いると通常多結晶薄
膜が作製されるが、特に良好な特性が要求される場合に
は単結晶薄膜が望まれる。
ッタリングを行うことにより、ペロブスカイト構造の結
晶質薄膜が得られる。上記方法を用いると通常多結晶薄
膜が作製されるが、特に良好な特性が要求される場合に
は単結晶薄膜が望まれる。
単結晶薄膜を作製するには結晶構造のよく似た単結晶材
料を基板として用い、適当な生型条件を設定することに
より基板と同じ結晶配列の膜を得ることが出来る。ペロ
ブスカイト構造の単結晶薄膜を作製するためには、基板
としてＭｇＯ、Ｓ ｒ Ｔ ｉｏ３゜す７７ イア Ｃ
ｃｔ−Ａ／２０３） 、 スピネル（Ｍ ｇ Ａ ｌ
２０４ ）。
料を基板として用い、適当な生型条件を設定することに
より基板と同じ結晶配列の膜を得ることが出来る。ペロ
ブスカイト構造の単結晶薄膜を作製するためには、基板
としてＭｇＯ、Ｓ ｒ Ｔ ｉｏ３゜す７７ イア Ｃ
ｃｔ−Ａ／２０３） 、 スピネル（Ｍ ｇ Ａ ｌ
２０４ ）。
ＧａＰ、ＧａＡｓ等の単結晶材料が基板として用いられ
る。
る。
発明が解決しようとする問題点
しかし前記基板は単結晶であるため高価であり、従って
単結晶薄膜を用いたデバイスも高価になるのを避けられ
ず、また用途も限定される。
単結晶薄膜を用いたデバイスも高価になるのを避けられ
ず、また用途も限定される。
またペロブスカイト構造の物質は２元以上の複合酸化物
であり、各元素の蒸気圧、酸化度、相互親和力等が異な
るために一般に単結晶薄膜を作製するのは非常に難しい
ものとなっている。すなわち、ペロブスカイト構造の単
結晶薄膜作製における再現性はあまり良くないという問
題点を有していた。
であり、各元素の蒸気圧、酸化度、相互親和力等が異な
るために一般に単結晶薄膜を作製するのは非常に難しい
ものとなっている。すなわち、ペロブスカイト構造の単
結晶薄膜作製における再現性はあまり良くないという問
題点を有していた。
問題点を解決するための手段
本発明は上記問題点を解決するため、ペロブスカイト構
造（ＡＢＯ３）の薄膜作製の際に、人材料とＢ材料を含
む蒸発源を分離しそれぞれ交互に基板に付着させて成膜
を行うものである。
造（ＡＢＯ３）の薄膜作製の際に、人材料とＢ材料を含
む蒸発源を分離しそれぞれ交互に基板に付着させて成膜
を行うものである。
作 用
本発明は上記方法により、ペロブスカイト構造の単結晶
薄膜あるいはこれに準する結晶性の薄膜を非結晶質基板
にさえ再現性良く作製することに成功したものである。
薄膜あるいはこれに準する結晶性の薄膜を非結晶質基板
にさえ再現性良く作製することに成功したものである。
ペロブスカイト構造は模式的に第２図に示されるように
Ａ原子２１．Ｂ原子２２および酸素原子２３が配置され
たものである。
Ａ原子２１．Ｂ原子２２および酸素原子２３が配置され
たものである。
酸素原子以外の金属原子を考慮すると、例えばく１ｏＯ
〉方向にはＡ原子とＢ原子の層が１１の間隔で交互に、
またく１１１〉方向には１２の間隔で層が交互に配列し
ている。本発明者等はＡ原子とＢ原子の酸化物層を交互
に成膜させれば、前記構造を反映した任意の配向を有す
る単結晶薄膜を非結晶質基板にも作製でき次という驚く
べき実験結果に基づき本発明を行った。また単結晶基板
を使った場合には再現性は格段に向上した。
〉方向にはＡ原子とＢ原子の層が１１の間隔で交互に、
またく１１１〉方向には１２の間隔で層が交互に配列し
ている。本発明者等はＡ原子とＢ原子の酸化物層を交互
に成膜させれば、前記構造を反映した任意の配向を有す
る単結晶薄膜を非結晶質基板にも作製でき次という驚く
べき実験結果に基づき本発明を行った。また単結晶基板
を使った場合には再現性は格段に向上した。
交互に付着させて成膜する方法として、Ａ、Ｂを含む蒸
発源を分離し、個々の蒸発量を制御する、あるいは基板
と蒸発源との間にシャッターを設けて制御する、または
基板を周期運動させて各蒸発源との相対位置を周期的に
変化させれることにより、容易に行うことができる。ま
た薄膜作製中の雰囲気ガスの組成を交互に変化させて、
人材料とＢ材料を成膜することも可能、である。
発源を分離し、個々の蒸発量を制御する、あるいは基板
と蒸発源との間にシャッターを設けて制御する、または
基板を周期運動させて各蒸発源との相対位置を周期的に
変化させれることにより、容易に行うことができる。ま
た薄膜作製中の雰囲気ガスの組成を交互に変化させて、
人材料とＢ材料を成膜することも可能、である。
実施例
本発明の内容のより深い理解のために、以下具体的な実
施例により本発明を説明する。
施例により本発明を説明する。
４元系複合酸化物ＰＬＺＴＣ一般式
（Ｐｂ、Ｌａ）（Ｚｒ、Ｔｉ）０３） は、Ａ原子と
してｐｂとＬａ、Ｂ原子としてＺｒとＴｉ の入った
ペロブスカイト構造を有する物質であり、前記４元の組
成を選ぶことにより種々の特性を示すことが知られてい
る。特に組成ＰｂＯ，９ＬａＯ，Ｉ ＺｒＯ，６５Ｔ’
０．３５０３付近のものは電気光学効果に優れるため、
この薄膜は良好な電気光学デバイスへの応用が期待され
る。この際薄膜に要求される特性は高透明度と電気光学
特性であるが、それには単結晶薄膜が最適である。
してｐｂとＬａ、Ｂ原子としてＺｒとＴｉ の入った
ペロブスカイト構造を有する物質であり、前記４元の組
成を選ぶことにより種々の特性を示すことが知られてい
る。特に組成ＰｂＯ，９ＬａＯ，Ｉ ＺｒＯ，６５Ｔ’
０．３５０３付近のものは電気光学効果に優れるため、
この薄膜は良好な電気光学デバイスへの応用が期待され
る。この際薄膜に要求される特性は高透明度と電気光学
特性であるが、それには単結晶薄膜が最適である。
前記薄膜に本発明による製造方法を適応した際の薄膜作
製概観図を第１図に示す。個別蒸発源としてＰｂ １１
、 Ｌａ １２ 、 Ｚｒ １３ 、 Ｔｉ １４の
スパッタリングターゲットが、一点に焦点を合わすよう
に配置されている。基板１５には安価な石英ガラスを用
いた。基板ホルダー１６はヒーター線１７により約７０
０℃に加熱される。ホルダー１６と回転軸１８の接点１
９は回転自在であり、軸１８の回転によりホルダー１６
が首振り運動する機構となっている。このような首振り
運動のため、ヒーター線１７がねじれることはない。基
板１６はＰｂ、Ｌａ、Ｚｒ、Ｔｉの順番で各々のターゲ
ットと対向をくり返し、対向したときのみそのターゲッ
トの材料を付着していく。スパッタリングを行うためま
ずターゲットと基板の入ったチャンバーをｌＸ１０
Ｐａの真空度になるまで排気し、Ａτ１０２＝２／１
の混合ガスを導入して３Ｐａ の真空度のもとてタ
ーゲットに負の電圧を加えた。
製概観図を第１図に示す。個別蒸発源としてＰｂ １１
、 Ｌａ １２ 、 Ｚｒ １３ 、 Ｔｉ １４の
スパッタリングターゲットが、一点に焦点を合わすよう
に配置されている。基板１５には安価な石英ガラスを用
いた。基板ホルダー１６はヒーター線１７により約７０
０℃に加熱される。ホルダー１６と回転軸１８の接点１
９は回転自在であり、軸１８の回転によりホルダー１６
が首振り運動する機構となっている。このような首振り
運動のため、ヒーター線１７がねじれることはない。基
板１６はＰｂ、Ｌａ、Ｚｒ、Ｔｉの順番で各々のターゲ
ットと対向をくり返し、対向したときのみそのターゲッ
トの材料を付着していく。スパッタリングを行うためま
ずターゲットと基板の入ったチャンバーをｌＸ１０
Ｐａの真空度になるまで排気し、Ａτ１０２＝２／１
の混合ガスを導入して３Ｐａ の真空度のもとてタ
ーゲットに負の電圧を加えた。
各々のターゲットは放電（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ）を
起こし、イオン衝撃によりターゲット材料が蒸発してい
く。各ターゲットの入力パワーを、Ｐｂ ： ２０Ｗ、
Ｌａ ： １ ｏｗ、Ｚｒ ： ｓｏｗ。
起こし、イオン衝撃によりターゲット材料が蒸発してい
く。各ターゲットの入力パワーを、Ｐｂ ： ２０Ｗ、
Ｌａ ： １ ｏｗ、Ｚｒ ： ｓｏｗ。
Ｔｉニア０Ｗに設定し、基板の首振り周期を６秒とした
。この条件のもとて付着速度は Ｐ ｂ／Ｌ ａ ＝９／１ 、 Ｚ ｒ ／Ｔ ｉ ＝
６５／３５であり、またｐｂとＬａの酸化物の成膜量と
ＺｒとＴｉの酸化物の成膜量は、両者とも一周期あたり
約１．２人である。
。この条件のもとて付着速度は Ｐ ｂ／Ｌ ａ ＝９／１ 、 Ｚ ｒ ／Ｔ ｉ ＝
６５／３５であり、またｐｂとＬａの酸化物の成膜量と
ＺｒとＴｉの酸化物の成膜量は、両者とも一周期あたり
約１．２人である。
すなわちペロブスカイト構造のＡ材料とＢ材料の酸化物
層が１．２人で交互に積層されることになるが、この長
さはく１１１〉方向における人材料とＢ材料の層間隔と
ほぼ一致する。前記条件のもとて１時間スパッタ蒸着を
行うと約１５０ＯＡ の薄膜が作製された。Ｘ線回折に
より膜の結晶性を評価したところ、ガラス基板にもかか
わらず（１１１）面のＰＬＺＴ単結晶膜が得られている
ことがわかった。
層が１．２人で交互に積層されることになるが、この長
さはく１１１〉方向における人材料とＢ材料の層間隔と
ほぼ一致する。前記条件のもとて１時間スパッタ蒸着を
行うと約１５０ＯＡ の薄膜が作製された。Ｘ線回折に
より膜の結晶性を評価したところ、ガラス基板にもかか
わらず（１１１）面のＰＬＺＴ単結晶膜が得られている
ことがわかった。
次に本発明の他の実施例について説明する。
前記スパッタ装置において基板の首振り周期のみを１０
秒に変えて、石英ガラスおよびサス１４７Ｃ面基板上に
スパッタ蒸着を行った。この条件では、１周期あたりの
Ｐｂ、：Ｌａの酸化物の成膜量とＺｒとＴｉの酸化物の
成膜量はそれぞれ約２人となる。これはく１００〉方向
における人材料とＢ材料の層間隔とほぼ同じである。や
はり１時間のスパッタで約１５０ＯＡの薄膜ができた。
秒に変えて、石英ガラスおよびサス１４７Ｃ面基板上に
スパッタ蒸着を行った。この条件では、１周期あたりの
Ｐｂ、：Ｌａの酸化物の成膜量とＺｒとＴｉの酸化物の
成膜量はそれぞれ約２人となる。これはく１００〉方向
における人材料とＢ材料の層間隔とほぼ同じである。や
はり１時間のスパッタで約１５０ＯＡの薄膜ができた。
石英ガラス基板上には（１００）面の単結晶薄膜が得ら
れた。サス１４７Ｃ面基板上には通常その結晶構造から
ＰＬＺＴの（１１１）面が成長するにもかかわらず、作
製された膜はほぼ（１ｏｏ）面であった。
れた。サス１４７Ｃ面基板上には通常その結晶構造から
ＰＬＺＴの（１１１）面が成長するにもかかわらず、作
製された膜はほぼ（１ｏｏ）面であった。
以上のように積層周期を変えることにより任意の配向の
単結晶薄膜を任意の基板上に作製することができた。
単結晶薄膜を任意の基板上に作製することができた。
発明の効果
以上のように本発明の薄膜製造方法は、従来単結晶基板
上にしか作製されなかったペロブスカイト型単結晶薄膜
を任意基板上に任意の配向性で再現性良く作製する方法
を提供するものであり、本発明の工業的価値は極めて大
なるものである。
上にしか作製されなかったペロブスカイト型単結晶薄膜
を任意基板上に任意の配向性で再現性良く作製する方法
を提供するものであり、本発明の工業的価値は極めて大
なるものである。
第１図は本発明の一実施例における薄膜作製の概観図、
第２図はペロブスカイト構造の原子配置図である。 １１・・・・・・ｐｂメタ−ット、１２・・・・・・Ｌ
ａターゲット、１３・・・・・・Ｚｒターゲット、１４
・・・・・・Ｔｉターゲット、１５・・・・・・石英ガ
ラス基板、１６・・・・・・基板ホルダー、１７・・・
・・・ヒーター線、１８・・・・・・回転軸、１９・・
・・・・回転自在接点、１ａ、１ｂ、１０，１ｄ・・・
・・・ターゲット放電、２１・・・・・・Ａ原子、２２
・・・・・・Ｂ原子、２３・・川・酸素原子。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 はが１名ｔｔ
−−−ｐｂターケ〜ト ／２−−−Ｌヘタ−ゲット ／３−−４ｒターゲツト ／４−−−７； ターケ゛ット ／Ｓ−−一石災力゛ラス蟇４叉 第１図 第２図
第２図はペロブスカイト構造の原子配置図である。 １１・・・・・・ｐｂメタ−ット、１２・・・・・・Ｌ
ａターゲット、１３・・・・・・Ｚｒターゲット、１４
・・・・・・Ｔｉターゲット、１５・・・・・・石英ガ
ラス基板、１６・・・・・・基板ホルダー、１７・・・
・・・ヒーター線、１８・・・・・・回転軸、１９・・
・・・・回転自在接点、１ａ、１ｂ、１０，１ｄ・・・
・・・ターゲット放電、２１・・・・・・Ａ原子、２２
・・・・・・Ｂ原子、２３・・川・酸素原子。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 はが１名ｔｔ
−−−ｐｂターケ〜ト ／２−−−Ｌヘタ−ゲット ／３−−４ｒターゲツト ／４−−−７； ターケ゛ット ／Ｓ−−一石災力゛ラス蟇４叉 第１図 第２図
Claims (5)
- （１）ペロブスカイト構造（ＡＢＯ＿３）を有する物質
の薄膜を作製するにあたり、前記Ａ材料およびＢ材料を
含む蒸発源を分離し、それぞれ前記材料を交互に基板に
付着させて成膜を行うことを特徴とする薄膜の製造方法
。 - （２）分離されたＡ材料とＢ材料を含む蒸発源の蒸発量
を制御して、それぞれ交互に基板に付着させて成膜を行
うことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の薄膜の
製造方法。 - （３）蒸発源と基板との間に設けたシャッターを制御し
てＡ材料とＢ材料を交互に基板に付着させて成膜を行う
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の薄膜の製
造方法。 - （４）基板を周期運動させて、基板と各蒸発源との相対
位置を変化させることにより、Ａ材料とＢ材料を交互に
基板に付着させて成膜を行うことを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の薄膜の製造方法。 - （５）薄膜作製時における雰囲気ガスの組成を変化させ
て、Ａ材料とＢ材料を交互に基板に付着させて成膜を行
うことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の薄膜の
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61115263A JPH07109029B2 (ja) | 1986-05-20 | 1986-05-20 | ペロブスカイト薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61115263A JPH07109029B2 (ja) | 1986-05-20 | 1986-05-20 | ペロブスカイト薄膜の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62272402A true JPS62272402A (ja) | 1987-11-26 |
| JPH07109029B2 JPH07109029B2 (ja) | 1995-11-22 |
Family
ID=14658340
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61115263A Expired - Lifetime JPH07109029B2 (ja) | 1986-05-20 | 1986-05-20 | ペロブスカイト薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07109029B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63166198A (ja) * | 1986-12-26 | 1988-07-09 | 富士通株式会社 | 強誘電薄膜の形成方法 |
| JPH0657412A (ja) * | 1992-03-30 | 1994-03-01 | Anelva Corp | Ｐｚｔ薄膜の作製方法及びスパッタリング装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6082663A (ja) * | 1983-10-08 | 1985-05-10 | Fujitsu Ltd | 混合物薄膜製造の方法および装置 |
| JPS6199669A (ja) * | 1984-10-18 | 1986-05-17 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 蒸着方法及び蒸着装置 |
-
1986
- 1986-05-20 JP JP61115263A patent/JPH07109029B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6082663A (ja) * | 1983-10-08 | 1985-05-10 | Fujitsu Ltd | 混合物薄膜製造の方法および装置 |
| JPS6199669A (ja) * | 1984-10-18 | 1986-05-17 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 蒸着方法及び蒸着装置 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63166198A (ja) * | 1986-12-26 | 1988-07-09 | 富士通株式会社 | 強誘電薄膜の形成方法 |
| JPH0657412A (ja) * | 1992-03-30 | 1994-03-01 | Anelva Corp | Ｐｚｔ薄膜の作製方法及びスパッタリング装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07109029B2 (ja) | 1995-11-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |