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類似多形をもつ複酸化物セラミックスの特定結晶形薄膜の生成

具有相似多晶型的双氧化物陶瓷特定晶体薄膜的生成

基本信息

批准号：
12875121
负责人：
水谷惟恭
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至 2001
项目状态：
已结题

项目摘要

緩和型誘電体であるPb(Mg_<1/3>Nb_<2/3>)O_3(PMN)および強誘電体であるPb(Zr, Ti)O_3(PZT)薄膜は現在精力的に研究が進められている。これらのペロブスカイト型化合物薄膜作製上の共通の問題点として、常誘電体のパイロクロア型化合物が生成し易いという間題点がある。本研究では類似多形であるペロブスカイト型化合物とパイロクロア型化合物が存在する系においてペロブスカイト型化合物を選択的に安定化させた薄膜を作製するための指導原理を検討した。薄膜はPt/IrO_2/SiO_2/Si基板上に作成した。PMN薄膜はPLD法で、PZT薄膜はMOCVD法作成した。その結果、PMN薄膜については、基板上に直接成膜を行ったところ、パイロクロア型化合物の単相薄膜となり、ペロブスカイト型化合物は全く生成しなかった。ところが、基板上に単位格子1〜数層分という極めて薄いBaTi03シード層を導入したところ、パイロクロア型化合物の生成は完全に抑制され、単相のペロブスカイト型化合物が生成することが明らかになった(基板温度:600℃)。PZT薄膜についてはシード層の導入なしでも基板温度を600℃以上とすると単相のペロブスカイ型化合物が生成したが,基板温度を400℃まで低下させるとパイロクロア型化合物のみが生成する。ところが、基板上に単位格子1〜数層分という極めて薄いSrTiO_3シ一ド層を導入したところ、ペロブスカイト型化合物の単相薄膜が得られることを見いだした。さらに、この方法により、M0CVD法ではPZTの結晶化温度を350℃まで低温化三せることが可能となった。一方、SrTiO_3シード層の膜厚を数十層分と大きくすると、逆にペロブスカイト型化合物の結晶性は著しく低下することが明らかになった。このことは、ペロブスカイト構造の安定化には単にSrTiO_3が必要というわけではなく、微構造や表面エネルギーが重要であることを示唆している。

Pb(Mg_<1/3>Nb_<2/3>)O_3(PMN) and Pb(Zr, Ti)O_3(PZT) thin films have been studied intensively. The common problems in the preparation of thin films of these compounds are that the formation of these compounds is easy. In this study, we investigated the principles for the preparation of stabilized thin films based on the selection of similar polymorphic compounds. Thin films were fabricated on Pt/IrO_2/SiO_2/Si substrates. PMN thin films are prepared by PLD method and PZT thin films are prepared by MOCVD method. As a result, PMN thin films are formed directly on substrates, and single-phase thin films of PMN type compounds are formed completely. 1-several layers of single lattice on the substrate are introduced into the thin BaTi03 layer, and the formation of single lattice type compounds is completely suppressed (substrate temperature:600℃). PZT thin films are introduced into the substrate at temperatures above 600 ° C, resulting in the formation of single-phase compounds, and substrate temperatures below 400 ° C, resulting in the formation of single-phase compounds. A single phase thin film of SrTiO_3 on a single lattice on a substrate is introduced. The crystallization temperature of PZT is 350℃ and the crystallization temperature is 350℃. The film thickness of a square, SrTiO_3 layer is divided into several tens of layers. SrTiO_3 is necessary for structural stabilization, and microstructure is important for structural stabilization.