強誘電性液晶ディスプレイ用酸化亜鉛バリスタ薄膜材料の開発

铁电液晶显示器用氧化锌压敏电阻薄膜材料的研制

基本信息

批准号：
11750603
负责人：
亀川厚則
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1999
资助国家：
日本
起止时间：
1999 至 2000
项目状态：
已结题

项目摘要

現在製品化されている強誘電性液晶ディスプレイは数100万個の液晶素子それぞれにサージ機能を付与するためにコストが大きくなる欠点を有しているため、サージ素子としてバリスタ薄膜を用いる提言が成されている。これに要求される特性は酸化亜鉛バリスタ薄膜材料が実現に一番近い材料と考えられる。この薄膜の構造を制御し、多層化によりバリスタ電圧を制御し、各層の組成の最適化を計ることにより低抵抗化することが期待できる。本研究はZnO/Pr_6O_<11>多層膜を作製し、要求を満たす特性を有する酸化亜鉛バリスタ薄膜を開発することを目的とし、成膜プロセスにおける酸素ガス圧制御が抵抗、膜構造および相の安定性を左右することから、酸素ガス圧条件を詳細に検討し最適化を計り、また多層化させることによりバリスタ電圧を制御し、また実用化要求である膜厚200nm以下の構造を検討し、以下の結果を得た。レーザーアブレーション法を用いて作製したZnO/Pr_6O_<11>多層膜明瞭なバリスタ特性を示し、そのバリスタ電圧Vbは0.15〜0.30,非線形係数αは2.5〜4.3の値を示し、低電圧バリスタとなることが判明した。さらに膜厚を[ZnO/Pr_6O_<11>]=250Å/250Åとした薄膜試料においてもバリスタ特性を示すことが判明した。さらに、大きなバリスタ電圧Vb電圧を有する薄膜として本研究ではBaTiO_3薄膜にも注目した。本系薄膜は電極界面にバリスタの発現機構を有することから、BaTiO_3層を減少させることが可能である。これより、元来誘電率の大きなBaTiO_3を、超薄膜化することにより、誘電率を下げ電極をAlとすることにより3V以上のバリスタ電圧Vb電圧を有する薄膜が得られた。

目前商业化的铁电液晶显示器具有增加成本的缺点，因为数百万个液晶元件中的每一个都具有浪涌功能，因此使用压敏电阻薄膜作为浪涌元件的提议已经成功。氧化锌压敏电阻薄膜材料被认为是最接近实现所需特性的材料。通过控制这种薄膜的结构，通过多层化控制压敏电阻电压，并优化每层的成分，有望降低电阻。本研究的目的是制备ZnO/Pr_6O_<11>多层薄膜并开发出特性满足要求的氧化锌压敏电阻薄膜。我们仔细考虑并优化了氧气压力条件，通过多层化来控制压敏电阻电压，并考虑了实际使用所需的膜厚为200 nm或更小的结构，获得了结果。采用激光烧蚀法生产的ZnO/Pr_6O_<11>多层膜表现出明显的压敏电阻特性，压敏电阻电压Vb为0.15～0.30，非线性系数α为2.5～4.3，成为低电压压敏电阻。另外，可知膜厚为[ZnO/Pr_6O_11]＝250埃/250埃的薄膜样品也表现出压敏电阻特性。此外，本研究重点关注BaTiO_3薄膜作为具有大压敏电压Vb电压的薄膜。由于该薄膜在电极界面处具有压敏电阻机制，因此可以减少BaTiO_3层。由此，通过将原本具有高介电常数的BaTiO_3制成超薄膜，通过降低介电常数并使用Al作为电极，获得了压敏电阻电压Vb为3V以上的薄膜。