有機金属化合物の湿式エピタキシー反応制御による圧電性LiNbO_3膜の作製と評価

控制有机金属化合物湿法外延反应制备LiNbO_3压电薄膜并评价

基本信息

批准号：
63604544
负责人：
平野眞一
金额：
--
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1988
资助国家：
日本
起止时间：
1988 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-63604544/
关键词：
有機金属化合物反応制御 LiNbO_3 配向膜

项目摘要

本研究は、申請者がこれまでの研究で見出した金属アルコキシドの溶媒中での配位と部分加水分解の制御によって化学量論性LiNbO_3の合成が可能であるとの結果を基にして、シリコンとサファイアの基板を用い、金属アルコキシドコーティング溶液の濃度及び基板の引き上げ速度とLiNbO_3生成膜の膜厚との関係、基板結晶の結晶系及び結晶学的方位と生成膜の結晶性との関係を調べ、さらにLiNbO_3膜の結晶化過程に及ぼす雰囲気の影響を検討することを目的としている。LiOEtとNb(OEt)_5をモル比1:1となるように脱水精製したエタノールに混合溶解し、還流反応を22時間以上行うことによってダブルアルコキシドを合成した。ダブルアルコキシドを部分加水分解した溶液を所定の濃度に濃縮してコーテング用溶液とした。この溶液に予め洗浄乾燥した基板結晶を浸漬し、所定の速度で引き上げることによって成膜した。成膜後の膜はアモルファスであったが、250℃以上での加熱によって結晶化した。この結晶化には、温度調節が低温結晶化に有効であることがわかった。溶液の濃度及び基板の引き上げ速度と結晶化膜の膜厚には強い関係があり、膜厚は溶液濃度にともなって直線的に変化し、引き上げ速度と膜厚の両対数は直線関係にあり、直線の傾きは1/2であることが明らかになった。この関係から、機能性LiNbO_3膜の膜厚制御が十分可能であることが分かった。基板の結晶系は、成膜したLiNbO_3膜の配向結晶化に強く影響し、シリコン上での結晶化膜は配向性を示さなかったが、LiNbO_3と同様の原子の充填構造をもつサファイア基板上には、基板のどの方位にも選択的に配向結晶化することが分かった。サファイア基板上に結晶化したLiNbO_3膜の屈折率は2.3以上の高い値であった。今後は、LiNbO_3-LiTaO_3固溶体配向膜の合成と固溶体膜の誘電特性について検討する計画である。

本研究基于申请人先前的研究，该研究表明可以通过使用蓝宝石基底和金属醇盐涂层控制金属醇盐在溶剂中的配位和部分水解来合成化学计量的LiNbO_3。研究了提拉液浓度、基片提拉速率与LiNbO_3薄膜厚度之间的关系，以及基片晶体的晶系和晶向与薄膜结晶度之间的关系。本研究的目的是检验大气的影响。将LiOEt和Nb(OEt)_5以1:1的摩尔比混合溶解在脱水纯化的乙醇中，回流反应22小时以上，合成双醇盐。将双醇盐部分水解而得到的溶液浓缩至规定浓度，得到涂布液。通过将预先清洗并干燥的基板晶体浸入该溶液中并以预定速度将其提拉来形成膜。沉积后的膜是非晶态的，但在250℃或更高温度下加热时会结晶。研究发现，温度控制对于低温结晶是有效的。溶液的浓度、提拉基板的速率和结晶膜的厚度之间存在很强的关系；厚度随溶液的浓度线性变化，并且与提拉的对数之间存在线性关系；结果是，直线的斜率是 1/2。从该关系可知，可以完全控制功能性LiNbO_3膜的厚度。衬底的晶系对沉积的LiNbO_3薄膜的取向结晶有很大影响，硅上的结晶薄膜没有表现出任何取向，但在具有与LiNbO_3相同的原子堆积结构的蓝宝石衬底上发现了选择性取向。在基材的任何方向上结晶。在蓝宝石衬底上结晶的LiNbO_3薄膜的折射率高达2.3或更高。今后我们计划研究LiNbO_3-LiTaO_3固溶体取向薄膜的合成以及固溶体薄膜的介电性能。