[發明專利]PTZT壓電膜及其壓電膜形成用液體組合物的制造方法

有效

• 申請號: 201680005012.0
• 申請日: 2016-02-15
• 公開（公告）號: CN107431123B
• 公開（公告）日: 2020-04-07
• 發明（設計）人: 土井利浩;曽山信幸
• 申請（專利權）人: 三菱綜合材料株式會社
• 主分類號: H01L41/187
• 分類號: H01L41/187;B41J2/14;B41J2/16;C01G35/00;H01L41/318;H01L41/319;H01L41/43
• 代理公司: 北京德琦知識產權代理有限公司 11018
• 代理人: 樸圣潔;王珍仙

本發明提供一種PTZT壓電膜，其由含有Pb、Ta、Zr及Ti的鈣鈦礦型結構的金屬氧化物構成，所述金屬氧化物還含有碳，所述碳的含量為80～800質量ppm。該壓電膜形成用液體組合物的制造方法中，使Ta醇鹽、Zr醇鹽、β?二酮類及二醇回流，向回流而得到的第1合成液中添加Ti醇鹽并再次回流，向再次回流而得到的第2合成液中添加Pb化合物并進一步回流，從進一步回流而得到的第3合成液去除溶劑之后，用醇稀釋來制造PTZT壓電膜形成用液體組合物。該PTZT壓電膜形成用液體組合物在將總計Ta醇鹽、Zr醇鹽及Ti醇鹽的量設為1摩爾時，分別以成為7～11摩爾、1.5～3.0摩爾的比例包含二醇、β?二酮類。

技術領域

本發明涉及一種通過CSD(Chemical Solution Deposition，化學溶液沉積)法形成的PTZT壓電膜及其壓電膜形成用液體組合物的制造方法。更詳細而言，涉及一種壓電特性良好、平均擊穿時間長且結晶取向度高的PTZT壓電膜及其壓電膜形成用液體組合物的制造方法。本說明書中PTZT壓電膜是指在含有Pb、Zr及Ti的鈣鈦礦型結構的PZT壓電膜中，用Ta取代Ti、Zr的一部分的壓電膜。并且，PTZT前體是指PTZT壓電膜的前體。

本申請主張基于2015年2月16日于日本申請的專利申請2015-027132號的優先權，并將其內容援用于此。

背景技術

以往，已知由含有Pb、Zr及Ti的ABO₃表示的鈣鈦礦型結構的PZT塊體材料的開發中，通過將B位離子即Ti、Zr的一部分取代為Nb、Ta、W等不同的化合價的施主離子來提高PZT塊體的壓電特性。基于這樣的背景，已公開有一種將Ti的一部分取代為Nb或Ta的PZT系鐵電膜(例如，參考專利文獻1及2)。并且，報告有如下：摻雜2摩爾％Nb的PZT膜中，壓電常數的增益變得最大(例如，參考非專利文獻1)。另一方面，報告了將Ti、Zr的一部分取代為Ta的PTZT鐵電膜(例如，參考非專利文獻2)。

通過將這種由ABO₃表示的鈣鈦礦化合物的A位或B位原子的一部分取代為更高價數的原子來提高壓電常數的方法廣泛用于塊體材料。另一方面，報告有如下：通過由溶膠-凝膠法為代表的CSD法形成的PZT膜中所添加的La不僅取代作為目標的A位離子以外，還取代不作為目標的B位離子(例如，參考非專利文獻3)。關于前述的非專利文獻1中報告的Nb添加，Nb原子可以取3、4、5價，由此即使意圖以5價取代B位離子來添加，也存在以3價取代A位離子的可能性。實際上，CSD法中如非專利文獻1的圖11所示，將2摩爾％左右的Nb添加作為最高點而添加其以上的Nb時，會導致壓電常數(e_31.f)劣化。

另外，在專利文獻3中記載有關于在后述下部電極上形成使結晶取向設為(100)面的取向控制層的鐵電薄膜的制造方法。

專利文獻1：日本特開2005-333105號公報(權利要求1、權利要求2)

專利文獻2：日本特開2006-287254號公報(權利要求2、摘要)

專利文獻3：日本特開2012-256850號公報(權利要求1～3)

非專利文獻1：W.Zhu et.al.“Domain Wall Motion in A and B site Donor-Doped Pb(Zr_0.52Ti_0.48)O₃Films”，J.Am.Ceram.Soc.，95[9]2906-2913(2012)