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酸化マグネシウム薄膜の作成方法

国内特許コード P120007890
整理番号 K031P48
掲載日 2012年8月31日
出願番号 特願2012-139897
公開番号 特開2014-005158
登録番号 特許第5246900号
出願日 平成24年6月21日(2012.6.21)
公開日 平成26年1月16日(2014.1.16)
登録日 平成25年4月19日(2013.4.19)
発明者
  • 須崎 友文
  • 細野 秀雄
  • 藤橋 忠弘
  • 戸田 喜丈
出願人
  • 独立行政法人科学技術振興機構
発明の名称 酸化マグネシウム薄膜の作成方法
発明の概要

【課題】平坦なMgO(111)面を簡易な手法で作成できる作成方法及び平坦なMgO(111)面を有する処理板を提供する。
【解決手段】レーザアブレーション法により酸化マグネシウムの焼結体又は単結晶をターゲットとして用いて酸化マグネシウム薄膜3を基板2上に堆積する方法である。この方法では、(111)面を主面2aとするチタン酸ストロンチウムまたは(111)面を主面2aとするイットリア安定化ジルコニアからなる基板2を用い、前記基板2の前記主面2a上に膜を直接堆積しエピタキシャル成長させることによって(111)面を表面3aとする酸化マグネシウムからなる平坦な処理膜3を作成する。
【選択図】図1

従来技術、競合技術の概要


酸化マグネシウム(MgO)は、サファイア(Al)と同様にワイドギャップを有する代表的な酸化物絶縁体である。このため、MgOは、薄膜成長のための基板として用いられることがある。成長基板としてMgOを用いる場合には、成長薄膜の格子定数に対するMgO基板の格子定数のマッチングが考慮される。薄膜を成長させるMgOの結晶面として、例えば面方位が(100)である面が用いられる場合がある(例えば、非特許文献1参照)。非特許文献1には、TMR効果を奏する構成として、Fe(100)/MgO(100)/Fe(100)が記載されている。MgOとFeとの格子ミスマッチは1%以下であり、Feの成長基板としてMgOが好適であることが示唆されている。



一方、薄膜を成長させるMgOの結晶面として、例えば面方位が(111)である面が用いられる場合がある(例えば、非特許文献2,3参照)。非特許文献2には、MgO(111)面上にスピネル構造を持つ強磁性体を形成することにより、保磁力及び残留磁気が増大することが記載されている。非特許文献3には、代表的な強誘電薄膜である(Ba,Sr)TiO薄膜をMgO基板の(111)面上又は(100)面上に形成することが記載されている。そして、(Ba,Sr)TiO薄膜をMgO基板の(111)面上に形成した方が(100)面上に形成する場合に比べて高周波領域での特性が良好となることが記載されている。



上述したように、MgOの(100)面及び(111)面は、成長基板として様々な膜に適用できる。そして、MgOの(111)面は、(100)面に比べて有利な効果を奏する場合がある。なお、非特許文献4には、(111)面を主面とするイットリア安定化ジルコニア(YSZ)上に、NiO(111)を形成し、該NiO(111)上にMgOを成長させることで、二乗平均粗さRRMSが0.21~0.23nmとなるMgOの(111)面が得られるとの記載がある。ここで、二乗平均粗さRRMSは、二乗平均平方根粗さRと同義である(JIS B0601)。

産業上の利用分野


本発明の種々の側面及び実施形態は、酸化マグネシウム薄膜の作成方法及び処理板に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
レーザアブレーション法により酸化マグネシウムの焼結体又は単結晶をターゲットとして用いて酸化マグネシウム薄膜を基板上に堆積する方法において、
(111)面を主面とするチタン酸ストロンチウムまたは(111)面を主面とするイットリア安定化ジルコニアからなる基板を用い、前記基板の前記主面上に膜を直接堆積しエピタキシャル成長させることによって(111)面を表面とする酸化マグネシウムからなる平坦な処理膜を作成し、
前記レーザアブレーション法におけるレーザエネルギー量は、50mJ以上であり、
前記処理膜は、膜厚が50nmを超えない膜であって、酸化マグネシウム(111)面の二乗平均平方根粗さRqが0.5nmを超えない膜である酸化マグネシウム薄膜の作成方法。
【請求項2】
前記処理膜は、膜厚が5~20nmの膜である請求項1に記載の酸化マグネシウム薄膜の作成方法。
【請求項3】
前記処理膜の成膜時の基板温度は、600~650℃である請求項1又は2に記載の酸化マグネシウム薄膜の作成方法。
【請求項4】
前記処理膜の成膜時の酸素分圧は、0.5×10-3~2.0×10-3Paである請求項1~の何れか一項に記載の酸化マグネシウム薄膜の作成方法。
産業区分
  • 表面処理
  • 処理操作
  • その他無機化学
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2012139897thum.jpg
出願権利状態 登録
参考情報 (研究プロジェクト等) さきがけ 革新的次世代デバイスを目指す材料とプロセス 領域
研究者:須崎 友文
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