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METHOD OF PRODUCING MAGNESIUM OXIDE THIN FILM

Patent code P120007890
File No. K031P48
Posted date Aug 31, 2012
Application number P2012-139897
Publication number P2014-005158A
Patent number P5246900
Date of filing Jun 21, 2012
Date of publication of application Jan 16, 2014
Date of registration Apr 19, 2013
Inventor
  • (In Japanese)須崎 友文
  • (In Japanese)細野 秀雄
  • (In Japanese)藤橋 忠弘
  • (In Japanese)戸田 喜丈
Applicant
  • (In Japanese)国立研究開発法人科学技術振興機構
Title METHOD OF PRODUCING MAGNESIUM OXIDE THIN FILM
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a producing method capable of producing a flat MgO(111) surface by a simple method, and a treatment plate having a flat MgO(111) surface.
SOLUTION: In this method, a magnesium oxide thin film 3 is deposited on a substrate 2 by using a sintered body or single crystal of magnesium oxide as a target by a laser ablation method. This method produces the flat treatment film 3 which comprises magnesium oxide in which a (111) surface is a surface 3a, by using the substrate 2 which comprises strontium titanate in which the (111) surface is a principal surface 2a or yttria-stabilized zirconia in which the (111) surface is the principal surface 2a, and by directly depositing a film on the principal surface 2a of the substrate 2 and epitaxially growing it.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)


酸化マグネシウム(MgO)は、サファイア(Al2O3)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、Fe3O4(100)/MgO(100)/Fe3O4(100)が記載されている。MgOとFe3O4との格子ミスマッチは1%以下であり、Fe3O4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)TiO3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)TiO3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Rqと同義である(JIS B0601)。

Field of industrial application (In Japanese)


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。

Scope of claims (In Japanese)
【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1~3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。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2012139897thum.jpg
State of application right Registered
Reference ( R and D project ) PRESTO Materials and processes for innovative next-generation devices AREA
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