Si上c軸配向PZT系エピタキシャル薄膜を用いた高性能焦電MEMSセンサの開発

摘要

本研究では，高性能な赤外線焦電 MEMS センサの実現に向けて，c 軸配向 Pb(Zr,Ti)O_3 (PZT)および，それにPb(Mn,Nb)O_3 (PMnN)ドープしたPMnN-PZTエピタキシャル薄膜の有用性評価を行った。まず，MgO基板上にc軸に単配向させた理想的な単結晶薄膜を形成し，焦電性の性能指数の組成依存を調査した。次に，その結果を踏まえ，高い性能指数が期待される組成をSi基板上に形成した。その結果，Pb(Zr_(0.5), Ti_(0.5))O_3に6%のPMnNを添加したものは，一般的なPZT多結晶薄膜と比較して高い性能指数を示すことを確認した。次に、この膜を用いた焦電MEMSセンサを試作し，赤外線照射に対する動作確認実験を行ったところ，実験にて観測された焦電電流は，理論値のそれよりも3~4 倍程度大きな値を示した。これらの実験より，この Si 上 PMnN-PZT エピタキシャル薄膜は高性能な赤外線焦電MEMSセンサを実現できる可能性が示唆された。