氧化镁薄膜的制作方法及处理板技术

一种方法，其利用激光烧蚀法通过将氧化镁的烧结体或单晶作为靶使用而将氧化镁薄膜堆积到基板上。在该方法中，通过使用包含以（111）面为主面的钛酸锶或以（111）面为主面的氧化钇稳定化氧化锆的基板，在所述基板的所述主面上直接堆积膜、使其外延生长，由此制成包含以（111）面为表面的氧化镁的平坦的处理膜。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】氧化镁薄膜的制作方法及处理板
本专利技术的各个侧面及实施方式涉及氧化镁薄膜的制作方法及处理板。
技术介绍
氧化镁（MgO）是与蓝宝石（Al2O3）同样地具有宽禁带的代表性的氧化物绝缘体。因此，MgO有时作为薄膜生长用的基板使用。使用MgO作为生长基板时，考虑MgO基板的晶格常数相对于生长薄膜的晶格常数的匹配度。作为使薄膜生长的MgO的晶面，例如有时使用晶向为（100）的面（例如，参照非专利文献1）。在非专利文献1中，作为发挥出TMR效果的构成，记载着Fe3O4（100）/MgO（100）/Fe3O4（100）。MgO与Fe3O4的晶格失配为1%以下，启示了MgO适合作为Fe3O4的生长基板。另一方面，作为使薄膜生长的MgO的晶面，例如有时使用晶向为（111）的面（例如，参照非专利文献2、3）。在非专利文献2中，记载着通过在MgO（111）面上形成具有尖晶石结构的强磁性体，矫顽力及剩磁增大。在非专利文献3中，记载着在MgO基板的（111）面上或（100）面上形成作为代表性的铁电薄膜（強誘電薄膜）的（Ba、Sr）TiO3薄膜。并且，记载着在MgO基板的（111）面上形成（Ba、Sr）TiO3薄膜的情况与在（100）面上形成的情况相比在高频区域的特性更良好。如上所述，MgO的（100）面及（111）面可以作为生长基板应用于各种各样的膜。并且，MgO的（111）面与（100）面相比有时能发挥出更有利的效果。而且，在非专利文献4中有下述记载：通过在以（111）面为主面的氧化钇稳定化氧化锆（YSZ）上形成NiO（111），在该NiO（111）上使MgO生长，由此可得到均方根粗糙度RRMS为0.21～0.23nm的MgO的（111）面。此处，均方根粗糙度RRMS与均方根粗糙度Rq同义（JISB0601）。现有技术文献非专利文献非专利文献1：X.W.Li,A.Gupta,GangXiao,W.Qian,和V.P.Dravid,Appl.Phys.Lett.73,3282（1998）.非专利文献2：S.D.Yoon,S.A.Oliver,和C.Vittoria,J.Appl.Phys.91,7379（2002）.非专利文献3：M.Noda,T.Yamada,K.Seki,T.Kamo,K.Yamashita,H.Funakubo和M.Okuyama：IEEETrans.onUFFC,57（10）（2010）2221-2227.非专利文献4：K.Matsuzaki,H.Hosono,T.Susaki.Layer-by-layerepitaxialgrowthofpolarMgO（111）thinfilms,PHYSICALREVIEWB,vol.82,3,p.033408,Jul.2010.
技术实现思路
专利技术要解决的问题就MgO的（100）面而言，作为阳离子的Mg2+及作为阴离子的O2-等量露出，呈静电稳定。另一方面，就MgO的（111）面而言，作为阳离子的Mg2+及作为阴离子的O2-的其中一个露出，因此静电不稳定，不能天然存在。即，MgO的（111）面具有特异的化学-电表面特性。认为MgO的（111）面越平坦则该特性越显著。因此，如果能获得平坦的MgO的（111）面，则作为可以附加基于晶格匹配的生长面的控制以外的价值的基板，有可能能够制成新的器件。此处，MgO的（111）面通常从单晶切出MgO（111）面，利用机械研磨的方法得到。然而这样的方法的话，均方根粗糙度Rq变成3纳米左右以上，难以得到静电不稳定的MgO（111）的平坦面。因此，MgO（111）具有如上的特异的特性，但其难以用作以纳米级别控制生长膜的基板。另外，在非专利文献4中记载的方法中，有必要在其与基板之间形成NiO膜，因此不仅麻烦没有效率而且NiO膜导致膜厚变厚。在本
中，希望的是：能以简易的方法制成平坦的MgO（111）面的制作方法及具有平坦的MgO（111）面的处理板。解决问题的手段本专利技术的一个侧面所涉及的氧化镁薄膜的制作方法是利用激光烧蚀法通过将氧化镁烧结体或单晶作为靶使用而将氧化镁薄膜堆积到基板上的方法。在该方法中，在基板上制成包含氧化镁的处理膜。基板包含以（111）面为主面的钛酸锶或以（111）面为主面的氧化钇稳定化氧化锆。通过在该基板的主面上直接堆积膜、使其外延生长，由此制成包含以（111）面为表面的氧化镁的平坦的处理膜。在该制作方法中，在包含钛酸锶（111）或氧化钇稳定化氧化锆（111）的基板的（111）面上，直接形成了以（111）面为表面的氧化镁。即，通过将包含钛酸锶（111）或氧化钇稳定化氧化锆（111）的基板的（111）面用作MgO的生长基板，利用激光烧蚀法使之堆积而进行外延生长，由此可获得平坦的MgO的（111）面。此处，平坦的处理膜可以是氧化镁（111）面的均方根粗糙度Rq不超过1nm的膜。另外，平坦的处理膜可以是氧化镁（111）面的均方根粗糙度Rq不超过0.5nm的膜。在一个实施方式中，激光烧蚀法的激光能量可以为100mJ以上。通过使成膜时的能量比以往方法大，可以形成MgO（111）面。在一个实施方式中，可以是处理膜的膜厚不超过50nm的膜。另外，本专利技术的其他侧面所涉及的处理板具备基板及处理膜。基板包含以（111）面为主面的钛酸锶或以（111）面为主面的氧化钇稳定化氧化锆。处理膜在基板的主面上直接形成，其平坦，包含以（111）面为表面的氧化镁。就该处理板而言，在包含钛酸锶（111）或氧化钇稳定化氧化锆（111）的基板的（111）面上直接形成了以（111）面为表面的氧化镁。即，通过将钛酸锶（111）或氧化钇稳定化氧化锆（111）的（111）面用作MgO的生长基板，可得到平坦的MgO的（111）面。在一个实施方式中，处理膜可以是氧化镁的（111）面的均方根粗糙度Rq不超过1nm的膜。在一个实施方式中，处理膜可以是氧化镁的（111）面的均方根粗糙度Rq不超过0.5nm的膜。进一步，在一个实施方式中，处理膜可以是膜厚不超过50nm的膜。另外，本专利技术的其他侧面所涉及的器件是以上述处理板的处理膜为吸附面的器件。通过使用上述处理板，可以构成吸附规定分子的器件、检测规定分子的器件。专利技术效果如上所述，根据本专利技术的各种侧面及实施方式，能够用简易的方法得到平坦的MgO的（111）面。附图说明图1是用于说明处理板的构成的图。图2是示意性地表示MgO的晶体结构的图。图3是用于说明制造装置的主要构成的图。图4是实施例所涉及的处理板的XRD衍射图。图5是实施例所涉及的处理膜的AFM图像。（a）是膜厚5nm，（b）是膜厚10nm，（c）是膜厚20nm，（d）是膜厚50nm。图6中（a）是用于说明实施例所涉及的处理膜的特性的图，（b）是用于说明比较例所涉及的处理膜的特性的图。具体实施方式以下，参照附图对各种实施方式加以详细说明。而且，在附图说明中对同一要素标上同一符号，省略重复的说明。另外，附图的尺寸比率不一定与说明一致。对本实施方式所涉及的处理板的构成进行说明。图1是用于说明处理板1的构成的图。处理板1具备基板2和处理膜3。基板2是利用无机材料形成的板状物，优选以钛酸锶或氧化钇稳定化氧化锆等的1种以上形成的晶体或非晶体结构物。该基板2的优选本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氧化镁薄膜的制作方法，其中利用激光烧蚀法通过将氧化镁的烧结体或单晶作为靶使用而将氧化镁薄膜堆积到基板上，其中，通过使用包含以（111）面为主面的钛酸锶或以（111）面为主面的氧化钇稳定化氧化锆的基板，在所述基板的所述主面上直接堆积膜、使其外延生长，由此制成包含以（111）面为表面的氧化镁的平坦的处理膜。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.09.09 JP 2011-1975621.一种氧化镁薄膜的制作方法，其中利用使用激光的激光烧蚀法通过将氧化镁的烧结体或单晶作为靶使用而将氧化镁薄膜堆积到基板上，其中，通过使用包含以(111)面为主面的钛酸锶或以(111)面为主面的氧化钇稳定化氧化锆的基板，在所述基板的所述主面上直接堆积膜、使其外延生长，由此制成包...

【专利技术属性】
技术研发人员：须崎友文，细野秀雄，藤桥忠弘，户田喜丈，
申请(专利权)人：独立行政法人科学技术振兴机构，
类型：发明
国别省市：日本;JP