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公開番号2025104821
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-10
出願番号2023222941
出願日2023-12-28
発明の名称窒化マグネシウムケイ素膜、圧電体及び圧電素子
出願人東ソー株式会社,国立大学法人東京科学大学
代理人個人,個人,個人,個人
主分類C23C 14/06 20060101AFI20250703BHJP(金属質材料への被覆;金属質材料による材料への被覆;化学的表面処理;金属質材料の拡散処理;真空蒸着,スパッタリング,イオン注入法,または化学蒸着による被覆一般;金属質材料の防食または鉱皮の抑制一般)
要約【課題】圧電特性を有する窒化マグネシウムケイ素膜、圧電体及び圧電素子を提供すること。
【解決手段】窒化マグネシウムケイ素膜は、マグネシウム、シリコン、及び窒素を含み、結晶相が六方晶を含む。圧電体及び圧電素子は、上記窒化マグネシウムケイ素膜を備える。窒化マグネシウムケイ素膜はアルミニウムを含んでよい。窒化マグネシウムケイ素膜に含まれる六方晶はウルツ型構造であってよい。窒化マグネシウムケイ素膜の厚みは2000nm以下であってよい。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
マグネシウム、シリコン、及び窒素を含み、結晶相が六方晶を含む、窒化マグネシウムケイ素膜。
続きを表示（約 360 文字）【請求項２】
アルミニウムを含む、請求項１に記載の窒化マグネシウムケイ素膜。
【請求項３】
前記六方晶がウルツ鉱型構造である、請求項１又は２に記載の窒化マグネシウムケイ素膜。
【請求項４】
厚さが２０００ｎｍ以下である、請求項１又は２に記載の窒化マグネシウムケイ素膜。
【請求項５】
厚さが２５０ｎｍ以下である、請求項１又は２に記載の窒化マグネシウムケイ素膜。
【請求項６】
厚さが２５０ｎｍより大きい、請求項１又は２に記載の窒化マグネシウムケイ素膜。
【請求項７】
請求項１又は２に記載の窒化マグネシウムケイ素膜を備える圧電体。
【請求項８】
請求項１又は２に記載の窒化マグネシウムケイ素膜を備える圧電素子。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、窒化マグネシウムケイ素膜、圧電体及び強誘電体素子に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
熱電変換素子に用いられる熱電変換材料の一つとして、マグネシウムシリサイドが知られている。例えば、特許文献１では、マグネシウムシリサイド相と、マグネシウム酸化物層との間に、マグネシウムシリサイド相の内部よりもＡｌ濃度の高いアルミニウム濃化層が形成された熱電変換材料が提案されている。一方、圧力センサ、振動センサ等の圧電素子に用いられる圧電材料として、種々の材料が検討されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２０－１０７６５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本開示は、圧電特性を有する窒化マグネシウムケイ素膜、圧電体及び圧電素子の少なくともいずれかを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、圧電特性を示す新規材料を見出すため、種々の材料を検討した。その結果、六方晶である窒化アルミニウムに含まれるＡｌの代わりにＭｇ及びＳｉを一定の組成比で有する場合に六方晶が維持され、圧電特性を示すことを見出した。本発明の内容は特許請求の範囲に記載のとおりであり、また、本開示の要旨は以下のとおりである。
【０００６】
［１］マグネシウム、シリコン、及び窒素を含み、結晶相が六方晶を含む、窒化マグネシウムケイ素膜。
［２］アルミニウムを含む、［１］に記載の窒化マグネシウムケイ素膜。
［３］前記六方晶がウルツ鉱型構造である、［１］又は［２］に記載の窒化マグネシウムケイ素膜。
［４］厚さが２０００ｎｍ以下である、［１］～［３］のいずれか一つに記載の窒化マグネシウムケイ素膜。
［５］厚さが２５０ｎｍ以下である、［１］～［４］のいずれか一つに記載の窒化マグネシウムケイ素膜。
［６］厚さが２５０ｎｍより大きい、［１］～［５］のいずれか一つに記載の窒化マグネシウムケイ素膜。
［７］上記［１］～［６］のいずれか一つに記載の窒化マグネシウムケイ素膜を備える圧電体。
［８］上記［１］～［６］のいずれか一つに記載の窒化マグネシウムケイ素膜を備える圧電素子。
【発明の効果】
【０００７】
本開示によれば、圧電特性を有する窒化マグネシウムケイ素膜、圧電体及び圧電素子の少なくともいずれかが提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
圧電素子の一例を示す断面図である。
実施例１の窒化マグネシウムケイ素膜の制限視野回折パターンを示す図である。
実施例１の窒化マグネシウムケイ素膜のＸ線回折像の二次元マッピングを示す図である。
実施例２の窒化マグネシウムケイ素膜のＸ線回折像の二次元マッピングを示す図である。
実施例３の窒化マグネシウムケイ素膜のＸ線回折像の二次元マッピングを示す図である。
実施例４の窒化マグネシウムケイ素膜のＸ線回折像の二次元マッピングを示す図である。
比較例１のアルミニウム膜のＸ線回折像の二次元マッピングを示す図である。
実施例１～４及び比較例１の組成を示すＭｇ－Ｓｉ－Ａｌの三相図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本開示の実施形態について幾つかの例を挙げて詳細に説明する。ただし、本開示は以下の実施形態に限定されるものではない。
【００１０】
＜窒化マグネシウムケイ素膜＞
窒化マグネシウムケイ素膜は、マグネシウム、ケイ素及び窒素を含み、結晶相が六方晶を含む。窒化マグネシウムケイ素膜において、マグネシウム、ケイ素及び窒素が、六方晶の結晶格子を形成してよい。窒化マグネシウムケイ素膜は、アルミニウムを含んでもよい。これによって、結晶相における六方晶の割合を十分に高くすることができるため、圧電性能が向上しやすい。この場合、窒化マグネシウムケイ素膜において、マグネシウム、ケイ素、アルミニウム及び窒素が、六方晶の結晶格子を形成してよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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