水熱合成PZT薄膜を用いた球面型超音波トランスデューサの作製と評価(第二報)スパッタリング法による結晶核生成の改良

摘要

水熱合成法とは、薄膜生成技術の一つであり、圧力容器内に水溶液と基板を入れ、加熱、加圧下で反応させることで基板上に薄膜を成膜することが可能である。水溶液中での反応であるため、複雑な形状の基板にも成膜が可能という特徴を有している。また、圧電体のPZT薄膜成膜時には厚み方向に分極されるため、成膜後の分極処理が不要である。水熱合成法を用いてPZT薄膜を生成した場合、生成されたPZT結晶は大きさにばらつきがあるため、薄膜中に空洞が形成され密度が低くなることがある。結晶密度の低下はトランスデューサとしての特性の低下の原因になる。そのため、PZT結晶の高密度化は特性向上の手段の一つと考えられる。本研究では、チタン基板上にスパッタリング法を用いてPZT結晶核を生成し、その結晶核を水熱合成法により成長させる。これにより結晶の高密度化を達成できると考えられる。また、チタンを直径2[mm]の半球形状に加工し、この手法によりPZT薄膜を成膜することによって、球面型超音波トランスデューサを作製した。このトランスデューサについて水中での超音波送信実験により送波感度の測定を行った。