(57)【要約】【課題】圧電性の急激な消失を防止できるゲルマニウムなどの４価の元素を含有する石英ガラス膜からなる圧電性膜および圧電素子を提供する。【解決手段】第１の組成で、ゲルマニウム、チタンおよびスズなどの４価の元素を含有する第１の石英ガラス膜１２ａと、第１の石英ガラス膜上に積層され、第１の組成と異なる第２の組成で４価の元素を含有する第２の石英ガラス膜１２ｂとを含み、さらには第１の組成および第２の組成と異なる第３の組成で４価の元素を含有する第３の石英ガラス膜１２ｃとを含む積層石英ガラス膜であって、分極処理あるいは加熱処理などの圧電性付与処理を施されてなる圧電性膜１２とし、これを用いた圧電素子とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の組成で４価の元素を含有する第１の石英ガラス膜と、
前記第１の石英ガラス膜上に積層され、前記第１の組成と異なる第２の組成で４価の元素を含有する第２の石英ガラス膜と
を含む積層石英ガラス膜であって、
圧電性付与処理を施されてなる
圧電性膜。
【請求項２】
前記積層石英ガラス膜が、前記４価の元素として少なくともゲルマニウム、チタンおよびスズのいずれかを含有する
請求項１に記載の圧電性膜。
【請求項３】
前記第２の石英ガラス膜上に積層され、前記第１の組成および前記第２の組成と異なる第３の組成で４価の元素を含有する第３の石英ガラス膜をさらに含む
請求項１に記載の圧電性膜。
【請求項４】
前記第１の石英ガラス膜、前記第２の石英ガラス膜および前記第３の石英ガラス膜がこの順に繰り返し多層積層されている
請求項３に記載の圧電性膜。
【請求項５】
前記第１の石英ガラス膜が前記４価の元素としてゲルマニウムを含み、
前記第２の石英ガラス膜が前記４価の元素としてチタンを含み、
前記第３の石英ガラス膜が前記４価の元素としてスズを含む
請求項４に記載の圧電性膜。
【請求項６】
前記圧電性付与処理として、分極処理がなされてなる
請求項１〜５のいずれかに記載の圧電性膜。
【請求項７】
前記圧電性付与処理として、加熱処理がなされてなる
請求項１〜５のいずれかに記載の圧電性膜。
【請求項８】
４価の元素を含有し、第１の組成である第１の石英ガラス膜と、前記第１の石英ガラス膜上に積層され、４価の元素を含有し、前記第１の組成と異なる第２の組成である第２の石英ガラス膜とを含む積層石英ガラス膜であって、圧電性付与処理を施されてなる圧電性膜と、
前記圧電性膜の上面および下面に直接あるいは他の層を介してそれぞれ形成された１対の電極と
を有する圧電素子。
【請求項９】
前記圧電性膜として、前記積層石英ガラス膜が、前記４価の元素として少なくともゲルマニウム、チタンおよびスズのいずれかを含有する
請求項８に記載の圧電素子。
【請求項１０】
前記圧電性膜として、前記第２の石英ガラス膜上に積層され、４価の元素を含有し、前記第１の組成および前記第２の組成と異なる第３の組成である第３の石英ガラス膜をさらに含む
請求項８に記載の圧電素子。
【請求項１１】
前記圧電性膜として、前記第１の石英ガラス膜、前記第２の石英ガラス膜および前記第３の石英ガラス膜がこの順に繰り返し多層積層されている
請求項１０に記載の圧電素子。
【請求項１２】
前記圧電性膜として、
前記第１の石英ガラス膜が前記４価の元素としてゲルマニウムを含み、
前記第２の石英ガラス膜が前記４価の元素としてチタンを含み、
前記第３の石英ガラス膜が前記４価の元素としてスズを含む
請求項１１に記載の圧電素子。
【請求項１３】
前記圧電性付与処理として、分極処理がなされてなる
請求項８〜１２のいずれかに記載の圧電素子。
【請求項１４】
前記圧電性付与処理として、加熱処理がなされてなる
請求項８〜１２のいずれかに記載の圧電素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は圧電性膜および圧電素子に関し、特に、ゲルマニウムなどの４価の元素をドープした石英ガラスよりなる圧電性膜および圧電素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
圧電性膜材料ならびにそれを用いた弾性波デバイスなどは、高周波フィルタや安定な周波数源さらには信号処理など、エレクトロニクス分野で広く応用されており、圧電性膜材料は超音波を応用したデバイスを実現するための基本的な材料として重要である。
従来、圧電性膜材料としては、水晶やニオブ酸リチウムなどの単結晶、ＰＺＴのような圧電性セラミックス、さらには酸化亜鉛などの薄膜結晶が実用に供されてきた。
【０００３】
さらに近年の情報通信技術の進展にともない、特にＶＨＦ帯〜ＵＨＦ帯で動作する弾性波振動子、圧電フィルタ、表面弾性波素子などの弾性波機能デバイスへの要求が高まり、それらを構成する圧電性膜材料の重要性が高まっている。
この要求に応えるため、酸化亜鉛（ＺｎＯ）や窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などの配向性薄膜あるいは単結晶薄膜が既に実用に供されている。
【０００４】
上記の圧電性は、自発分極を有する材料にのみ存在する。
従って、従来、圧電性は点対称性を欠く結晶材料においてのみ存在すると考えられてきており、上記の酸化亜鉛、窒化アルミニウムなども薄膜結晶化して利用されている。
【０００５】
また、例えば特許文献１には、ゲルマニウム、チタンおよびスズなどの４価の元素を含有し、分極処理を施された石英ガラス膜からなる圧電性膜が開示されている。
図８は特許文献１に記載の圧電性膜を用いた圧電素子の構成を示す断面図である。
例えば、シリコンあるいは石英ガラス板などからなる基板１１０上に、下部電極１１１が形成されており、その上層にゲルマニウム、チタン、スズなどの４価の金属イオンをドープした石英ガラス（Ｍ4+：ＳｉＯ2 ）薄膜であって、分極処理を施されて圧電性が付与された圧電性膜１１２が形成されている。その上層に上部電極１１３が形成されている。
【０００６】
図９は、特許文献１に記載の圧電素子の圧電性膜において、得られた圧電定数ｄ33を基準である水晶の圧電定数ｄQ11で除した圧電定数比（ｄ33／ｄQ11）をゲルマニウムドープ量Ｄに対してプロットした図である。
圧電定数比の測定データにはばらつきが大きいがゲルマニウムドープ量として１０〜２０％あたりで圧電性は最大となる。ばらつきが大きい理由は、膜の形成や分極処理について最適条件が把握されていないためである。最大の圧電応答としては、水晶よりも２割程度大きな値（ｄ33／ｄQ11として１２０％程度の値）が得られている。
また、チタンをドープした場合には、ドープ量７％でｄ33／ｄQ11が２６％程度であり、さらにスズをドープした場合には、ドープ量１０％でｄ33／ｄQ11が１２％程度である。
【０００７】
しかし、特許文献１に記載の圧電素子の圧電性膜においては、圧電性が急激に消失するという問題がある。
図１０は、上記の圧電定数比（ｄ33／ｄQ11）を分極処理後の時間ｔに対してプロットした図である。白丸（○）と黒丸（●）は同一条件で作成した２つの試料についての結果をそれぞれ示す。
図１０に示すように、試料毎のばらつきがあるものの、圧電応答は分極終了後急速に減少し、ほとんど全ての試料で数日間、長くても５日程度でほぼ完全に消失してしまう。膜形成条件や分極条件を変えてもほとんど改善は見られず、何らかの対策が必要である。
【特許文献１】特開２００３−２１８４１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
解決しようとする問題点は、ゲルマニウム、チタンおよびスズなどの４価の元素を含有する石英ガラス膜の圧電性が急激に消失してしまうという点である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の圧電性膜は、第１の組成で４価の元素を含有する第１の石英ガラス膜と、前記第１の石英ガラス膜上に積層され、前記第１の組成と異なる第２の組成で４価の元素を含有する第２の石英ガラス膜とを含む積層石英ガラス膜であって、圧電性付与処理を施されてなる。
【００１０】
上記の本発明の圧電性膜は、４価の元素を含有する第１の石英ガラス膜と第２の石英ガラス膜が積層されて構成されている。
ここで、両石英ガラス膜は互いに異なる組成で４価の元素を含有しており、圧電性付与処理を施されている。
【００１１】
上記の本発明の圧電性膜は、好適には、前記積層石英ガラス膜が、前記４価の元素として少なくともゲルマニウム、チタンおよびスズのいずれかを含有する。
【００１２】
上記の本発明の圧電性膜は、好適には、前記第２の石英ガラス膜上に積層され、前記第１の組成および前記第２の組成と異なる第３の組成で４価の元素を含有する第３の石英ガラス膜をさらに含む。
さらに好適には、前記第１の石英ガラス膜、前記第２の石英ガラス膜および前記第３の石英ガラス膜がこの順に繰り返し多層積層されている。
またさらに好適には、前記第１の石英ガラス膜が前記４価の元素としてゲルマニウムを含み、前記第２の石英ガラス膜が前記４価の元素としてチタンを含み、前記第３の石英ガラス膜が前記４価の元素としてスズを含む。
【００１３】
上記の本発明の圧電性膜は、好適には、前記圧電性付与処理として、分極処理がなされてなる。
あるいは好適には、前記圧電性付与処理として、加熱処理がなされてなる。
【００１４】
また、本発明の圧電素子は、４価の元素を含有し、第１の組成である第１の石英ガラス膜と、前記第１の石英ガラス膜上に積層され、４価の元素を含有し、前記第１の組成と異なる第２の組成である第２の石英ガラス膜とを含む積層石英ガラス膜であって、圧電性付与処理を施されてなる圧電性膜と、前記圧電性膜の上面および下面に直接あるいは他の層を介してそれぞれ形成された１対の電極とを有する。
【００１５】
上記の本発明の圧電素子は、圧電性膜の上面および下面に直接あるいは他の層を介して１対の電極が形成されている。
ここで、上記の圧電性膜は、４価の元素を含有する第１の石英ガラス膜と第２の石英ガラス膜が積層されて構成されており、両石英ガラス膜は互いに異なる組成で４価の元素を含有しており、圧電性付与処理を施されている。
【００１６】
上記の本発明の圧電素子は、好適には、前記圧電性膜として、前記積層石英ガラス膜が、前記４価の元素として少なくともゲルマニウム、チタンおよびスズのいずれかを含有する。
【００１７】
上記の本発明の圧電素子は、好適には、前記圧電性膜として、前記第２の石英ガラス膜上に積層され、４価の元素を含有し、前記第１の組成および前記第２の組成と異なる第３の組成である第３の石英ガラス膜をさらに含む。
さらに好適には、前記圧電性膜として、前記第１の石英ガラス膜、前記第２の石英ガラス膜および前記第３の石英ガラス膜がこの順に繰り返し多層積層されている。
またさらに好適には、前記圧電性膜として、前記第１の石英ガラス膜が前記４価の元素としてゲルマニウムを含み、前記第２の石英ガラス膜が前記４価の元素としてチタンを含み、前記第３の石英ガラス膜が前記４価の元素としてスズを含む。
【００１８】
上記の本発明の圧電素子は、好適には、前記圧電性付与処理として、分極処理がなされてなる。
あるいは好適には、前記圧電性付与処理として、加熱処理がなされてなる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の圧電性膜は、４価の元素を含有する第１の石英ガラス膜と第２の石英ガラス膜が積層されて構成され、両石英ガラス膜は互いに異なる組成で４価の元素を含有しており、圧電性付与処理を施されている構成であり、圧電性の急激な消失を防止することができる。
【００２０】
本発明の圧電素子は、圧電性膜の上面および下面に直接あるいは他の層を介して１対の電極が形成された圧電素子において、圧電性膜が、４価の元素を含有する第１の石英ガラス膜と第２の石英ガラス膜が積層されて構成され、両石英ガラス膜は互いに異なる組成で４価の元素を含有しており、圧電性付与処理を施されている構成であり、圧電性の急激な消失を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に、本発明の圧電性膜および圧電素子の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００２２】
図１（ａ）は本実施形態に係る圧電性膜を用いた圧電素子の構成を示す断面図である。
例えば、シリコンあるいは石英ガラス板などからなる基板１０上に、下部電極１１が形成されており、その上層に圧電性膜１２が形成されている。その上層に上部電極１３が形成されている。
ここで圧電性膜１２は、第１の組成でゲルマニウム、チタン、スズなどの４価の金属イオンをドープした第１の石英ガラス（Ｍ14+：ＳｉＯ2）膜と、第１の組成と異なる第２の組成でゲルマニウム、チタン、スズなどの４価の金属イオンをドープした第２の石英ガラス（Ｍ24+：ＳｉＯ2）膜とを含み、直流電圧を印加する分極処理あるいは加熱処理などの圧電性付与処理を施されて圧電性が付与された膜である。
【００２３】
図１（ｂ）は、圧電性膜１２の一例の詳細な構成を示す断面図である。
下部電極１１上に、第１の組成で４価の金属イオンをドープした第１の石英ガラス膜１２ａ、第１の組成と異なる第２の組成で４価の金属イオンをドープした第２の石英ガラス膜１２ｂ、および、第１の組成および第２の組成と異なる第３の組成で４価の金属イオンをドープした第３の石英ガラス膜１２ｃがこの順に繰り返し多層積層されている構成となっている。
例えば、第１の石英ガラス膜１２ａは４価の元素として１０％のゲルマニウムがドープされた石英ガラス膜（Ｇｅ：ＳｉＯ2、以下単にゲルマニウムドープ層とも称する）であり、第２の石英ガラス膜１２ｂは４価の元素として１０％のチタンがドープされた石英ガラス膜（Ｔｉ：ＳｉＯ2、以下単にチタンドープ層とも称する）であり、第３の石英ガラス膜１２ｃは４価の元素として１０％のスズがドープされた石英ガラス膜（Ｓｎ：ＳｉＯ2、以下単にスズドープ層とも称する）である。
第１の石英ガラス膜１２ａ、第２の石英ガラス膜１２ｂおよび第３の石英ガラス膜１２ｃは、それぞれ例えば１０〜２０ｎｍ程度の膜厚の人工格子構造となっており、圧電性膜１２全体で１〜数μｍの膜厚となっている。
【００２４】
上記のように３種類の層を繰り返し積層することで、積層方向に非対称構造とすることができ、圧電性の基本条件である点対称性が欠落した条件を確保することができる。
上記のような構成の圧電性膜１２に対して、分極処理あるいは加熱処理などの圧電性付与処理を施すことで圧電性を付与することができる。
さらに、このようにして得られた圧電性は、圧電性付与処理直後にある程度の減少が見られるが、従来のように急激に完全に消失してしまうようなことは防止されており、安定に維持できる圧電性を確保することができる。
【００２５】
上記のように圧電性付与処理により圧電性が付与され、しかも圧電性の急激な消失が防止される理由は、以下のように考えられる。即ち、圧電性付与処理により移動した不純物イオンＭ4+が層の境界を越えて隣接層に侵入すると、ドープ金属のイオン半径が異なるため侵入イオンがトラップされて分極状態が維持され、圧電性の安定化が可能になっているものと考えられる。
従って、層の境界が重要な役割を果たすものと考えられる。下層の第１の石英ガラス膜１２ａと上層の第２の石英ガラス膜１２ｂの境界における効果をｄabとし、同様に下層の第２の石英ガラス膜１２ｂと上層の第３の石英ガラス膜１２ｃの境界における効果をｄbc、下層の第３の石英ガラス膜１２ｃと上層の第１の石英ガラス膜１２ａの境界における効果をｄcaとすると、全体の効果はこれらの和となるものと考えられる。
【００２６】
図１（ｃ）は、圧電性膜１２の他の例の詳細な構成を示す断面図である。
下部電極１１上に、第１の組成で４価の金属イオンをドープした第１の石英ガラス膜１２ａ、および、第１の組成と異なる第２の組成で４価の金属イオンをドープした第２の石英ガラス膜１２ｂが交互に多層積層されている構成となっている。
例えば、第１の石英ガラス膜１２ａは４価の元素として１０％のゲルマニウムがドープされた石英ガラス膜（ゲルマニウムドープ層）であり、第２の石英ガラス膜１２ｂは４価の元素として１０％のチタンがドープされた石英ガラス膜（チタンドープ層）である。
第１の石英ガラス膜１２ａおよび第２の石英ガラス膜１２ｂは、それぞれ例えば１０〜２０ｎｍ程度の膜厚の人工格子構造となっており、圧電性膜１２全体で１〜数μｍの膜厚となっている。
【００２７】
上記の２種類の層を交互に積層した構成においても、上記と同様に圧電性付与処理により圧電性が付与される。
圧電性膜１２全体の圧電性は、下層の第１の石英ガラス膜１２ａと上層の第２の石英ガラス膜１２ｂの境界における効果ｄabと、下層の第２の石英ガラス膜１２ｂと上層の第１の石英ガラス膜１２ａの境界における効果ｄbaの和となるが、これらが打ち消し合ってしまい（即ちｄab＝−ｄba）、圧電性の発現が乏しくなってしまう可能性がある。
しかし、例えば成膜条件の調整などによって、下層の第１の石英ガラス膜１２ａと上層の第２の石英ガラス膜１２ｂの境界と、下層の第２の石英ガラス膜１２ｂと上層の第１の石英ガラス膜１２ａの境界とを異なる環境とすることにより、効果ｄabと効果ｄbaの絶対値を異ならせることができ（即ちｄab≠−ｄba）、これにより圧電性を確保することができる。
さらに、このようにして得られた圧電性は、圧電性付与処理直後にある程度の減少が見られるが、従来のように急激に完全に消失してしまうようなことは防止されており、安定に維持できる圧電性を確保することができる。
【００２８】
上記の圧電性膜１２の構成としては、４種類以上の組成で４価の金属イオンをドープした石英ガラス膜を繰り返し積層した構成でもよい。さらに、３種類以上の場合であっても、部分的にでも積層方向に非対称となる構造があれば積層の順番は必ずしもある順番に繰り返す必要はなく、さらに２種類の組成の場合のように成膜条件の調整などを併用すればさらに非対称性を高め、即ち、圧電性を高めることが可能となる。
即ち、本実施形態の圧電性膜においては、少なくとも第１の組成で４価の元素を含有する第１の石英ガラス膜と、第１の組成と異なる第２の組成で４価の元素を含有する第２の石英ガラス膜とを積層し、圧電性付与処理を施された構成とすることで、急激に消失せず、安定に確保できる圧電性を得ることができるものである。
【００２９】
次に、第１の石英ガラス膜１２ａとしてゲルマニウムドープ層を、第２の石英ガラス膜１２ｂとしてチタンドープ層を、第３の石英ガラス膜１２ｃとしてスズドープ層を積層した人工格子構造の形成方法について説明する。
例えば、マルチターゲットのスパッタリング装置を用いて、ゲルマニウム、チタン、スズと順次ターゲットを換えてこれらをドープした層を順番に積層することで、形成することができる。
また、単一ターゲットのスパッタリング装置を用いても、ターゲット部分を図２（ａ）の側面図および図２（ｂ）の平面図に示すような構成にすることで、上記の積層構造を形成することができる。
１枚の円形の石英ガラス板ターゲット２０の表面を１２０°毎に３分割し、各領域の上に、ゲルマニウムペレット２１ａ、チタンペレット２１ｂおよび二酸化スズペレット２１ｃを適当量配置する。
さらにターゲットの上部に１２０°の開口窓２２ａを設けた円盤状の回転マスク２２を設け、一定時間毎に回転させることで、ゲルマニウムペレット２１ａ、チタンペレット２１ｂおよび二酸化スズペレット２１ｃの各領域毎に順次露出させてスパッタリングすることで、上記の積層構造を形成することができる。
【００３０】
（実施例１）
シリコン基板上に下部電極をパターン形成し、その上層に、図２（ａ）および図２（ｂ）に示すターゲット部分を有するＲＦマグネトロンスパッタリング装置により、１０％のゲルマニウムドープ層、１０％のチタンドープ層および１０％のスズドープ層をこの順に繰り返し多層積層し、人工格子構造の圧電性膜を形成した。スパッタリングは、８０％のアルゴンおよび２０％の酸素の混合ガス雰囲気下、１〜２Ｐａのガス圧とし、２００〜２５０℃の基板温度で行った。
ゲルマニウムドープ層、チタンドープ層、スズドープ層の各層の膜厚はそれぞれ２０ｎｍ程度とし、これらを５０〜１００層積層させて全体で１〜２μｍとした。２０ｎｍの膜厚に要するスパッタリング時間は約４分であり、上述のスパッタリング装置においてマスク板を約４分毎に１２０°回転させて多層積層させて行った。
圧電性膜上に上部電極を形成した後、２×１０7Ｖ／ｍの電界により、３５０〜４００℃の温度下で低真空中で分極処理を行った。
【００３１】
上記のようにして得た圧電性膜の圧電性を、特許文献１に記載の測定装置を用いて測定した。この装置では、試験対象の圧電性膜と基準となるｘカット水晶板のそれぞれの圧電応答を同時に測定することができる。
図３（ａ）は本実施例に係る人工格子構造の圧電性膜の圧電応答であり、図３（ｂ）は基準のｘカット水晶板の圧電応答である。
このように、本実施例に係る人工格子構造の圧電性膜の圧電定数ｄ33は、ｘカット水晶板の圧電定数ｄQ11の７４％（ｄ33＝０．７４ｄQ11）という結果が得られた。
【００３２】
（実施例２）
実施例１と同様にして、ゲルマニウムドープ層、チタンドープ層、スズドープ層を積層した人工格子構造の圧電性膜に、分極処理の代わりに約６５０℃での加熱処理を施し、圧電性を測定した。
図４（ａ）は本実施例に係る人工格子構造の圧電性膜の圧電応答であり、図４（ｂ）は基準のｘカット水晶板の圧電応答である。
分極処理により得られる圧電性りは小さいが、加熱処理によっても圧電性を付与することができることが確認された。
【００３３】
上記のように分極処理の代わりに加熱処理を施すことでも圧電性が付与される理由として、何らかの結晶が形成された可能性があると考え、これを確認するためにＸ線回折による観測を行った。
結果を図５に示す。図中、加熱処理後（ａ）と加熱処理前（ｂ）のそれぞれのＸ線回折パターンを示しており、縦軸は回折強度、横軸は回折角２θを示す。
図５に示すように、加熱処理前後でＸ線回折パターンに差異はなく、基板のシリコンによる回折のみが観測された。
【００３４】
従って、加熱処理による何らかの結晶が生じているのではなく、他の理由を考える必要がある。高温熱処理の結果、境界層近傍で電気分極が生じているものと考えられ、その原因は次の理由が考えられる。図６は加熱処理による熱電性付与を説明するためのモデルを示す模式図である。
即ち、加熱することにより、ゲルマニウムドープ層、チタンドープ層、スズドープ層の各層中で原子の振動や拡散が起きる。このとき、より軽い原子ほど熱運動が激しくなることから、チタンイオン（Ｔｉ  ｉｏｎ）はゲルマニウムドープ層とスズドープ層の両者に侵入し、ゲルマニウムイオン（Ｇｅ  ｉｏｎ）はスズドープ層に侵入する。一方、スズイオン（Ｓｎ  ｉｏｎ）は隣接層に侵入する割合は小さい。この結果、高温熱処理により層の境界近傍に電気分極が発生し、圧電性が生じたものと考えられる。
【００３５】
（実施例３）
実施例１で作成した３つの試料（Ａ，Ｂ，Ｃ）について、分極処理後の圧電性の時間変化を測定した。
結果は図７に示す。縦軸は各試料の基準（ｘカット水晶板）に対する圧電定数比（ｄ33／ｄQ11）であり、横軸は分極処理後の経過時間ｔ（ｈｏｕｒｓ）である。
分極処理後から数１０時間の間では圧電性は徐々に減少するが、その後は安定状態となり、数１００時間経過後も圧電性が維持され、圧電定数の消滅現象は見られなかった。安定状態に達した後の圧電定数ｄ33は、現時点で水晶の２０〜２５％程度である。
圧電性の発現は境界層近傍でのドープイオンの変位にあることから、ゲルマニウムドープ層、チタンドープ層、スズドープ層の各層の膜厚を薄くすることで圧電性の向上が可能であると考えられ、実験でもその傾向が確認されている。また、不純物のドープ量が圧電性に大きく寄与するので、ドープ量依存性についての系統的な検討により圧電性の向上が期待できる。
【００３６】
本発明は上記の実施形態に限定されない。
例えば、ゲルマニウムドープ層、チタンドープ層、スズドープ層は必ずしも繰り返して積層されてなくてもよく、異なる組成で４価の金属をドープされた複数の石英ガラス膜が積層され、分極処理あるいは加熱処理などで圧電性が付与されている境界面を有していれば、本願発明の範囲となる。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明の圧電性膜は、高周波フィルタや周波数源などを構成する圧電素子を形成する圧電性膜に適用できる。
本発明の圧電素子は、高周波フィルタや周波数源などに利用される圧電素子に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】図１（ａ）は本発明の実施形態に係る圧電性膜を用いた圧電素子の構成を示す断面図であり、図１（ｂ）は、圧電性膜の一例の詳細な構成を示す断面図であり、図１（ｃ）は、圧電性膜の他の例の詳細な構成を示す断面図である。
【図２】図２（ａ）は本発明の実施形態に係る圧電性膜を形成するためのスパッタリング装置のターゲット部分の側面図であり、図２（ｂ）は平面図である。
【図３】図３（ａ）は実施例１に係る人工格子構造の圧電性膜の圧電応答であり、図３（ｂ）は基準のｘカット水晶板の圧電応答である。
【図４】図４（ａ）は実施例２に係る人工格子構造の圧電性膜の圧電応答であり、図４（ｂ）は基準のｘカット水晶板の圧電応答である。
【図５】図５は実施例２に係る人工格子構造の圧電性膜の加熱処理前後のＸ線回折パターンである。
【図６】図６は加熱処理による熱電性付与を説明するためのモデルを示す模式図である。
【図７】図７は実施例３に係る圧電性膜の圧電定数比（ｄ33／ｄQ11）を分極処理後の時間ｔに対してプロットした図である。
【図８】図８は従来例に係る圧電性膜を用いた圧電素子の構成を示す断面図である。
【図９】図９は従来例に係る圧電素子の圧電性膜において圧電定数比（ｄ33／ｄQ11）をゲルマニウムドープ量Ｄに対してプロットした図である。
【図１０】図１０は従来例に係る圧電性膜の圧電定数比（ｄ33／ｄQ11）を分極処理後の時間ｔに対してプロットした図である。
【符号の説明】
【００３９】
１０…基板
１１…下部電極
１２…圧電性膜
１２ａ…第１の石英ガラス膜
１２ｂ…第２の石英ガラス膜
１２ｃ…第３の石英ガラス膜
１３…上部電極
２０…石英ガラス板ターゲット
２１ａ…ゲルマニウムペレット
２１ｂ…チタンペレット
２１ｃ…酸化スズペレット
２２…回転マスク
２２ａ…開口窓
１１０…基板
１１１…下部電極
１１２…圧電性膜
１１３…上部電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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