(57)【要約】【課題】含まれる鉛の量が少なくてノイズの小さい強誘電体素子を提供する。【解決手段】強誘電体素子１は第１電極３及び第２電極６と、第１電極３と第２電極６との間に設置されペロブスカイト構造を有する第１強誘電体層４と、第１強誘電体層４と第２電極６との間に設置されペロブスカイト構造を有する第２強誘電体層５と、を備え、第１強誘電体層４は第２強誘電体層５より薄く且つ電気抵抗が高く、第２強誘電体層５は鉛を含まない。【選択図】図１
2017216380.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電極及び第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に設置されペロブスカイト構造を有する第１強誘電体層と、
前記第１強誘電体層と前記第２電極との間に設置されペロブスカイト構造を有する第２強誘電体層と、を備え、
前記第１強誘電体層は前記第２強誘電体層より電気抵抗が高く、
前記第２強誘電体層は鉛を含まないことを特徴とする強誘電体素子。
【請求項２】
請求項１に記載の強誘電体素子であって、
前記第１強誘電体層は鉛、ジルコニウム、チタニウムを含み、
前記第２強誘電体層はビスマス、ランタン、鉄を含むことを特徴とする強誘電体素子。
【請求項３】
請求項１に記載の強誘電体素子であって、
前記第１強誘電体層は鉛、ジルコニウム、チタニウムを含み、
前記第２強誘電体層はビスマス、ガドリニウム、鉄を含むことを特徴とする強誘電体素子。
【請求項４】
請求項２に記載の強誘電体素子であって、
前記第２強誘電体層はマンガンを含むことを特徴とする強誘電体素子。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の強誘電体素子であって、
前記第２強誘電体層は（１１１）に配向していることを特徴とする強誘電体素子。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の強誘電体素子であって、
前記第１強誘電体層は前記第２強誘電体層より薄いことを特徴とする強誘電体素子。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の強誘電体素子が２次元配置されていることを特徴とする熱電気変換装置。
【請求項８】
赤外線を検出する光検出部を備える電子機器であって、
前記光検出部に請求項７に記載の熱電気変換装置を備えることを特徴とする電子機器。
【請求項９】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の強誘電体素子を備えていることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、強誘電体素子、熱電気変換装置および電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
温度変化によって分極し表面電荷が変化する焦電効果を示す焦電体が知られている。焦電体は熱型光検出器の熱検出素子等に活用されている。熱型光検出器は光吸収層及び熱検出素子を備えている。光吸収層は物体から放射された光を吸収し、光を熱に変換する。そして、熱検出素子が温度の変化を測定する。焦電体は強誘電体により構成されている。そして、強誘電体を電極で挟んだ形態の素子を強誘電体素子ともいう。
【０００３】
焦電体を構成する材料としては、チタン酸ジルコン酸鉛が用いられてきた。この材料は構成元素に鉛を含むため、環境問題等の観点から好ましくない。そして、鉛を用いない焦電体が特許文献１に開示されている。それによると、焦電体は鉄、マンガン、ビスマス及びガドリニウムを含む酸化物を含んでいる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１３４０８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
鉛を含まない焦電体はリーク電流が大きい。そして、リーク電流が大きい強誘電体素子はノイズが大きくなる。そこで、含まれる鉛の量が少なくてノイズの小さい強誘電体素子が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］
本適用例にかかる強誘電体素子であって、第１電極及び第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に設置されペロブスカイト構造を有する第１強誘電体層と、前記第１強誘電体層と前記第２電極との間に設置されペロブスカイト構造を有する第２強誘電体層と、を備え、前記第１強誘電体層は前記第２強誘電体層より電気抵抗が高く、前記第２強誘電体層は鉛を含まないことを特徴とする。
【０００８】
本適用例によれば、強誘電体素子は第１電極、第１強誘電体層、第２強誘電体層、第２電極の順に配置される。第１強誘電体層、第２強誘電体層はペロブスカイト構造を有する強誘電体層である。従って、強誘電体素子の温度が変化するとき、強誘電体素子は分極が変化して表面電荷が変化する焦電体として機能する。
【０００９】
第２強誘電体層は鉛を含まない。従って、第１強誘電体層が鉛を含んでいても第２強誘電体層が鉛を含まないので、第１強誘電体層及び第２強誘電体層が共に鉛を含むときに比べて鉛の含有量を減らすことができる。
【００１０】
第１強誘電体層は第２強誘電体層より電気抵抗が高くなっている。そして、第１強誘電体層と第２強誘電体層とは直列接続になっている。従って、第２強誘電体層のみにより構成されているときに比べて電気抵抗を高くすることができる。そして、電気抵抗を高くすることにより第１電極と第２電極との間に流れるリーク電流を小さくできる。リーク電流を小さくすることにより強誘電体素子のジョンソンノイズが小さくなる為、強誘電体素子のノイズを小さくすることができる。
【００１１】
［適用例２］
上記適用例にかかる強誘電体素子において、前記第１強誘電体層は鉛、ジルコニウム、チタニウムを含み、前記第２強誘電体層はビスマス、ランタン、鉄を含むことを特徴とする。
【００１２】
本適用例によれば、第１強誘電体層は鉛、ジルコニウム、チタニウムを含んでおり、第２強誘電体層はビスマス、ランタン、鉄を含んでいる。このとき、第１強誘電体層及び第２強誘電体層をペロブスカイト構造にすることができる。従って、強誘電体素子は焦電体としての機能を有する。第２強誘電体層は鉛を含まない誘電体層である。第１強誘電体層は第２強誘電体層より電気抵抗を高くすることができる。従って、適用例１に記載の強誘電体素子を実現することができる。
【００１３】
［適用例３］
上記適用例にかかる強誘電体素子において、前記第１強誘電体層は鉛、ジルコニウム、チタニウムを含み、前記第２強誘電体層はビスマス、ガドリニウム、鉄を含むことを特徴とする。
【００１４】
本適用例によれば、第１強誘電体層は鉛、ジルコニウム、チタニウムを含んでおり、第２強誘電体層はビスマス、ガドリニウム、鉄を含んでいる。このとき、第１強誘電体層及び第２強誘電体層をペロブスカイト構造にすることができる。従って、強誘電体素子は焦電体としての機能を有する。第２強誘電体層は鉛を含まない誘電体層である。第１強誘電体層は第２強誘電体層より電気抵抗を高くすることができる。従って、適用例１に記載の強誘電体素子を実現することができる。さらに、常温付近における感度が良いので常温で用いることができる。
【００１５】
［適用例４］
上記適用例にかかる強誘電体素子において、前記第２強誘電体層はマンガンを含むことを特徴とする。
【００１６】
本適用例によれば、第２強誘電体層はビスマス、ランタン、鉄、マンガンを含んでいる。このとき、第２強誘電体層はマンガンを含まないときに比べてリーク抵抗を小さくすることができる。従って、強誘電体素子のノイズを小さくすることができる。
【００１７】
［適用例５］
上記適用例にかかる強誘電体素子において、前記第２強誘電体層は（１１１）に配向していることを特徴とする。
【００１８】
本適用例によれば、第２強誘電体層は（１１１）に配向している。このとき、第２強誘電体層は分極量が大きくなるので強誘電体素子を感度の良い素子にすることができる。
【００１９】
［適用例６］
上記適用例にかかる強誘電体素子において、前記第１強誘電体層は前記第２強誘電体層より薄いことを特徴とする。
【００２０】
本適用例によれば、第１強誘電体層は第２強誘電体層より薄い。第２強誘電体層は鉛を含んでいないので、鉛を含んでいない層を厚くすることにより、鉛の含有量を抑制することができる。
【００２１】
［適用例７］
本適用例にかかる熱電気変換装置であって、上記に記載の強誘電体素子が２次元配置されていることを特徴とする。
【００２２】
本適用例によれば、熱電気変換装置は強誘電体素子が２次元配置されている。強誘電体素子は熱を電気信号に変換する。そして、強誘電体素子が２次元配置されている為、熱電気変換装置は熱の分布を検出することができる。熱電気変換装置は上記に記載の強誘電体素子を備えている。上記に記載の強誘電体素子は鉛の含有量が少なく、ノイズが小さい素子である。従って、本適用例の熱電気変換装置は鉛の含有量が少なく、ノイズが小さい強誘電体素子を備えた熱電気変換装置とすることができる。
【００２３】
［適用例８］
本適用例にかかる電子機器は、赤外線を検出する光検出部を備える電子機器であって、前記光検出部に上記に記載の熱電気変換装置を備えることを特徴とする。
【００２４】
本適用例によれば、電子機器は赤外線を検出する光検出部を備えている。そして、光検出部は強誘電体素子が２次元配置されている熱電気変換装置を備えている。赤外線が照射される場所は加熱されるので温度が上昇する。そして、熱電気変換装置は温度の分布を検出する。従って、電子機器は赤外線を介して赤外線の発光源の分布を検出することができる。熱電気変換装置は上記に記載の強誘電体素子を備えている。上記に記載の強誘電体素子は鉛の含有量が少なく、ノイズが小さい素子である。従って、本適用例の電子機器は鉛の含有量が少なく、ノイズが小さい強誘電体素子を備えた電子機器とすることができる。
【００２５】
［適用例９］
本適用例にかかる電子機器は、上記に記載の強誘電体素子を備えていることを特徴とする。
【００２６】
本適用例によれば、電子機器は上記に記載の強誘電体素子を備えている。上記に記載の強誘電体素子は鉛の含有量が少なく、ノイズが小さい素子である。従って、本適用例の電子機器は鉛の含有量が少なく、ノイズが小さい強誘電体素子を備えた電子機器とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】第１の実施形態にかかわる強誘電体素子の構造を示す模式側断面図。
【図２】第１強誘電体層と第２強誘電体層とのリーク抵抗を説明するための図。
【図３】強誘電体素子のリーク電流を説明するための図。
【図４】第２の実施形態にかかわる強誘電体素子の構造を示す模式側断面図。
【図５】第３の実施形態にかかわる強誘電体素子の構造を示す模式側断面図。
【図６】第４の実施形態にかかわるセンサーアレイの構造を示す模式平面図。
【図７】センサーアレイの構造を示す模式側断面図。
【図８】第５の実施形態にかかわるセンサーデバイスの構成を示すブロック図。
【図９】強誘電体素子の配列を説明するための模式図。
【図１０】第６の実施形態にかかわる赤外線カメラの構成を示すブロック図。
【図１１】第７の実施形態にかかわる運転支援装置の構成を示すブロック図。
【図１２】運転支援装置を搭載した自動車を示す概略斜視図。
【図１３】第８の実施形態にかかわるセキュリティー機器の構成を示すブロック図。
【図１４】セキュリティー機器が設置された家を示す模式図。
【図１５】第９の実施形態にかかわるゲーム機器のコントローラーの構成を示すブロック図。
【図１６】コントローラーの使用方法を説明するための模式図。
【図１７】第１０の実施形態にかかわる体温測定装置の構成を示すブロック図。
【図１８】第１１の実施形態にかかわる特定物質探知装置の構成を示すブロック図。
【図１９】第１２の実施形態にかかわる超音波画像診断装置の構成を示す概略斜視図。
【図２０】超音波センサーの構造を示す概略斜視図。
【図２１】超音波素子の構造を示す模式側断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、実施形態について図面に従って説明する。尚、各図面における各部材は、各図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各部材毎に縮尺を異ならせて図示している。
【００２９】
（第１の実施形態）
本実施形態では、強誘電体素子の特徴的な例について、図に従って説明する。第１の実施形態にかかわる強誘電体素子について図１〜図３に従って説明する。図１は、強誘電体素子の構造を示す模式側断面図である。図１に示すように、強誘電体素子１は基板２上に設置されている。強誘電体素子１は第１電極３、第１強誘電体層４、第２強誘電体層５及び第２電極６を備えている。
【００３０】
第１電極３、第１強誘電体層４、第２強誘電体層５及び第２電極６がこの順に重ねて設置されている。第１強誘電体層４は第１電極３と第２電極６との間に設置されペロブスカイト構造を有している。第２強誘電体層５は第１強誘電体層４と第２電極６との間に設置されペロブスカイト構造を有している。そして、第１強誘電体層４は第２強誘電体層５より薄い層になっている。
【００３１】
ペロブスカイト構造は立方晶系の単位格子を有している。立方晶の各頂点と金属と体心と金属が設置されている。体心の金属を中心にして酸素が立方晶の各面心に配置されている。酸素と体心の金属から八面体の形態になっている。八面体の向きは、各頂点の金属との相互作用により歪み易く。歪んだとき立方晶から対称性の低い斜方晶や正方晶に相転移する。このとき、ペロブスカイト構造体の価電子の分布状態や価電子のスピン間の相互作用が変化する。そして、ペロブスカイト構造体は強誘電体と反強誘電体との間で変化する。このとき、ペロブスカイト構造体の分極量が変化し焦電体として機能する。
【００３２】
第１強誘電体層４の材質は鉛、ジルコニウム、チタニウムを含んでおり、ＰＺＴと言われている。そして、第２強誘電体層５の材質はビスマス、ランタン、鉄を含んでおり、鉛を含まない構成になっている。第１強誘電体層４は鉛、ジルコニウム、チタニウムを含んでいるので、ペロブスカイト構造になることができる。同様に、第２強誘電体層５はビスマス、ランタン、鉄を含んでいるので、ペロブスカイト構造になることができる。そして、第１強誘電体層４及び第２強誘電体層５は室温付近で相転移し分極量が急激に変化する焦電効果を示す焦電体として機能する。従って、強誘電体素子１の温度が変化するとき、強誘電体素子１は分極が変化して表面電荷が変化する焦電体として機能する。
【００３３】
第２強誘電体層５は（１１１）に配向している。このとき、第２強誘電体層５は分極量が大きくなるので強誘電体素子１を感度の良い素子にすることができる。
【００３４】
第１電極３、第１強誘電体層４、第２強誘電体層５及び第２電極６を覆って絶縁膜７が設置されている。絶縁膜７は第１電極３を覆う部分の一部が開口し第１配線８が設置されている。そして、第１配線８は第１電極３と接続されている。同様に、絶縁膜７は第２電極６を覆う部分の一部が開口し第２配線９が設置されている。そして、第２配線９は第２電極６と接続されている。第１強誘電体層４及び第２強誘電体層５の分極量が増えるとき第１配線８には第２配線９より高い電圧が検出される。
【００３５】
強誘電体素子１を赤外光のセンサーに用いるときには第１配線８及び第２配線９の材質は赤外光を透過させる材質にするのが好ましい。また、第１配線８及び第２配線９の材質は導電性を有し耐熱性のある材質が好ましく特に限定されない。第１配線８及び第２配線９の材質にはＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−ｚｉｎｃ  ｏｘｉｄｅ）、ＺｎＯ（Ｚｉｎｃ  ｏｘｉｄｅ）、ＩＧＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−ｇａｌｌｉｕｍ−ｚｉｎｃ  ｏｘｉｄｅ）、ＳｎＯｘ（酸化錫）、ＩＧＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−ｇａｌｌｉｕｍ  ｏｘｉｄｅ）、ＩＣＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−ｃｅｒｉｕｍ  ｏｘｉｄｅ）等を用いることができる。本実施形態では、例えば、第１配線８及び第２配線９にＩＴＯ膜が用いられている。ＩＴＯ膜は耐熱性があるので第１配線８及び第２配線９が熱による損傷を受けることを抑制できる。
【００３６】
図２は第１強誘電体層と第２強誘電体層とのリーク抵抗を説明するための図である。図２において縦軸はリーク抵抗を示し、上側が下側より高い抵抗を示す。縦軸の目盛は対数目盛になっている。横軸は第１強誘電体層４及び第２強誘電体層５を示している。第２強誘電体層５はビスマス、ランタン、鉄に加えてマンガン及びチタニウムを含んでいる。第２強誘電体層５は含有する材質からＢＬＦＭＴと言われている。
【００３７】
第１強誘電体層４のリーク抵抗は約６Ｅ11Ωであり、第２強誘電体層５のリーク抵抗は約７Ｅ8Ωである。従って、第１強誘電体層４のリーク抵抗は第２強誘電体層５のリーク抵抗より約１Ｅ3倍程度大きい。
【００３８】
リーク電流によるノイズは強誘電体素子１のジョンソンノイズＩｎが大きく寄与している。ジョンソンノイズＩｎは抵抗体内の自由電子の不規則な熱振動またはブラウン運動によって生じる雑音のことをいう。ジョンソンノイズは熱雑音とも言われる。リーク抵抗Ｒ、素子容量Ｃ、ボルツマン係数ＫB、温度Ｔを用いて、ジョンソンノイズＩｎは次式にて表される。
Ｉｎ＝｛（２ＫB×Ｔ／Ｃ）1/2｝／Ｒ  ・・・（式１）
（式１）に示されるように、ジョンソンノイズＩｎはリーク抵抗Ｒと反比例する。第１強誘電体層４は第２強誘電体層５よりリーク抵抗Ｒが大きいのでジョンソンノイズＩｎを小さくできる。尚、強誘電体層のリーク抵抗Ｒは電気抵抗とも言う。
【００３９】
第１強誘電体層４は第２強誘電体層５より電気抵抗が高くなっている。そして、第１強誘電体層４と第２強誘電体層５とは直列接続になっている。従って、第２強誘電体層５のみにより構成されているときに比べて電気抵抗を高くすることができる。そして、電気抵抗を高くすることにより第１電極３と第２電極６との間に流れるリーク電流を小さくできる。リーク電流を小さくすることにより強誘電体素子１のジョンソンノイズが小さくなる為、強誘電体素子１のノイズを小さくすることができる。
【００４０】
第２強誘電体層５と電極とはオーミック接触であり、電圧がかかるとそれに比例して電流が流れる。第１強誘電体層４と電極とはショットキー接触であり、ある電圧までは電流が流れ難い特徴がある。強誘電体素子１に第１強誘電体層４が含まれないときには第２強誘電体層５と第１電極３とがオーミック接触となる。第２強誘電体層５と第１電極３との間に第１強誘電体層４を挟むことで第１強誘電体層４と第１電極３とはショットキー接触になる。オーミック接触をショットキー接触にすることによりリーク電流を低減することができる。
【００４１】
図３は強誘電体素子のリーク電流を説明するための図である。図３の横軸は第１電極３と第２電極６との間に印加する電圧を示し、図中右側が左側より高い電圧になっている。そして、縦軸は第１電極３と第２電極６との間に流れるリーク電流を示し、図中上側が下側より大きな電流になっている。
【００４２】
第１特性線１０は第１電極３と第２電極６との間に第２強誘電体層５のみを設置したときの電流電圧特性を示す線である。第２特性線１１は第１電極３と第２電極６との間に第１強誘電体層４のみを設置したときの電流電圧特性を示す線である。第３特性線１２は第１電極３と第２電極６との間に第１強誘電体層４及び第２強誘電体層５を設置した強誘電体素子１の電流電圧特性を示す線である。
【００４３】
第３特性線１２は第１特性線１０と第２特性線１１との間の特性になっている。そして、第３特性線１２は第１特性線１０より広い電圧域で１桁程度リーク電流が小さくすることができている。従って、第１強誘電体層４に重ねて第２強誘電体層５を設置することにより、第２強誘電体層５だけのときに比べてジョンソンノイズを減らして強誘電体素子１のノイズを小さくすることができる。
【００４４】
第２強誘電体層５はビスマス、ランタン、鉄に加えてマンガンを含んでいる。このとき、第２強誘電体層５はマンガンを含まないときに比べてリーク抵抗を小さくすることができる。従って、強誘電体素子１のジョンソンノイズを小さくすることができる。
【００４５】
第１強誘電体層４は第２強誘電体層５より薄く、第２強誘電体層５は鉛を含まない。従って、第１強誘電体層４が鉛を含んでいても第２強誘電体層５が鉛を含まないので、第１強誘電体層４及び第２強誘電体層５が共に鉛を含むときに比べて鉛の含有量を減らすことができる。
【００４６】
次に、第１強誘電体層４及び第２強誘電体層５を形成する方法について説明する。まず、基板２上に第１電極３を設置する。第１電極３はイリジウム、酸化イリジウム、白金をこの順に成膜する。成膜方法にはＣＶＤ法やスパッタ法等を用いることができる。次に、第１電極３をパターニングする。パターニング方法には公知のフォトリソグラフィー法とエッチング法を組み合わせて用いることができる。詳細の説明は省略する。第１強誘電体層４及び第２強誘電体層５を形成するにはスパッタ法及びゾルゲル法のいずれかを用いることができる。
【００４７】
スパッタ法では特定成分のＰＺＴ焼結体をスパッタリングのターゲットとして用い、第１電極３上にスパッタリングによりアモルファス状の第１圧電体膜前駆体膜を形成する。次に、特定成分のＢＬＦＭＴ焼結体をスパッタリングのターゲットとして用い、第１圧電体膜前駆体膜上にスパッタリングによりアモルファス状の第２圧電体膜前駆体膜を形成する。
【００４８】
次に、このアモルファス状の第１圧電体膜前駆体膜及び第２圧電体膜前駆体膜を加熱し結晶化し、焼結させる。この加熱は例えば、酸素または酸素とアルゴン等の不活性ガスとの混合ガス等の酸素雰囲気中において行われる。加熱工程では酸素雰囲気中で第１圧電体膜前駆体膜及び第２圧電体膜前駆体膜を５００〜７００℃の温度で加熱する。加熱によって第１圧電体膜前駆体膜及び第２圧電体膜前駆体膜を結晶化する。
【００４９】
ゾルゲル法では第１強誘電体層４の材料となるチタニウム、ジルコニウム、鉛等の水酸化物の水和錯体であるゾルを作成する。このゾルを脱水処理してゲルとする。このゲルを加熱焼成して無機酸化物である第１焦電体材料層を調製する。チタニウム、ジルコニウム、鉛、さらには他の金属成分のそれぞれのアルコキシドまたはアセテートを出発原料とする。この出発原料が第１ゾルになっている。この第１ゾルは有機高分子化合物と混合された組成物として用いられる。この有機高分子化合物は、乾燥及び焼成時に第１焦電体材料層の残留応力を吸収し、第１焦電体材料層にクラックが生ずる虞を低減する。
【００５０】
次に、第１電極３上に第１ゾル組成物を塗布する。塗布方法には各種のコート法や印刷法が用いられる。塗布後ゾル組成物の膜を乾燥する。乾燥は自然乾燥、または８０℃以上２００℃以下の温度に加熱して乾燥する。次に、第１ゾル組成物の膜を焼成する。焼成温度は３００〜４５０℃の範囲で１０〜１２０分程度焼成する。焼成により第１ゾル組成物の膜がゲル化する。
【００５１】
次に温度を変えて再焼成する。焼成温度としては４００〜８００℃の範囲で、０．１〜５時間程度焼成する。再焼成では４００〜６００℃の範囲の温度の第一段階を行い。次に、６００〜８００℃以下の範囲の温度で第二段階を行う。これにより、多孔質ゲル薄膜が結晶質の金属酸化物からなる膜に変換される。この膜を積層膜にするときには出発原料の塗布から焼成までの工程を繰り返す。反復回数は特に限定されないが例えば本実施形態では出発原料の塗布から焼成までの工程を２回繰り返した。その後でプレアニールする。このようにして第１強誘電体層４が形成される。
【００５２】
次に、第１強誘電体層４上に第２強誘電体層５を設置する。鉄、マンガン、ビスマス、ランタン及びチタニウムのそれぞれについて、脂肪酸金属塩を用いる。脂肪酸金属塩を構成する脂肪酸としては、例えば、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、草酸、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸等が挙げられるが、特に酢酸であるのが好ましい。
【００５３】
これにより、脂肪酸金属塩の有機溶媒に対する溶解性、前記酸化物への化学反応のし易さ等を好適なものとすることができる。尚、複数種の金属元素について、脂肪酸金属塩を用いる場合、各金属元素について、同一の脂肪酸を用いてもよいし、異なる脂肪酸を用いてもよい。また、任意の金属元素の脂肪酸金属塩について、単一の脂肪酸を用いてもよいし、複数種の脂肪酸を組み合わせて用いてもよい。
【００５４】
脂肪酸金属塩を溶解する有機溶媒としては、例えば、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸等の脂肪酸；エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等の（ポリ）アルキレングリコールモノアルキルエーテル類；酢酸エチル、酢酸ｎ− プロピル、酢酸ｉｓｏ− プロピル、酢酸ｎ− ブチル、酢酸ｉｓｏ− ブチル等の脂肪酸エステル類；ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類；メチルエチルケトン、アセトン、メチルイソブチルケトン、エチル− ｎ− ブチルケトン、ジイソプロピルケトン、アセチルアセトン等のケトン類；エタノール、プロパノール、ブタノール、エチレングリコール、グリセリン等のアルコール類等が挙げられ、これらから選択される１種または２種以上を組み合わせて用いることができるが、脂肪酸を用いるのが好ましい。
【００５５】
脂肪酸は、一般に、脂肪酸金属塩の溶解性が特に優れるとともに適度な粘度を有するものである。このため、脂肪酸は溶媒や溶液の取扱いが容易となるだけでなく、製造される焦電体の各部位での不本意な組成のばらつきの発生をより効果的に防止することができる。また、脂肪酸は、一般に、適度に高い沸点を有しているため、加熱による前記酸化物への化学反応を好適に進行させることができる。
【００５６】
中でも、脂肪酸金属塩を溶解する有機溶媒としての脂肪酸としては、プロピオン酸が好ましい。これにより、脂肪酸金属塩の有機溶媒に対する溶解性、前記酸化物への化学反応のし易さ等を好適なものとすることができる。また、簡易な器具、装置を用いて比較的高い温度で化学反応を行うことができるとともに、化学反応後の溶媒の除去が容易である。以上のようなことから、焦電体の生産性を特に優れたものとすることができるとともに、得られる焦電体中に溶媒が不本意に残存することをより確実に防止することができる。
【００５７】
脂肪酸金属塩を有機溶媒に溶解した溶液の加熱温度（反応温度）は、特に限定されないが、９０℃以上２５０℃以下であるのが好ましく、１００℃以上２００℃以下であるのがより好ましい。これにより、得られる第２強誘電体層５における不本意な組成のばらつき等を防止しつつ、目的とする組成の第２強誘電体層５をより高い生産性で製造することができる。第１強誘電体層４を製造する工程と同様に第２強誘電体層５の膜を積層膜にするときには出発原料の塗布から焼成までの工程を繰り返す。反復回数は特に限定されないが例えば本実施形態では出発原料の塗布から焼成までの工程を８回繰り返した。その後でプレアニールする。このようにして第２強誘電体層５が形成される。
【００５８】
続いて、第２強誘電体層５上に第２電極６を設置する。第２電極６は酸化イリジウム、白金、酸化イリジウム、イリジウムをこの順に成膜する。成膜方法は第１電極３と同様の方法を用いることができる。次に、第１強誘電体層４、第２強誘電体層５及び第２電極６を所定の形状に形成する。第１強誘電体層４及び第２強誘電体層５の形成方法は公知のフォトリソグラフィー法とエッチング法を組み合わせて用いることができる。詳細の説明は省略する。
【００５９】
続いて、第１強誘電体層４及び第２強誘電体層５上に絶縁膜７を設置する。絶縁膜７は酸化アルミニウム膜と二酸化シリコンとを積層した膜である。酸化アルミニウム膜及び二酸化シリコンはＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により形成される。二酸化シリコンの膜は、例えば、ＴＥＯＳ（オルトケイ酸テトラエチル）を用いて形成する。そして、公知のフォトリソグラフィー法とエッチング法を組み合わせてパターニングする。絶縁膜７のパターニングでは第１電極３と対向する場所と第２電極６と対向する場所に開口を設ける。
【００６０】
次に、第１配線８及び第２配線９を設置する。第１配線８及び第２配線９はＩＴＯ膜の層をパターニングして形成する。ＩＴＯ膜はスパッタ法を用いて設置され、例えば、ＩＴＯのターゲットにアルゴンイオンを衝突させて形成される。ＩＴＯ膜をパターニングする。このとき、公知のフォトリソグラフィー法及びドライエッチング法をもちいて第１配線８及び第２配線９をパターニングすることができる。以上の工程により強誘電体素子１が製造される。
【００６１】
上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、強誘電体素子１は第１電極３、第１強誘電体層４、第２強誘電体層５、第２電極６の順に配置される。第１強誘電体層４、第２強誘電体層５はペロブスカイト構造を有する強誘電体層である。従って、強誘電体素子１の温度が変化するとき、強誘電体素子１は分極が変化して表面電荷が変化する焦電体として機能する。
【００６２】
第１強誘電体層４は第２強誘電体層５より薄く、第２強誘電体層５は鉛を含まない。従って、第１強誘電体層４が鉛を含んでいても第２強誘電体層５が鉛を含まないので、第１強誘電体層４及び第２強誘電体層５が共に鉛を含むときに比べて鉛の含有量を減らすことができる。
【００６３】
第１強誘電体層４は第２強誘電体層５より電気抵抗が高くなっている。そして、第１強誘電体層４と第２強誘電体層５とは直列接続になっている。従って、第２強誘電体層５のみにより構成されているときに比べて電気抵抗を高くすることができる。そして、電気抵抗を高くすることにより第１電極３と第２電極６との間に流れるリーク電流を小さくできる。リーク電流を小さくすることにより強誘電体素子１のジョンソンノイズが小さくなる為、強誘電体素子１のノイズを小さくすることができる。
【００６４】
（２）本実施形態によれば、第１強誘電体層４は鉛、ジルコニウム、チタニウムを含んでおり、第２強誘電体層５はビスマス、ランタン、鉄を含んでいる。このとき、第１強誘電体層４及び第２強誘電体層５をペロブスカイト構造にすることができる。従って、強誘電体素子１は焦電体としての機能を有する。第２強誘電体層５は鉛を含まない誘電体層である。第１強誘電体層４は第２強誘電体層５より電気抵抗を高くすることができる。
【００６５】
（３）本実施形態によれば、第２強誘電体層５はビスマス、ランタン、鉄、マンガンを含んでいる。このとき、第２強誘電体層５はマンガンを含まないときに比べてリーク抵抗を小さくすることができる。従って、強誘電体素子１のノイズを小さくすることができる。
【００６６】
（４）本実施形態によれば、第２強誘電体層５は（１１１）に配向している。このとき、第２強誘電体層５は分極量が大きくなるので強誘電体素子１を感度の良い素子にすることができる。
【００６７】
（５）本実施形態によれば、第１強誘電体層４は第２強誘電体層５より薄い。第２強誘電体層５は鉛を含んでいないので、鉛を含んでいない層を厚くすることにより、鉛の含有量を抑制することができる。
【００６８】
（第２の実施形態）
次に、強誘電体素子の一実施形態について図４の強誘電体素子の構造を示す模式側断面図を用いて説明する。本実施形態が第１の実施形態と異なるところは、第１強誘電体層４及び第２強誘電体層５の組成が異なる点にある。尚、第１の実施形態と同じ点については説明を省略する。
【００６９】
図４に示すように、強誘電体素子１５が基板２上に設置されている。強誘電体素子１５は第１電極３、第１強誘電体層１６、第２強誘電体層１７及び第２電極６を備えている。そして、第１電極３上に、第１強誘電体層１６、第２強誘電体層１７及び第２電極６がこの順に積層されている。第１強誘電体層１６は鉛、ジルコニウム、チタニウムを含んでいる。そして、第２強誘電体層１７はビスマス、ガドリニウム、鉄を含んでいる。
【００７０】
第１強誘電体層１６は鉛、ジルコニウム、チタニウムを含んでおり、第２強誘電体層１７はビスマス、ガドリニウム、鉄を含んでいる。このとき、第１強誘電体層１６及び第２強誘電体層１７をペロブスカイト構造にすることができる。従って、強誘電体素子１５は焦電体としての機能を有する。第２強誘電体層１７は鉛を含まない誘電体層である。第１強誘電体層１６は第２強誘電体層１７より電気抵抗を高くすることができる。従って、強誘電体素子１５は鉛の含有量を減らすことができる。さらに、強誘電体素子１５はノイズの少ない素子を実現できる。さらに、強誘電体素子１５は常温付近における感度が良いので常温で用いることができる。
【００７１】
第１強誘電体層１６は第２強誘電体層１７より薄く、第２強誘電体層１７は鉛を含まない。従って、第１強誘電体層１６が鉛を含んでいても第２強誘電体層１７が鉛を含まないので、第１強誘電体層１６及び第２強誘電体層１７が共に鉛を含むときに比べて鉛の含有量を減らすことができる。第２強誘電体層１７は鉛を含んでいないので、鉛を含んでいない層を厚くすることにより、鉛の含有量を抑制することができる。
【００７２】
（第３の実施形態）
次に、強誘電体素子の一実施形態について図５の強誘電体素子の構造を示す模式側断面図を用いて説明する。本実施形態が第１の実施形態と異なるところは、第１強誘電体層４及び第２強誘電体層５の位置が異なる点にある。尚、第１の実施形態と同じ点については説明を省略する。
【００７３】
図５に示すように、強誘電体素子２０が基板２上に設置されている。強誘電体素子２０は第１電極３上に第２強誘電体層５、第１強誘電体層４及び第２電極６がこの順に積層されている。この形態においても、強誘電体素子２０の温度が変化するとき、強誘電体素子２０は分極が変化して表面電荷が変化する焦電体として機能する。そして、強誘電体素子２０は分極が増加するとき、第２配線９の電圧が第１配線８より高い電圧になる。
【００７４】
強誘電体素子２０においても第１強誘電体層４は第２強誘電体層５より薄く、第２強誘電体層５は鉛を含まない。従って、第１強誘電体層４が鉛を含んでいても第２強誘電体層５が鉛を含まないので、第１強誘電体層４及び第２強誘電体層５が共に鉛を含むときに比べて鉛の含有量を減らすことができる。第２強誘電体層５は鉛を含んでいないので、鉛を含んでいない層を厚くすることにより、鉛の含有量を抑制することができる。
【００７５】
第１強誘電体層４は第２強誘電体層５より電気抵抗が高くなっている。そして、第１強誘電体層４と第２強誘電体層５とは直列接続になっている。従って、第２強誘電体層５のみにより構成されているときに比べて電気抵抗を高くすることができる。そして、電気抵抗を高くすることにより第１電極３と第２電極６との間に流れるリーク電流を小さくできる。リーク電流を小さくすることにより強誘電体素子２０のジョンソンノイズが小さくなる為、強誘電体素子２０のノイズを小さくすることができる。
【００７６】
（第４の実施形態）
次に、センサーアレイの一実施形態について図６及び図７を用いて説明する。図６はセンサーアレイの構造を示す模式平面図である。図７はセンサーアレイの構造を示す模式側断面図である。図６に示すように、熱電気変換装置としてのセンサーアレイ２４には強誘電体素子２５がマトリックス状に２次元配置されている。強誘電体素子２５には上記に記載の強誘電体素子１、強誘電体素子１５または強誘電体素子２０のいずれかが用いられている。
【００７７】
センサーアレイ２４は平面形状が長方形の基板２６を備えている。基板２６の平面方向において長手方向をＹ方向とし、Ｙ方向と直交する方向をＸ方向とする。基板２６の厚み方向をＺ方向とする。基板２６の中央には基板２６の外形形状と相似形の凹部２６ａが設置されている。
【００７８】
凹部２６ａには熱を電気信号に変換するセンサー素子２７が設置されている。センサー素子２７は赤外線等の光を吸収して熱に変換する光吸収膜を備えている。センサーアレイ２４に赤外光が照射されるとき、赤外光が照射された場所のセンサー素子２７では光吸収膜が発熱する。そして、センサー素子２７は赤外光の光強度に応じた電気信号を出力する。
【００７９】
センサー素子２７の個数は特に限定されないが本実施形態では、例えば、Ｘ方向に２０個、Ｙ方向に２４０個配置されている。センサー素子２７は凹部２６ａの底面に設置された第１支柱２８及び第２支柱２９を備えている。
【００８０】
第１支柱２８及び第２支柱２９の間に支持基板３０が設置されている。支持基板３０と第１支柱２８との間には第１アーム３１が配置され、支持基板３０と第２支柱２９との間には第２アーム３２が配置されている。そして、支持基板３０は第１支柱２８、第２支柱２９、第１アーム３１及び第２アーム３２に支持されている。支持基板３０と凹部２６ａの底面との間は空間になっている。
【００８１】
支持基板３０上には強誘電体素子２５が設置されている。そして、強誘電体素子２５を覆って光吸収膜が設置されている。光吸収膜は赤外光を吸収しやすい色素等の添加物を含む樹脂等からなる膜である。光吸収膜に赤外光が照射されるとき、光吸収膜が発熱する。そして、光吸収膜の熱が強誘電体素子２５に伝わる。
【００８２】
強誘電体素子２５の熱は第１アーム３１及び第１支柱２８を伝わって基板２６に至る。さらに、強誘電体素子２５の熱は第２アーム３２及び第２支柱２９を伝わって基板２６に至る。第１アーム３１及び第２アーム３２は細くなっているので伝熱し難くなっている。強誘電体素子２５に赤外線が照射されて強誘電体素子２５の温度が上昇するとき、強誘電体素子２５の熱量は強誘電体素子２５に停滞する。そして、強誘電体素子２５が熱に反応して熱量に応じた電気信号を出力する。
【００８３】
上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、センサーアレイ２４は強誘電体素子２５が２次元配置されている。強誘電体素子２５は熱を電気信号に変換する。そして、強誘電体素子２５が２次元配置されている為、強誘電体素子２５は熱の分布を検出することができる。強誘電体素子２５は上記に記載の強誘電体素子１、強誘電体素子１５または強誘電体素子２０のいずれかを備えている。上記に記載の強誘電体素子１、強誘電体素子１５及び強誘電体素子２０は鉛の含有量が少なく、ノイズが小さい素子である。従って、本実施形態のセンサーアレイ２４は鉛の含有量が少なく、ノイズが小さい強誘電体素子２５を備えたセンサーアレイ２４とすることができる。
【００８４】
（第５の実施形態）
次に、センサーアレイを備えた電子機器としてのセンサーデバイスの一実施形態について図８及び図９を用いて説明する。本実施形態では強誘電体素子に赤外線を吸収して熱に変換する膜が設置され、強誘電体素子が赤外線検出素子として機能する。図８は、センサーデバイスの構成を示すブロック図であり、図９は、強誘電体素子の配列を説明するための模式図である。本実施形態ではセンサーアレイ２４を搭載したセンサーデバイスの例を説明する。尚、第４の実施形態と同じ点については説明を省略する。
【００８５】
すなわち、本実施形態では、図８に示したように電子機器としてのセンサーデバイス３５は、赤外線を検出する光検出部としてのセンサーアレイ３６と、行選択回路３７と、読み出し回路３８を備える。さらに、センサーデバイス３５はＡ／Ｄ変換部３９、制御回路４０を備えている。行選択回路３７と読み出し回路３８とを合わせて駆動回路という。行選択回路３７を行ドライバーともいう。このセンサーデバイスを用いることで、例えばナイトビジョン機器等に用いられる赤外線カメラ等を実現できる。
【００８６】
センサーアレイ３６にはセンサーアレイ２４が用いられ、強誘電体素子２５がマトリックス状に２次元配置されている。強誘電体素子２５には強誘電体素子１、強誘電体素子１５または強誘電体素子２０のいずれかが用いられている。また複数の行線と複数の列線との配線が設けられている。行線はワード線や走査線とも称し、列線はデータ線とも称す。尚、行線及び列線の一方の本数が１本であってもよい。例えば行線が１本である場合には行線に沿った方向（図中横方向）に複数の強誘電体素子２５が配列される。一方、列線が１本である場合には列線に沿った方向（図中縦方向）に複数の強誘電体素子２５が配列される。
【００８７】
図９に示すように、センサーアレイ３６の各強誘電体素子２５は、各行線と各列線の交差位置に対応する場所に配置される。例えば、行線ＷＬ１と列線ＤＬ１の交差位置に対応する場所に強誘電体素子２５の１つが配置されている。他の強誘電体素子２５も同様に配置されている。
【００８８】
図８に戻って、行選択回路３７は、１つまたは複数の行線に接続される。そして各行線の選択動作を行う。例えば図９のような３２０×２４０画素のＱＶＧＡ（Ｑｕａｒｔｅｒ  Ｖｉｄｅｏ  Ｇｒａｐｈｉｃｓ  Ａｒｒａｙ  ）のセンサーアレイ３６を例にとれば、行線ＷＬ０、ＷＬ１、ＷＬ２・・・・ＷＬ２３９を順次選択して走査する動作を行う。即ちこれらの行線を選択する信号であるワード選択信号をセンサーアレイ３６に出力する。
【００８９】
読み出し回路３８は、１つまたは複数の列線に接続される。そして各列線の読み出し動作を行う。ＱＶＧＡのセンサーアレイ３６を例にとれば、列線ＤＬ０、ＤＬ１、ＤＬ２・・・・ＤＬ３１９からの検出信号（検出電流、検出電荷）を読み出す動作を行う。
【００９０】
Ａ／Ｄ変換部３９は、読み出し回路３８において取得された検出電圧（測定電圧）をデジタルデータにＡ／Ｄ変換する処理を行う。そしてＡ／Ｄ変換後のデジタルデータＤＯＵＴを出力する。具体的には、Ａ／Ｄ変換部３９には、複数の列線の各列線に対応して各Ａ／Ｄ変換器が設けられる。そして、各Ａ／Ｄ変換器は、対応する列線において読み出し回路３８により取得された検出電圧のＡ／Ｄ変換処理を行う。
【００９１】
制御回路４０は、各種の制御信号を生成して、行選択回路３７、読み出し回路３８、Ａ／Ｄ変換部３９に出力する。例えば、充電や放電（リセット）の制御信号を生成して出力する。或いは、各回路のタイミングを制御する信号を生成して出力する。
【００９２】
上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、センサーデバイス３５は赤外線を検出するセンサーアレイ３６を備えている。そして、センサーアレイ３６は強誘電体素子２５が２次元配置されているセンサーアレイ２４を備えている。赤外線が照射される場所は加熱されるので温度が上昇する。そして、センサーアレイ２４は温度の分布を検出する。従って、センサーデバイス３５は赤外線を介して赤外線の発光源の分布を検出することができる。センサーアレイ３６は上記に記載の強誘電体素子２５を備えている。上記に記載の強誘電体素子２５は鉛の含有量が少なく、ノイズが小さい素子である。従って、本実施形態のセンサーデバイス３５は鉛の含有量が少なく、ノイズが小さい強誘電体素子２５を備えた電子機器とすることができる。
【００９３】
（第６の実施形態）
次に、赤外線を検出する光検出部に強誘電体素子を備える電子機器の１つである赤外線カメラの一実施形態について図１０の赤外線カメラの構成を示すブロック図を用いて説明する。図１０に示すように、電子機器としての赤外線カメラ４１は、光学系４２、光検出部４３、画像処理部４４、処理部４５、記憶部４６、操作部４７、表示部４８を含んで構成されている。
【００９４】
光学系４２は、例えば１枚または複数枚のレンズやレンズを駆動する駆動部等を含む。そして光検出部４３への物体像の結像を行う。また必要であればフォーカス調整等も行う。
【００９５】
光検出部４３には、上記実施形態のセンサーデバイス３５が用いられている。従って、光検出部４３は強誘電体素子２５を備えている。光検出部４３は、二次元配列された強誘電体素子２５に加えて行選択回路（行ドライバー）、列線を介して強誘電体素子２５からのデータを読み出す読み出し回路及びＡ／Ｄ変換部等を備えている。そして、二次元配列された各強誘電体素子２５からのデータを順次読み出して、被写体の画像データを形成する。
【００９６】
画像処理部４４は、光検出部４３からのデジタルの画像データに基づいて、画像補正処理等の各種の画像処理を行う。
【００９７】
処理部４５は、赤外線カメラ４１の全体の制御を行い、赤外線カメラ４１内の各ブロックの制御を行う。この処理部４５は例えばＣＰＵ等により実現される。記憶部４６は各種の情報を記憶するものであり、例えば処理部４５や画像処理部４４のワーク領域として機能する。操作部４７は、操作者が赤外線カメラ４１を操作するためのインターフェイスとなるものであり、例えば、各種ボタンやＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ  Ｕｓｅｒ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）画面等により実現される。表示部４８は、例えば光検出部４３により取得された画像やＧＵＩ画面等を表示するものであり、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ等の各種のディスプレイにより実現される。
【００９８】
このように、直交する二方向に強誘電体素子２５が二次元配置された光検出部４３を用いて熱（光）分布画像を提供することができる。この光検出部４３を用いて、サーモグラフィー、車載用ナイトビジョンあるいは監視カメラ等の電子機器を構成することができる。
【００９９】
もちろん、１セル分または複数セルの強誘電体素子２５をセンサーとして用いることで物体の物理情報の解析を行う解析機器や測定を行う測定機器、火や発熱を検知するセキュリティー機器、工場等に設けられるＦＡ（Ｆａｃｔｏｒｙ  Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ）機器等の各種の電子機器を構成することもできる。
【０１００】
上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、赤外線カメラ４１は光検出部４３を備え、光検出部４３には強誘電体素子２５が用いられている。強誘電体素子２５には上記に記載の強誘電体素子１、強誘電体素子１５または強誘電体素子２０が用いられている。光検出部４３の強誘電体素子２５は鉛の含有量が少なく、ノイズが小さい素子である。従って、赤外線カメラ４１は鉛の含有量が少なく、ノイズが小さい強誘電体素子２５を備えた電子機器とすることができる。
【０１０１】
（第７の実施形態）
次に、光検出部に赤外線を検出する強誘電体素子を備えた赤外線カメラを用いた電子機器の１つである運転支援装置の一実施形態について図１１及び図１２を用いて説明する。図１１は、運転支援装置の構成を示すブロック図であり、図１２は、運転支援装置を搭載した自動車を示す概略斜視図である。
【０１０２】
図１１に示すように、電子機器としての運転支援装置５１は、運転支援装置５１を制御するＣＰＵを備えた処理ユニット５２と、車両外部の所定の撮像領域における赤外線を検出可能な赤外線カメラ４１と、車両のヨーレートを検出するヨーレートセンサー５４とを備えている。さらに、運転支援装置５１は、車両の走行速度を検出する車速センサー５５と、運転者のブレーキ操作の有無を検出するブレーキセンサー５６と、スピーカー５７と、表示装置５８とを備えて構成されている。そして、本実施形態の赤外線カメラ４１は上記実施形態における赤外線カメラ４１と同じカメラが用いられている。従って、赤外線カメラ４１は強誘電体素子２５を備えている。
【０１０３】
この運転支援装置５１の処理ユニット５２は、例えば、赤外線カメラ４１の撮像により得られる自車両周辺の赤外線画像と、ヨーレートセンサー５４、車速センサー５５、ブレーキセンサー５６により検出される自車両の走行状態にかかる検出信号を用いる。そして、処理ユニット５２は赤外線画像及び検出信号を用いて自車両の進行方向前方に存在する物体及び歩行者等の対象物を検出する。検出した対象物と自車両との接触が発生する可能性があると判断したときには、スピーカー５７または表示装置５８により警報を出力する。
【０１０４】
図１２に示すように、赤外線カメラ４１は、自動車の前部において車幅方向の中心付近に配置されている。表示装置５８は、フロントウィンドーにおいて運転者の前方視界を妨げない位置に各種情報を表示するＨＵＤ５９（Ｈｅａｄ  Ｕｐ  Ｄｉｓｐｌａｙ）等を備えて構成されている。
【０１０５】
（１）本実施形態によれば、運転支援装置５１は赤外線カメラ４１を備えている。赤外線カメラ４１は光検出部４３を備え、光検出部４３には２次元配置された強誘電体素子２５が用いられている。強誘電体素子２５には上記に記載の強誘電体素子１、強誘電体素子１５または強誘電体素子２０が用いられている。光検出部４３の強誘電体素子２５は鉛の含有量が少なく、ノイズが小さい素子である。従って、運転支援装置５１は鉛の含有量が少なく、ノイズが小さい強誘電体素子２５を備えた電子機器とすることができる。
【０１０６】
（第８の実施形態）
次に、強誘電体素子を備えた赤外線カメラを用いた電子機器の１つであるセキュリティー機器の一実施形態について図１３及び図１４を用いて説明する。図１３は、セキュリティー機器の構成を示すブロック図であり、図１４はセキュリティー機器が設置された家を示す模式図である。
【０１０７】
図１３に示すように、電子機器としてのセキュリティー機器６２は監視エリアを撮影する赤外線カメラ４１及び監視エリアへの侵入者を検知する人感センサー６３を備える。さらに、セキュリティー機器６２は、赤外線カメラ４１から出力された画像データを処理して監視エリアに侵入した移動体を検知する動き検知処理部６４と、人感センサー６３の検知処理を行う人感センサー検知処理部６５を備える。さらに、セキュリティー機器６２は、赤外線カメラ４１から出力された画像データを所定の方式で圧縮する画像圧縮部６６と、圧縮された画像データや侵入者検知情報の送信や外部装置からセキュリティー機器６２への各種設定情報等を受信する通信処理部６７を備える。さらに、セキュリティー機器６２は、セキュリティー機器６２の各処理部に対して条件設定、処理コマンド送信、レスポンス処理をＣＰＵで行う制御部６８等を備えて構成されている。そして、本実施形態の赤外線カメラ４１は上記実施形態における赤外線カメラ４１と同じカメラが用いられている。従って、赤外線カメラ４１は強誘電体素子２５を備えている。
【０１０８】
動き検知処理部６４は、図示しないバッファメモリーと、バッファメモリーの出力が入力されるブロックデータ平滑部と、ブロックデータ平滑部の出力が入力される状態変化検出部とを備える。そして、動き検知処理部６４の状態変化検出部は、監視エリアが静止状態であれば動画で撮影した異なるフレームでも同一画像データとなるが、状態変化（移動体の侵入）があるとフレーム間の画像データで差が生じることを利用して状態変化を検知している。
【０１０９】
図１４に示すように、セキュリティー機器６２は軒下に赤外線カメラ４１及び人感センサー６３が設置されている。そして、赤外線カメラ４１は撮像エリア６９を検出し、人感センサー６３は検知エリア７０を検出する。
【０１１０】
（１）本実施形態によれば、セキュリティー機器６２は赤外線カメラ４１を備えている。赤外線カメラ４１は光検出部４３を備え、光検出部４３には強誘電体素子２５が用いられている。強誘電体素子２５には上記に記載の強誘電体素子１、強誘電体素子１５または強誘電体素子２０が用いられている。光検出部４３の強誘電体素子２５は鉛の含有量が少なく、ノイズが小さい素子である。従って、セキュリティー機器６２は鉛の含有量が少なく、ノイズが小さい強誘電体素子２５を備えた電子機器とすることができる。
【０１１１】
（第９の実施形態）
次に、赤外線を検出する光検出部に赤外線を検出する強誘電体素子を赤外線検出素子として備えた電子機器の１つであるゲーム機器の一実施形態について図１５及び図１６を用いて説明する。図１５は、ゲーム機器のコントローラーの構成を示すブロック図であり、図１６はコントローラーの使用方法を説明するための模式図である。
【０１１２】
図１５に示すように、ゲーム機器に用いられる電子機器としてのコントローラー７３は、撮像情報演算ユニット７４と、操作スイッチ７５と、加速度センサー７６と、コネクター７７と、プロセッサー７８と、無線モジュール７９と、を備えて構成される。
【０１１３】
撮像情報演算ユニット７４は、撮像ユニット８０と、この撮像ユニット８０で撮像した画像データを処理するための画像処理回路８１を有する。撮像ユニット８０は光検出部８２を含み、光検出部８２と接続して赤外線だけを通すフィルターである赤外線フィルター８３及びレンズ等の光学系８４を配置している。そして、画像処理回路８１は、撮像ユニット８０から得られた赤外線画像データを処理して、高輝度部分を検知し、それの重心位置や面積を検出してこれらのデータを出力する。本実施形態の光検出部８２には上記実施形態の強誘電体素子２５が用いられており、強誘電体素子２５には上記に記載の強誘電体素子１、強誘電体素子１５または強誘電体素子２０が用いられている。
【０１１４】
プロセッサー７８は、操作スイッチ７５からの操作データと、加速度センサー７６からの加速度データ及び高輝度部分データを一連のコントロールデータとして出力する。無線モジュール７９は所定周波数の搬送波をこのコントロールデータで変調し、アンテナ８５から電波信号として出力する。
【０１１５】
尚、コントローラー７３に設けられているコネクター７７を通して入力されたデータもプロセッサー７８によって上述のデータと同様に処理されてコントロールデータとして無線モジュール７９とアンテナ８５を介して出力される。
【０１１６】
図１６に示すように、ゲーム機器８６はコントローラー７３、ゲーム機本体８７、ディスプレイ８８、ＬＥＤモジュール８９及びＬＥＤモジュール９０を備えている。プレイヤー９１は一方の手でコントローラー７３を把持してゲームをプレイする。そして、コントローラー７３の撮像ユニット８０をディスプレイ８８の画面９２に向けると、ディスプレイ８８の近傍に設置された二つのＬＥＤモジュール８９及びＬＥＤモジュール９０から出力される赤外線を撮像ユニット８０が検知する。
【０１１７】
そして、コントローラー７３は、二つのＬＥＤモジュール８９、ＬＥＤモジュール９０の位置や面積情報を高輝度点の情報として取得する。輝点の位置や大きさのデータがコントローラー７３から無線でゲーム機本体８７に送信され、ゲーム機本体８７がデータを受信する。プレイヤー９１がコントローラー７３を動かすと、輝点の位置や大きさのデータが変化する。それを利用して、ゲーム機本体８７はコントローラー７３の動きに対応した操作信号を取得できる。そして、操作信号にしたがってゲーム機器８６はゲームを進行させることができる。
【０１１８】
上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、ゲーム機器８６のコントローラー７３は光検出部８２を備え、光検出部８２には強誘電体素子２５が用いられている。光検出部８２の強誘電体素子２５は鉛の含有量が少なく、ノイズが小さい素子である。従って、ゲーム機器８６は鉛の含有量が少なく、ノイズが小さい強誘電体素子２５が備えられたコントローラー７３を有する電子機器とすることができる。
【０１１９】
（第１０の実施形態）
次に、光検出部に赤外線を検出する強誘電体素子を赤外線検出素子として備える赤外線カメラを用いた電子機器の１つである体温測定装置の一実施形態について図１７を用いて説明する。図１７は、体温測定装置の構成を示すブロック図である。
【０１２０】
図１７に示すように、電子機器としての体温測定装置９５は、赤外線カメラ４１と、体温分析装置９６と、情報通信装置９７と、ケーブル９８とを備えて構成されている。本実施形態の赤外線カメラ４１は第６の実施形態の赤外線カメラ４１と同じカメラが用いられている。従って、赤外線カメラ４１は強誘電体素子２５を備えている。
【０１２１】
赤外線カメラ４１は所定の対象領域を撮影し、撮影された対象者９９の画像情報をケーブル９８を経由して体温分析装置９６に送信する。体温分析装置９６は、画像読取処理ユニット及び体温分析処理ユニットを含む。画像読取処理ユニットは赤外線カメラ４１からの熱分布画像を読み取る。体温分析処理ユニットは画像読取処理ユニットからのデータと画像分析設定テーブルに基づいて体温分析テーブルを作成する。そして、体温分析処理ユニットは体温分析テーブルに基づいて体温情報送信用データを情報通信装置９７へ送信する。この体温情報送信用データは体温異常であることに対応する所定のデータを含んでもよい。また、撮影領域内に複数の対象者９９を含んでいると判断した場合には、対象者９９の人数と体温異常者の人数の情報を体温情報送信用データに含んでもよい。
【０１２２】
上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、体温測定装置９５は赤外線カメラ４１を備えている。赤外線カメラ４１は光検出部４３を備え、光検出部４３には強誘電体素子２５が用いられている。強誘電体素子２５には上記に記載の強誘電体素子１、強誘電体素子１５または強誘電体素子２０が用いられている。光検出部４３の強誘電体素子２５は鉛の含有量が少なく、ノイズが小さい素子である。従って、体温測定装置９５は鉛の含有量が少なく、ノイズが小さい強誘電体素子２５を有する赤外線カメラ４１を備えた電子機器とすることができる。
【０１２３】
（第１１の実施形態）
次に、光検出部に赤外線を検出する強誘電体素子を赤外線検出素子として備える電子機器の１つである特定物質探知装置の一実施形態について図１８の特定物質探知装置の構成を示すブロック図を用いて説明する。
【０１２４】
図１８に示すように電子機器としての特定物質探知装置１０２は、制御ユニット１０３と、照射光ユニット１０４と、光学フィルター１０５と、撮像ユニット１０６と、表示部１０７とを備えて構成されている。撮像ユニット１０６は、図示しないレンズ等の光学系と光検出部を備え、当該光検出部はテラヘルツ域の波長を吸収する赤外線吸収膜を備える強誘電体素子２５を含んで構成されている。
【０１２５】
制御ユニット１０３は、本装置全体を制御するシステムコントローラーを含み、該システムコントローラーは制御ユニットに含まれる光源駆動部及び画像処理ユニットを制御する。照射光ユニット１０４は、波長が１００μｍ〜１０００μｍの範囲にある電磁波であるテラヘルツ光を射出するレーザー装置と光学系を含み、テラヘルツ光を検査対象の人物１０８に照射する。人物１０８からの反射テラヘルツ光は、探知対象である特定物質１０９の分光スペクトルのみを通過させる光学フィルター１０５を介して撮像ユニット１０６に受光される。撮像ユニット１０６で生成された画像信号は、制御ユニット１０３の画像処理ユニットで所定の画像処理が施され、その画像信号が表示部１０７へ出力される。そして人物１０８の衣服内等に特定物質１０９が存在するか否かにより受光信号の強度が異なるので特定物質１０９の存在が判別できる。
【０１２６】
上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、特定物質探知装置１０２は撮像ユニット１０６に光検出部を備え、光検出部には強誘電体素子２５が用いられている。強誘電体素子２５には上記に記載の強誘電体素子１、強誘電体素子１５または強誘電体素子２０が用いられている。光検出部の強誘電体素子２５は鉛の含有量が少なく、ノイズが小さい素子である。従って、特定物質探知装置１０２は鉛の含有量が少なく、ノイズが小さい強誘電体素子２５を備えた電子機器とすることができる。
【０１２７】
（第１２の実施形態）
次に、強誘電体素子を備える電子機器の１つである超音波画像診断装置の特徴的な例について、図に従って説明する。超音波画像診断装置について図１９〜図２１に従って説明する。図１９は超音波画像診断装置の構成を示す概略斜視図である。図１９に示すように、電子機器としての超音波画像診断装置１１２は超音波装置としての超音波プローブ１１３を備えている。超音波プローブ１１３は一方向に長い略直方体の形状をしている。超音波プローブ１１３の長手方向をＺ方向とする。超音波プローブ１１３の＋Ｚ方向の面は略平坦な面であり、平面形状が長方形になっている。平面形状の直交する２辺が延びる方向をＸ方向及びＹ方向とする。
【０１２８】
超音波プローブ１１３の＋Ｚ方向側には超音波センサー１１４が設置されている。超音波プローブ１１３の＋Ｚ方向側の面では筐体から超音波センサー１１４が露出している。超音波プローブ１１３の内部には超音波センサー１１４を制御する制御部１１５が設置され、超音波センサー１１４と制御部１１５とがケーブル１１６により接続されている。制御部１１５にはＣＰＵ（中央演算装置）及び記憶装置を備えている。記憶装置には超音波センサー１１４を駆動する駆動波形のデータや超音波センサー１１４を駆動する手順を示すプログラムが記憶されている。そして、ＣＰＵはプログラムに沿って超音波センサー１１４に駆動波形を出力して超音波センサー１１４を駆動する。
【０１２９】
超音波プローブ１１３はケーブル１１７を介して制御装置１１８と接続されている。制御装置１１８は超音波プローブ１１３が出力するデータ信号を入力し、データ信号を解析して表示する装置である。
【０１３０】
超音波プローブ１１３は生体１１９の表面に押圧して用いられる。超音波プローブ１１３は超音波センサー１１４から生体１１９に向けて超音波を射出する。そして、超音波センサー１１４は生体１１９の内部で反射した反射波を受信する。反射波は反射して戻る時間が反射した面により異なるので、反射波が戻る時間を解析することにより生体１１９の内部の構造を非破壊検査することができる。超音波センサー１１４が受信した反射波の信号は制御部１１５に出力される。制御部１１５はＡ／Ｄ変換部（Ａｎａｌｏｇ−ｔｏ−ｄｉｇｉｔａｌ）を備え、反射波の信号をデジタルデータに変換する。そして、デジタルデータに変換されたデータ信号はケーブル１１６、制御部１１５、ケーブル１１７を介して制御装置１１８に送信される。制御装置１１８は反射波のデータ信号を受信して解析する。そして、制御装置１１８は生体１１９の内部構造を画像に変換して表示する。
【０１３１】
図２０は超音波センサーの構造を示す概略斜視図である。図２０に示すように、超音波センサー１１４は基板１２０を備えている。基板１２０の＋Ｚ方向側の面には超音波素子１２１がマトリックス状に設置されている。図中Ｙ方向を第１方向１２２とし、Ｘ方向を第２方向１２３とする。超音波素子１２１は第１方向１２２及び第２方向１２３に整列している。第１方向１２２に並ぶ超音波素子１２１を第１超音波素子列１２４とし、第２方向１２３に並ぶ超音波素子１２１を第２超音波素子列１２５とする。超音波素子１２１は超音波を射出する機能と反射波を受信して電気信号に変換する機能を備えている。尚、超音波センサー１１４は超音波を射出する素子と反射波を受信して電気信号に変換する素子とを別々に備えても良い。
【０１３２】
本実施形態では、例えば、説明を分かり易くするために、図中第１超音波素子列１２４の列数は２０列とし、第２超音波素子列１２５は６列とした。従って、超音波センサー１１４では基板１２０上に１２０個の超音波素子１２１を有する超音波素子群１２６が設置されている。尚、第１超音波素子列１２４の列数は３２列以上、第２超音波素子列１２５は２５６列以上あると解像度が高くなるので検出した超音波画像を見易くできる。
【０１３３】
第１超音波素子列１２４の各超音波素子１２１は第１方向１２２に延びる第２電極配線１２７に接続されている。同様に、第２超音波素子列１２５の各超音波素子１２１は第２方向１２３に延びる第３電極配線１２８に接続されている。基板１２０の−Ｙ方向側の端にはフレキシブルケーブル１２９が設置され、第２電極配線１２７はフレキシブルケーブル１２９と接続している。基板１２０の＋Ｘ方向側の端にはフレキシブルケーブル１３０が設置され、第３電極配線１２８はフレキシブルケーブル１３０と接続している。
【０１３４】
さらに、各超音波素子１２１は第１電極配線１３１と接続され、第１電極配線１３１もフレキシブルケーブル１２９と接続している。第２電極配線１２７及び第３電極配線１２８はケーブル１１６を介して制御部１１５と接続されている。そして、制御部１１５は第２電極配線１２７、第３電極配線１２８及び第１電極配線１３１を通じて各超音波素子１２１に電圧信号を出力する。超音波素子１２１は電圧信号を入力し、電圧信号に応じて超音波を射出する。
【０１３５】
図２１は超音波素子の構造を示す模式側断面図である。図２１に示すように、基板１２０には超音波素子１２１と対向する場所に凹部１３３が設置されている。凹部１３３により基板１２０は一部の厚みが薄くなっており、厚みが薄い場所が振動する振動部１３４になっている。基板１２０はシリコン基板であり、凹部１３３はエッチングにより形成される。振動部１３４では酸化シリコン膜と酸化ジルコウム膜とが積層されている。
【０１３６】
振動部１３４の＋Ｚ方向側には第１電極１３５が設置されている。第１電極１３５は第１電極配線１３１と接続されている。第１電極１３５上には第１強誘電体層４と第２強誘電体層５が重ねて設置されている。第２強誘電体層５上には第２電極１３６が設置されている。第１電極１３５、第１強誘電体層４、第２強誘電体層５及び第２電極１３６により強誘電体素子１３７が構成されている。第２電極１３６上には絶縁膜１３８が設置されている。絶縁膜１３８には第２電極１３６上に貫通孔が形成されている。さらに、絶縁膜１３８は強誘電体素子１３７及び第１電極１３５を覆って設置されている。
【０１３７】
絶縁膜１３８上には第２電極１３６と対向する場所に第３電極１３９が設置されている。第３電極１３９は第２方向１２３に延在する第３電極配線１２８と接続されている。第２電極１３６及び第３電極１３９は絶縁膜１３８を挟んでコンデンサーとして機能する。
【０１３８】
さらに、絶縁膜１３８上には強誘電体素子１３７の−Ｙ方向側に抵抗体１４０が設置されている。抵抗体１４０は電気抵抗を有する膜である。抵抗体１４０の一端と第２電極１３６との間には双方を接続する接続配線１４３が設置されている。接続配線１４３は貫通孔に設置され、貫通孔を通して第２電極１３６と接続される。さらに、抵抗体１４０の他端は第２電極配線１２７と接続されている。
【０１３９】
絶縁膜１３８上では強誘電体素子１３７の＋Ｘ方向側を通って第２電極配線１２７が設置されている。第２電極配線１２７は第１方向１２２に延びる配線である。そして、第２電極配線１２７、強誘電体素子１３７、第３電極１３９等を覆って絶縁膜１４４が設置されている。
【０１４０】
上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、超音波画像診断装置１１２は超音波素子１２１を備え、超音波素子１２１には強誘電体素子１３７が用いられている。強誘電体素子１３７は第１強誘電体層４と第２強誘電体層５とが積層された素子である。従って、強誘電体素子１３７は鉛の含有量が少なく、ノイズが小さい素子である。従って、超音波画像診断装置１１２は鉛の含有量が少なく、ノイズが小さい強誘電体素子１３７を備えた電子機器とすることができる。
【０１４１】
以上、いくつかの実施形態について説明したが、本発明の新規事項及び効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるものである。従って、このような変形例は総て本発明の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書または図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書または図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。
【０１４２】
本発明は、種々の強誘電体素子を用いた電子機器に広く適用することができる。検出する光の波長は問わない。また、強誘電体素子を有する電子機器は、例えば、供給する熱量と流体が奪う熱量とが均衡する条件下にて流体の流量を検出するフローセンサー等にも適用できる。このフローセンサーに設けられる熱伝対等に代えて本発明の強誘電体素子を備えた電子機器を設けることができ、光以外を検出対象とすることができる。
【０１４３】
尚、本実施形態は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により種々の変更や改良を加えることも可能である。変形例を以下に述べる。
（変形例１）
前記第１の実施形態では、第１強誘電体層４に重ねて第２強誘電体層５が設置された。第１強誘電体層４と第２強誘電体層５との間に導電性の層があっても良い。このときにも、第１強誘電体層４および第２強誘電体層５は圧電体として作用する。そして、同様の効果を得ることができる。前記第２の実施形態においても、第１強誘電体層１６と第２強誘電体層１７との間に導電性の層があっても良い。このときにも、第１強誘電体層１６および第２強誘電体層１７は圧電体として作用する。そして、同様の効果を得ることができる。さらに、前記第３の実施形態においても同様であり、同様の効果を得ることができる。
【０１４４】
（変形例２）
前記第２の実施形態では、第１電極３上に第１強誘電体層１６、第２強誘電体層１７、第２電極６の順に積層した。第１電極３上に第２強誘電体層１７、第１強誘電体層１６、第２電極６の順に積層しても良い。このときにも、強誘電体素子１５と同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【０１４５】
１，１５，２０，２５…強誘電体素子、３…第１電極、４，１６…第１強誘電体層、５，１７…第２強誘電体層、６…第２電極、２４…熱電気変換装置としてのセンサーアレイ、３５…電子機器としてのセンサーデバイス、３６…光検出部としてのセンサーアレイ、４１…電子機器としての赤外線カメラ、５１…電子機器としての運転支援装置、６２…電子機器としてのセキュリティー機器、７３…電子機器としてのコントローラー、９５…電子機器としての体温測定装置、１０２…電子機器としての特定物質探知装置、１１２…電子機器としての超音波画像診断装置。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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