(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
焦電材料として用いるための、下記組成を有する、強誘電体セラミクス。
Pb１＋δ{[(Mg１／３Nb２／３)ｙ(Zr１−ｘTiｘ)１−ｙ]１−ｚAｚ}O３
〔上記式中、
0.05≧δ≧0
0.4≧x＞0
0.4≧y＞0
0.05≧z＞0であり、及び
Aは、カチオン性多価八面体サイト置換基を表すものであり、マンガン又はウランである。〕
【請求項２】
上記式中、0.88≧(1-x)(1-y)である、請求項１に記載の強誘電体セラミクス。
【請求項３】
上記式中、
0.25≧x＞0、
0.24≧y＞0である、請求項１又は２に記載の強誘電体セラミクス。
【請求項４】
上記式中、
x=0.125±0.01、
y=0.025±0.01、
z=0.01±0.002であり、及び
A=Mn（マンガン）である、請求項１に記載の強誘電体セラミクス。
【請求項５】
上記式中、
x=0.075±0.01、
y=0.075±0.01、
z=0.01±0.002であり、及び
A=Mn（マンガン）である、請求項１に記載の強誘電体セラミクス。
【請求項６】
上記式中、
x=0.175±0.005、
y=0.025±0.005、
z=0.0065±0.001であり、及び
A=U（ウラン）である、請求項１に記載の強誘電体セラミクス。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか一項に記載の強誘電体セラミクスを焦電材料として用いてなる、焦電体。
【請求項８】
請求項１〜６の何れか一項に記載の強誘電体セラミクスから成る能動焦電材料を備えてなる、焦電赤外検出器。
【請求項９】
シリコンマルチプレクサ増幅器チップに接続された二次元配列の形態の複数の検出器素子を用いる焦電赤外検出デバイスであって、
前記検出器素子が請求項１〜６の何れか一項に記載強誘電体セラミクスから成る能動材料から構成されてなる、焦電赤外検出器。
【請求項１０】
強誘電体セラミクスを焦電材料として使用する方法であって、
前記強誘電体セラミクスが下記組成を有するものである、使用方法。
Pb１＋δ{[(Mg１／３Nb２／３)ｙ(Zr１−ｘTiｘ)１−ｙ]１−ｚAｚ}O３
〔上記式中、
0.05≧δ≧0、
0.4≧x＞0
0.4≧y＞0
0.05≧z＞0であり、及び
Aは、カチオン性多価八面体サイト置換基を表すものであり、マンガン又はウランである。〕
【請求項１１】
強誘電体セラミクスから成る能動焦電材料を使用する焦電赤外検出器であって、
前記強誘電体セラミクスが下記組成を有するものである、焦電赤外検出器。
Pｂ１＋δ{[(Mg１／３Nb２／３)ｙ(Zr１−ｘTiｘ)１−ｙ]１−ｚAｚ}O３
〔上記式中、
0.05≧δ≧0
0.4≧x＞0
0.4≧y＞0
0.05≧z＞0であり、及び
Aは、カチオン性多価八面体サイト置換基を表すものであり、マンガン又はウランである。〕
【請求項１２】
シリコンマルチプレクサ増幅器チップに接続された二次元配列の形態の複数の検出器素子を用いる焦電赤外検出デバイスであって、
前記検出器素子が、強誘電体セラミクスから成る能動材料から構成されてなり、
前記強誘電体セラミクスが下記組成を有してなる、焦電赤外検出デバイス。
Pb１＋δ{[(Mg１／３Nb２／３)ｙ(Zr１−ｘTiｘ)１−ｙ]１−ｚAｚ}O３
〔上記式中、
0.05≧δ≧0
0.4≧x＞0
0.4≧y＞0
0.05≧z＞0であり、及び
Aは、カチオン性多価八面体サイト置換基を表すものであり、マンガン又はウランである。〕
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、強誘電体セラミクスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
強誘電体セラミクスを焦電赤外（IR）検出器用の能動検出器材料として用いることが知られている。様々な焦電（赤外検出）デバイスおよびこれらデバイスの能動材料として用いられている様々な単結晶材、ポリマー材、およびセラミクス材が、例えば、R.W.Whatmore による文献((1986)“Pyroelectric Devices and Materials",Rep.Prog.Phys.49 1335-1386)において述べられている。この文献は、加えて、どのような材料が、どのようなタイプの焦電デバイスに適するかを判断するために用いるための良度指数も開示する。この良度指数は、焦電材料の様々な物理的特性の組合せから構成され、直接的に関心のあるデバイスの性能を示唆する。最も一般的な良度指数は、以下の通りである：
Fｉ＝p／c'                                             （１）
デバイスの電流感度は、このFｉに比例する。
Fｖ＝p／(c'ε０ε）                                    （２）
デバイスの電圧感度は、このFｖに比例する。
FＤ＝p／(c'(ε０εtanδ)０．５）                       （３）
デバイスの固有検出感度は、このFＤに比例する。
【０００３】
上述の式において：
pは、焦電係数を表す、
c'は、定容比熱を表し、
εは、デバイスの動作周波数における誘電体誘電率を表し、
tanδは、デバイスの動作周波数における誘電体損失正接を表し、
ε０は、自由空間（真空の）の誘電率を表す。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
理想的にマッチングされた焦電デバイスにおいては、焦電素子に接続された増幅器の入力キャパシタンスの大きさは、素子自体のそれとほぼ等くなる。そして、この場合は、FＤなる良度指数が最も重要となる。他方、素子キャパシタンスが増幅器キャパシタンスよりかなり大きなデバイス、あるいは、素子の直流熱雑音（AC Jonson Noise）がそのデバイスの雑音指数の大きな割合を占めないデバイスにおいては、Fｖなる良度指数を用いるのが適当である。最後に、素子キャパシタンスが増幅器キャパシタンスよりかなり小さな場合は、Fｉなる良度指数を用いるのが適当である。
【０００５】
表１は、幾つかの市販の焦電デバイス用の材料の焦電特性を示す（文献１から引用）。これら全ての市販の焦電セラミクス材は、ペロブスカイトのセラミクス固溶体系ジルコン酸鉛・チタン酸鉛（lead zirconate-lead titanate：PbZrO３-PbTiO３、以降、“PZT”と呼ぶ）について改良を加えたものに基づく。これらの大多数は、チタン酸鉛（PbTiO３、以降、“PT”と呼ぶ）に基づく。一例として、N.Ichnoseによる文献((1985) Am.Ceram.Soc.Bull.64 1581-1585）において述べられている組成：(Pb１−ｘCaｘ)((Co１／２W１／２)ｙ(Ti１−ｙ)O３（x＝0.24、y＝0.04）がある。表１には、このタイプのセラミクスの典型的な特性が“モデファイドPT（modified PT）”なる見出しの下に示されるが。これら値は、Morgan Matroc Unilator Divisionによって製造され、PC6として知られている、モデファイド（modified）チタン酸鉛セラミクスに関して測定されたものである。
【０００６】
ジルコン酸鉛（lead zirconate：PbZrO３、以降、“PZ”と呼ぶ）に近い焦電セラミクスの一連の製品もPZT組成に基づいて、この場合はニオブ酸鉛鉄（lead iron niobate：PbFe０．５Nb０．５O３）との固溶体として開発されている。これはR.W.WhatmoreおよびA.J.Bellによる文献((1981) Ferroelectrics 35 155-160 ）において述べられている。この場合は、電気伝導率を制御するためにドーパントとしてウランが添加される。表１には、GEC Marconi Materials Technologyから市販されるこのタイプのセラミクスの特性が“モデファイドPZ（modified PZ）”なる見出しの下に示される。
【０００７】
他の著者も焦電デバイスに用いるのに特に適するセラミクス組成について述べている。H.Ouchi、K.NaganoおよびS.Hayakawaの文献((1965) J.Amer.Ceram.Soc.48(12) 630-635)は様々な組成の圧電および高周波（＞1KHz）誘電特性を全相図（状態図）に渡って示す。この文献において開示されている組成は、PZ、PT、およびニオブ酸マグネシウム鉛（lead magnesium niobate：以降、“PMN”と呼ぶ）に基づく。ただし、この文献において報告されているどの特性もこれらを用いる焦電デバイスの特性を予測するためには使用できないことに注意する。誘電特性（誘電率および誘電損失）は、一見した所では、上述の式に従って焦電デバイスの良度指数を計算するためのデータとして有益なようであるが、これら測定がなされる周波数は、焦電デバイスが実際に用いられる周波数（通常は、<100Hz）と同一レンジとされるべきである。これは、特に誘電損失では、周波数が100Hz以下に落ちると急速に上昇するために、重要である。これら文献において開示されている組成が、図１に、PZ-PT-PMN系の三相状態図として示される。
【０００８】
H.Ouchi、M.NishidaおよびS.Hayakawaの文献((1966) J.Amer.Ceram.Soc.49(11) 577-582)は、小量（0.2〜1.0モル％）のCr２O３、Fe２O３あるいはNiOが添加された、Pb[(Mg１／３Nb２／３)０．３７５Zr０．３７５Ti０．２５]O３なる形態のより限定されたセットの組成の圧電および高周波（>1KHz）誘電特性を開示する。
【０００９】
H.Ouchiによる文献((1968) J.Amer.Ceram.Soc.51(3) 169-176)は、Pbの代わりに小量（最大10モル％）のBaあるいはSrが置換された、PZ-PT-PMN三相系の組成の圧電および高周波（>1KHz）特性を開示する。ただし、これらのどの文献も焦電赤外検出器に用いる場合に重要となる焦電あるいは低周波誘電特性については開示しない。
【００１０】
さらに、関連する組成から成るセラミクスの焦電特性を開示する３つの文献、つまり、M.Kobune、S.FujiiおよびK.Asadaの文献((1984) J.Ceram.Soc.Japan 104 (4) 259-263); S.W.Choi,S.J.JangおよびA.Bhallaの文献((1989) J.Korean Physical Society 22 (1) 91-6）;およびM.M.Abou SekkinaおよびA.Tawfikの文献((1984) J.Mat.Sci.Let. 3 733-738)が出版されている。第一の（Kobuneらの）文献は、PbZrｘTi１−ｘO３（x＝0.5〜0.5）なる組成を持ち、0.5重量％のMnOが添加されたセラミクスの焦電特性を開示している。ただし、これら組成はPMNは含まず、この文献において述べられている組成の結晶構造は正方体である。
【００１１】
Choiらは、(1-X)Pb(Mg１／３Nb２／３)O３-XPbTiO３なる固溶体のセラミクスの焦電特性を開示する。ただし、ここで述べられるセラミクスは全て、正方体の結晶構造を示し、加えて、これら構造は、PZは含まない。最後に、Abou SekkinaおよびTawfikは、Pb１−ｙ／２(Zr１−（ｘ＋ｙ）TiｘNbｙ)O３なる組成のセラミクスの焦電特性を開示する。ここに開示されるセラミクスは、菱面体構造を持つが、ただし、Mgは含まない。
【００１２】
焦電セラミクス材料が日本国特許公報JP-0124962号およびJP-020051426号において開示されており、圧電セラミクスが欧州特許公報EP-A-0484231号において開示されている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、焦電デバイスに用いるための新たなセラミクス組成に関する。本発明のセラミクス組成は、特に良好な焦電材としての良度指数を持つ。これら特性は、事実、上述のモデファイド（modified）PTおよびPZセラミクスの性能より優れている。このセラミクスは、ジルコン酸鉛（lead zirconate：PZ）とチタン酸鉛（lead titanate：PT）とニオブ酸マグネシウム鉛（lead magnesium niobate：PMN）との固溶体から成る組成から構成され、これに、電気伝導率を制御するために、他の元素、例えば、マンガンがドープされる。本発明によるセラミクスのこれら組成は菱面体の構造を持つ。
【００１４】
本発明のセラミクスの組成は、以下の化学式にて表される：
0004889845.tif 000002
ここで、0.05≧δ≧0
0.4≧x>0
0.4≧y>0
0.05≧z>0
ここで、Aは、カチオン性多価八面体サイト置換基、例えば、マンガンあるいはウランを表す。
【００１５】
このカチオン性多価八面体サイト置換基は、複数の原子価を持ち、八面配位を形成する酸素イオンによるペロブスカイト格子サイト上のMa、Nb、ZrあるいはTiを置換する。さらに、この置換基は、それより高いあるいはより低い原子価を有するB-サイト置換基（例えば、1:2なる比のMnとNb）の存在によって、原子価的にバランスされない。
【００１６】
PMN-PZ-PTの相図の好ましい領域が図２の三相状態図の上にマークされる。（この相図は、上述の式においてz=0を想定することに注意する。この組成（セラミクス）は、PMN、PZ、PTの相対的な割合を変えることなく、小量のzを追加できるような化学組成とされる。）
上で定義される組成レンジ（４）の範囲の内で、焦電デバイスの用途に対しては、以下のレンジが重要である：
0004889845.tif 000003
ここで、0.05≧δ≧0、好ましくは、0.02≧δ>0
0.25≧x>0
0.24≧y>0
0.88≧(1-x)(1-y)
0.05≧z>0
特に、以下の組成が好ましい：
x=0.125±0.01、y=0.025±0.01、z=0.01±0.002、A=Mn
x=0.075±0.01、y=0.075±0.01、z=0.01±0.002、A=Mn
x=0.175±0.005、y=0.025±0.005、z=0.0065±0.001、およびA=U
上述の式（４）、（５）内のパラメータδによって表される少し過剰な鉛は、２つの役割を持つ。第一に、これは、（後に述べる）焼結の際の蒸発によるPbの小さな損失を補償する効果を持つ。第二に、これは、オフバレント（off-valent）ドーパントのレベルと一体となって、焼結されたボデー（本体）の電気伝導率を制御する効果を持つ。より具体的には、z≧0.002の場合、δを低減すると、電気導電率は低下し、δを増加すると、電気導電率は増加する傾向がある。
【００１７】
開始材料の相対的な割合は、製造過程の最中、蒸発に起因してPbOが小量失われることを除いては、変化しないことに注意する。
【００１８】
実施においては、xとyは、両方とも、通常は、0.01より大きくされ、好ましくは、0.02より大きくされる。加えて、zは、典型的には、0.001より大きくされ、好ましくは、0.002より大きくされる。さらに、zは、好ましくは、0.02よりは小さくされる。
【００１９】
もう一面においては、本発明は、カチオン性多価八面体サイト置換基、例えば、マンガンあるいはウランにてドープされたPMN-PZ-PTから成る組成（セラミクス）を焦電材（焦電デバイス用の材料）として使用する方法に提供する。好ましくは、このPMN-PZ-PTセラミクスは、上述のような組成とされる。
具体的には、強誘電体セラミクスを焦電材料として使用する方法であって、
前記強誘電体セラミクスが下記組成を有するものである、使用方法である。
Pb１＋δ{[(Mg１／３Nb２／３)ｙ(Zr１−ｘTiｘ)１−ｙ]１−ｚAｚ}O３
〔上記式中、
0.05≧δ≧0、
1＞x＞0、
1＞y＞0、
0.05≧z＞0であり、及び
Aは、カチオン性多価八面体サイト置換基を表す。〕
【００２０】
本発明は、さらに、カチオン性多価八面体サイト置換基、例えば、マンガンあるいはウランにてドープされたPMN-PZ-PTから成る焦電材を使用する焦電赤外検出器を提供する。好ましくは、このPMN-PZ-PTセラミクスは、上述のような組成とされる。
具体的には、強誘電体セラミクスから成る能動焦電材料を使用する焦電赤外検出器であって、
前記強誘電体セラミクスが下記組成を有するものである、焦電赤外検出器である。
Pｂ１＋δ{[(Mg１／３Nb２／３)ｙ(Zr１−ｘTiｘ)１−ｙ]１−ｚAｚ}O３
〔上記式中、
0.05≧δ≧0
1＞x＞0
1＞y＞0
0.05≧z＞0であり、及び
Aは、カチオン性多価八面体サイト置換基を表す。〕
【００２１】
もう一面においては、本発明は、シリコンマルチプレクサ増幅器チップに接続された二次元配列の形態の複数の検出器素子から構成される焦電赤外検出デバイスを提供する。これら焦電検出器素子に用いる能動材料には、カチオン性多価八面体サイト置換基、例えば、マンガンあるいはウランにてドープされたPMN-PZ-PTセラミクスが使用され、好ましくは、このPMN-PZ-PTセラミクスは、上述のような組成とされる。
具体的には、シリコンマルチプレクサ増幅器チップに接続された二次元配列の形態の複数の検出器素子を用いる焦電赤外検出デバイスであって、
前記検出器素子が、強誘電体セラミクスから成る能動材料から構成されてなり、
前記強誘電体セラミクスが下記組成を有してなる、焦電赤外検出デバイスである。
Pb１＋δ{[(Mg１／３Nb２／３)ｙ(Zr１−ｘTiｘ)１−ｙ]１−ｚAｚ}O３
〔上記式中、
0.05≧δ≧0
1＞x＞0
1＞y＞0
0.05≧z＞0であり、及び
Aは、カチオン性多価八面体サイト置換基を表す。〕
【００２２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を、図面を用いてより詳細に説明する。
図１に示すPZ-PT-PMN系の三相状態図は、H.Ouchi、K.NaganoおよびS.Hayakawaによって上述の文献（Ouchi 1995）において述べられている組成、および上述の他の文献において述べられている他の組成を示し；
図２に示すPZ-PT-PMN系の三相状態図は、上述の式（４）にて規定される領域、および上述の式（５）にて規定される領域を示す。
【００２３】
図２においては、z=0として想定されていることに注意する。この組成（セラミクス）は、PMN、PZ、PTの相対的な割合を変えることなく、小量のzを追加できるような化学組成とされる。さらに、図２においては、式（４）は、xとyは、0.01より大として修正されており、式（５）は、xとyは、0.02より大として修正されていることに注意する。
【００２４】
以下では、本発明によるセラミクスの製造方法について説明する。
選択された組成に基づいて、最終的に得られる材料（製品）を製造するために要求される開始化合物の量が計算される。通常の開始化合物としては、塩基性の炭酸マグネシウム（MgCO３・6H２O）、五酸化ニオビウム（Nb２O５）、二酸化チタン（TiO２）、二酸化ジルコニウム（ZrO２）、一酸化鉛（PbO）、および二酸化マンガン（MnO２）が用いられる。各ケースにおいて、製造に当たっては、非常に細かく砕いた粉末を用いることと、これら粉末は、少なくとも、99.9%の純度を持つことが要求される。別の開始材料についても後に説明される。
【００２５】
塩基性の炭酸マグネシウムと五酸化ニオビウムの粉末が最初に同一のモル数となるように測定され、ボールミリングとして知られている過程のために、剛球あるいはシリンダ（ミリング媒体）と流体媒質を満たされた円筒状の容器（ボールミル）内に取られる。一つの特定の最適な実施例においては、シリンダはイットリアスタビライズドジルコニア（yttria-stablized zircona）として知られるセラミクスから形成され、液体媒質には純水が用いられ、ボールミルには、ポリエチレン製のものが用いられる。ボールミリング過程を助けるために、市販の分散剤、例えば、“Dispex”が加えられる。別の方法として、液体のミリング媒質にはアセトンを用い、ボールミルにはゴムを裏打されたスチール製のものを用い、ミリング媒体にはスチールボールを用いることもできる。本発明のこの実施例では、これらのどの任意の組合せを用いることができる。次に、粉末が６時間ボールミリングされる。ただし、この期間は、４〜１２時間の範囲で、任意に選択することができる。次に、結果として得られるスラリーがボールミルから取り出され、平なトレー上に置かれ、オーブンにて、約６０〜９０°Ｃの間の温度に加熱して乾燥される。別の方法として、スラリーを噴霧乾燥機を用いて乾燥することもできる。次に、結果としての粉末が、２００μｍメッシュのふるいに掛けられ、坩堝に入れて、炉内で、約８００〜９００°Ｃの間の温度で、４〜１２時間加熱される。この結果として、MgNb２O６なる化合物が得られる。これが、所望のセラミクス粉末を製造するための開始酸化物として用いられる。
【００２６】
以下では、x=0.075、y=0.075、z=0.01、δ=0.01なる組成の化合物（セラミクス）を製造するための具体例を説明する。
以下の重量の粉末が用いられる：
0004889845.tif 000004
勿論、これは、単に一例であり、上述の重量比が維持される限り、任意の量の粉末を用いることができる。
【００２７】
これら粉末が、上述のタイプのボールミルに計測され、４〜１２時間、最も好ましくは、６時間、ミリング媒質として、水と適当な分散剤を用いて、ボールミリングされる。次に、結果としてのスラリーが、上述の要領で、乾燥され、ふるいに掛けられ、その後、アルミナの坩堝に入れて、８００〜９００°Ｃの温度にて、４時間、最も好ましいは、６時間、加熱される。この加熱過程は、か焼（カルシネーション）として知られている。
【００２８】
か焼（カルシネーション）の後に、これら粉末が再びボールミルに取られ、６〜２４時間、最も好ましくは、１８時間、ミリング媒質として、水と、適当な分散剤を用いて、ボールミリングされる。このミリング過程が最後する一時間前に、ミリングスラリーに、有機ポリマーが結合材として添加される。この結合剤としては、様々な市販の材料（製品）を用いることができるが、一つの好ましい実施例においては、ポリビニルアルコールとポリエチレングリコールの５０％混合物が、溶媒としての水に溶かして用いられる。結合剤は、典型的には、スラリーに、スラリー内に存在する粉末の重量に対して２〜６％の割合で添加される。次に、結果としてのスラリーが上述のように平坦なトレーに取られ、頻繁に撹拌しながら加熱される。次に、結果として得られるストック粉末がふるいに掛けられ、適当な容器に入れて保管される。
【００２９】
次に、このストック粉末を用いて、セラミクスが以下のように製造される。第一の実施例においては、このストック粉末がスチールパンチとダイセット内に取られ、これを圧縮することで、所望の寸法の“グリーンペレット（green pellet）”が形成される。この目的のためには、典型的には、１００〜１６０MPaの間の圧力が用いられる。典型的には、同時に複数のペレットが圧縮処理される。次に、これらペレットが、横に並べて、開放されたアルミナ製のトレーの上に置かれ、炉に入れて、緩やかに（典型的には、３００°Ｃ／時間の速度にて）、５００〜７００°Ｃの温度に加熱される。この過程によって、コンパクト（成形体）から結合剤が除去される。次に、こうして得られる“ビスケット化された”コンパクト（成形体）が、アルミナ製のプレート上に、互いに重ねて置かれ、平坦化される。典型的には、焼結過程の際に各コンパクト（成形体）これらが互いにくっつくことを防止するために、各コンパクトの間に細かい（薄い）か焼（カルシネート）されたジルコン酸鉛の粉末層が入れられる。別の方法として、この目的のために、薄いプラチナ製のホイールを用いることもできる。次に、アルミナ製の坩堝がコンパクト（成形体）の上に置かれ、この端もアルミナ製のプレート上に良好な密封が得られるように平坦化される。この過程のもう一つのバリエーションにおいては、あらかじめか焼（カルシネート）されたジルコン酸鉛の粉末あるいはコンパクトと同一組成の粉末が、坩堝アセンブリの内側に入れられる。次に、坩堝アセンブリ全体が、炉に入れて、１２００〜１２９０°Ｃの温度で、２〜８時間、加熱される。加熱および冷却速度は、典型的には、６００°Ｃ／時間とされる。次に、結果として得られる焼結されたセラミクスペレットが、分離され（互いに剥がされ）、洗浄され、ダイヤモンド鋸を用いて、所望の寸法のウェーハに切断される。
【００３０】
本発明のもう一つの実施例においては、ストック粉末は、冷間等方加工プレスを用いて、ペレットに成形される。さらに別の方法として、これら粉末は、テープカースティングなどの過程を用いて、プレートあるいはシート状に成形することも、あるいは、射出成形により他の形状のボデーに成形することもできる。後者の場合は、当分野において周知の他の結合剤を用いて、グリーンボデーが形成される。いずれの場合も、次に、これらグリーボデーが上述の要領で、ビスケット化され、焼結される。別の方法として、他の過程、例えば、温間一軸あるいは温間等方向プレスを用いて、焼結されたボデーを製造することもできる。
【００３１】
上述の様々な過程（方法）の一つを用いて製造されたセラミクスウェーハあるいはボデーを実際の焦電デバイスに用いるためには、その前に、これに電極を付け、これらを電気ポーリングと呼ばれる過程を用いて処理するに必要がある。電極は、ウェーハあるいはディスクに、様々な過程の一つを用いて付けられる。典型的に過程においては、有機媒質内に分散された銀の粉末が、ウェーハの両面にメッキされる。これによって、導電層が形成されるが、これは、電極に小量のガラスを添加し、このウェーハを、典型的には、７００°Ｃにて焼くことでさらに安定なものとなる。別の方法として、薄い（典型的には５ｎｍの）クロムの層から成る電極の上により厚い（典型的には１００ｎｍの）金の層を施した電極を用いることもできる。これらの層は、様々な物理蒸着堆積法の一つ、例えば、熱蒸着あるいはスパッタリングを用いて堆積されるが、これら堆積法についても当業者においては周知である。次に、電極を付けたウェーハが、高い電気破壊強度を持つように設計された媒質、例えば、パラフィンオイルに投入され、１００〜１５０°Ｃの温度に加熱される。次に、この試料電極に、試料の厚さ１ｍｍ当たり３０００Ｖの電圧が掛けられる。その後、試料が、典型的には、１５〜６０分かけて、室温に冷却される。その後、試料が適当な溶剤を用いて洗浄される。これによってポーリング過程は終了する。
【００３２】
以下では、上に定義された範囲内の組成を含有するセラミクス試料を選択することにより得られる特性について説明する。表２は、様々なセラミクス試料を構成する酸化物の組成と重量比を示す。表３は、これら幾つかのセラミクス組成の電気特性を示す。これら組成の内で、焦電デバイスに用いるためには、特に、組成３と６が重要である。
【００３３】
表４は、ドーパントとしてのウランにて置換されたセットの組成がDC電気抵抗に与える影響をMnにてドープされた類似の組成と比較して示す。
【００３４】
次に、上述の材料を用いて電磁放射用の焦電検出器を製造する方法について説明する。電気ポーリングの後に、ウェーハが、平坦化され（ラップされ）、２０〜２００μｍの厚さに研磨される。具体的な厚さはデバイスに要求される性能に依存する。次に、電極が付けられる。典型的には、上述のように、ウェーハの一方の面（裏面）にクロム／金の組合せが蒸着あるいはスパッタリングされ、他方の面（前面）に377Ω／平方なる表面抵抗率を持つニッケル／クロム合金の電極が付けられる。こちらの面（前面）が、デバイスが最終的に製造された段階で、検出すべき放射線に曝される。次に、ウェーハが、典型的には、一辺１００μｍ〜５ｍｍの正方形の検出器素子に切断され、これら素子が、高入力インピーダンスの増幅器と適当な電気バイアス回路を備えるパッケージ内に搭載される。このパッケージは、検出される放射線に対して透明な正面ウインドウを備えるように設計される。これに限定されるものではないが、典型的には、３μｍ〜１４μｍの波長の赤外線が検出され、ウインドウは、シリコンあるいはゲルマニウムの材質から形成され、この上に薄膜の放射波長選択フィルタが堆積される。
【００３５】
もう一つの実施例においては、焦電デバイスは、二次元に配列された複数の検出器素子から構成され、各素子に自身の増幅器が設けられ、全ての増幅器出力が一つのマルチプレクサ回路に結合され、これら全てが一片のシリコン上に集積される。この場合は、焦電セラミクスウェーハは、その上面に写真によって形成された多数の素子電極エリアを持ち、各素子が、増幅器の入力に、適当な相互接続技術、例えば、当業者において周知のフリップチップハイブリッド手法（例えば、半田バンプ、金バンプ、導電性エポキシバンプ）の一つを用いて接続される。
【００３６】
当業者においては理解できるように、上述の発明は、様々に修正できるものである。
【００３７】
【表１】
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【表２】
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【表３】
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【表４】
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【図面の簡単な説明】
【図１】  H.Ouchi、K.NaganoおよびS.Hayakawaによって上述の文献（Ouchi 1995）において述べられている組成、および上述の他の文献において述べられている他の組成を示すPZ-PT-PMN系の三相状態図である。
【図２】前述の式（４）にて規定される領域、および式（５）にて規定される領域を示すPZ-PT-PMN系の三相状態図である。
【図１】
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【図２】
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