本发明专利技术提供一种铁电薄膜形成用溶胶-凝胶液及铁电薄膜的形成方法。该铁电薄膜形成用溶胶-凝胶液含有PZT系化合物、含聚乙烯吡咯烷酮的粘度调整用高分子化合物及含N-甲基吡咯烷酮的有机掺杂剂，含有以氧化物换算计为17质量%以上的PZT系化合物，聚乙烯吡咯烷酮相对于所述PZT系化合物的摩尔比以单体换算计为，PZT系化合物:聚乙烯吡咯烷酮=1:0.1～0.5，所述溶胶-凝胶液中含3质量%～13质量%的N-甲基吡咯烷酮。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供一种。该铁电薄膜形成用溶胶-凝胶液含有PZT系化合物、含聚乙烯吡咯烷酮的粘度调整用高分子化合物及含N-甲基吡咯烷酮的有机掺杂剂，含有以氧化物换算计为17质量%以上的PZT系化合物，聚乙烯吡咯烷酮相对于所述PZT系化合物的摩尔比以单体换算计为，PZT系化合物:聚乙烯吡咯烷酮=1:0.1～0.5，所述溶胶-凝胶液中含3质量%～13质量%的N-甲基吡咯烷酮。【专利说明】
本专利技术涉及一种铁电薄膜形成用溶胶-凝胶液。具体而言，本专利技术涉及一种即便 使得通过CSD (Chemical Solution Deposition)法进行一次铁电薄膜形成用溶胶-凝胶 液的涂布的一层的厚度超过数l〇〇nm，也能够在预烧结、烧成之后获得无龟裂且致密的铁电 薄膜的铁电薄膜形成用溶胶-凝胶液。 本申请对2013年3月19日申请的日本专利申请第2013-056229号主张优先权， 并将其内容援用于此。
技术介绍
以往，在通过CSD法，例如溶胶-凝胶法在基板上形成PZT系铁电薄膜(简称"PZT 膜"）的情况下，当利用PZT系铁电薄膜形成用溶胶-凝胶液(简称"溶胶-凝胶液")进行一 次涂布以形成一层膜时，将膜厚限制在l〇〇nm左右。这是因为，在对厚度超过100nm的膜进 行预烧结、烧成时，PZT膜中所产生的拉伸应力在该膜中产生得不均匀，结果在膜中频繁产 生龟裂。因此，目前来讲，为了获得数μπι厚膜的PZT膜不得不使一层变得更薄且进行数十 次的涂布，同时还要反复进行预烧结、烧成。但是，所涉及的方法会使生产效率下降而增加 成膜成本。 因此，针对上述不良情况，提出如下溶胶-凝胶液：在用于溶胶-凝胶液的制备的 有机溶剂中使用丙二醇，可通过涂布一次溶胶-凝胶液来获得一层为200nm以上的厚膜(例 如参考日本特开2001-261338号公报(权利要求1、?段、表1))。并且，还 提出如下方法：通过在高浓度的溶胶-凝胶液中添加高分子来缓和成膜过程中所产生的拉 伸应力，使得可通过涂布一次溶胶-凝胶液获得的一层变得更厚(例如参考J Sol-Gel Sci Technol (2008)47:316-325)。 另外，在日本特表2001-521976号公报中公开有如下内容，即作为分散核/壳聚 合物粘合剂和铁氧体粉末而获得的喷墨印刷用墨组合物的溶剂之一使用N-甲基吡咯烷酮 (例如参考?段)。然而，日本特表2001-521976号公报中所公开的组合物 为喷墨印刷用组合物，通过所述核/壳聚合物粘合剂来提高耐蹭脏牢度。即与下述本专利技术 的溶胶-凝胶液的构成及目的完全不同。并且，日本特表2001-521976号公报中所公开的 组合物为由通过在溶剂中分散铁氧体粉末而获得的分散液构成的组合物，与由将金属醇盐 等用作原料的本专利技术的溶胶-凝胶构成的组合物相比，构成完全不同。 本专利技术人等发现，即使使用上述以往提出的溶胶-凝胶液，也很难制造具有无龟 裂且致密的膜结构并且实际应用中具备充分的特性的PZT膜。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种PZT系铁电薄膜形成用溶胶-凝胶液，其即使使得涂 布一次溶胶-凝胶液的一层的层厚超过数l〇〇nm，也能够在预烧结、烧成之后形成无龟裂且 致密的PZT膜。 本专利技术的第一观点为铁电薄膜形成用溶胶-凝胶液，其中，所述溶胶-凝胶液含有 PZT系化合物、含聚乙烯吡咯烷酮的粘度调整用高分子化合物；以及含N-甲基吡咯烷酮的 有机掺杂剂， 含有以氧化物换算计为17质量％以上的所述PZT系化合物，所述聚乙烯吡咯烷 酮相对于所述PZT系化合物的摩尔比以单体换算计为，PZT系化合物：聚乙烯吡咯烷酮 =1:0. 1?0. 5,并且所述溶胶-凝胶液中含3质量％?13质量％的所述N-甲基吡咯烷酮。 本专利技术的第二观点为基于第一观点的专利技术，其中，优选上述第一观点所述的铁电 薄膜形成用溶胶-凝胶液中所述聚乙烯吡咯烷酮的k值在15?90的范围内。 其中，k值为与分子量相关的粘性特性值，且为利用通过毛细管粘度计测定的相对 粘度值（25°C )，并根据下述Fikentscher公式计算的值。 k 值=(1. 51og nrel-l) / (0· 15 + 0· 003c) + (300clog nrel + (c + 1. 5clog nrel) 2) 1/2 / (0. 15c + 0. 003c2) ( nrel :聚乙烯吡咯烷酮水溶液相对于水的相对粘度（25°C )。c :聚乙烯吡咯烷酮 水溶液中的聚乙烯吡咯烷酮浓度（wt%)) 本专利技术的第三观点为使用第1 一观点或第二观点的铁电薄膜形成用溶胶-凝胶液 形成铁电薄膜的方法。 本专利技术的第1 一观点的铁电薄膜形成用溶胶-凝胶液含有PZT系化合物、含聚乙 烯吡咯烷酮的粘度调整用高分子化合物以及含作为极性溶剂的N-甲基吡咯烷酮的有机掺 杂剂， 含有以氧化物换算计为17质量％以上的所述PZT系化合物，所述聚乙烯吡咯烷 酮相对于所述PZT系化合物的摩尔比以单体换算计为，PZT系化合物：聚乙烯吡咯烷酮 =1:0. 1?0. 5,并且所述溶胶-凝胶液中含3质量％?13质量％的所述N-甲基吡咯烷酮。 本专利技术中通过上述溶胶-凝胶液的构成，能够在干燥过程中在膜中适当形成间隙，并有效 地从膜中去除伴随分解而产生的气体等，出于这种理由若在PZT系铁电薄膜的制造中使用 该溶胶-凝胶液，则能够制造具有无龟裂且致密的膜结构并且实际应用中具备充分的特性 的PZT膜。 本专利技术的第二观点的铁电薄膜形成用溶胶-凝胶液为基于第一观点的专利技术，由于 所述聚乙烯吡咯烷酮的k值在15?90的范围内，因此若在PZT系铁电薄膜的制造中使用 该溶胶-凝胶液，则能够制造具有无龟裂且致密的膜结构并且实际应用中具备充分的特性 的更良好的PZT膜。 通过本专利技术的第三观点的铁电薄膜的形成方法，能够制造具有无龟裂且致密的膜 结构并且实际应用中具备充分的特性的更良好的PZT膜。 【具体实施方式】 关于本实施方式所涉及的铁电薄膜形成用溶胶-凝胶液，以下以PZT系铁电薄膜 形成用溶胶-凝胶液（以下简称为"PZT溶胶-凝胶液"）为代表例进行说明。 本实施方式所涉及的PZT溶胶-凝胶液含有PZT系化合物、含聚乙烯吡咯烷酮 (PVP)的粘度调整用高分子化合物以及含N-甲基吡咯烷酮的有机掺杂剂，含有以氧化物换 算计为17质量％以上的所述PZT系化合物，所述聚乙烯吡咯烷酮相对于所述PZT系化合 物的摩尔比以单体换算计为，PZT系化合物：聚乙烯吡咯烷酮=1:0. 1?0. 5,并且所述溶 胶-凝胶液中含3质量％?13质量％的所述Ν-甲基吡咯烷酮。 首先，对本实施方式的ΡΖΤ溶胶-凝胶液的基本含有物即ΡΖΤ化合物、含聚乙烯吡 咯烷酮的粘度调整用高分子化合物、以及含Ν-甲基吡咯烷酮的有机掺杂剂进行说明。 ΡΖΤ系化合物包括ΡΖΤ以外的PLZT、PMnZT、PNbZT等化合物。ΡΖΤ系化合物的原料 优选有机基团经其氧原子或者氮原子与Pb、La、Zr及Ti的各金属元素键合的化合物。例 如，例不选自由金属醇盐、金属二醇络合物、金属三兀醇络合物、金属羧酸盐、金属β -二酮本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种铁电薄膜形成用溶胶‑凝胶液，其特征在于，含有：PZT系化合物；含聚乙烯吡咯烷酮的粘度调整用高分子化合物；以及含N‑甲基吡咯烷酮的有机掺杂剂，含有以氧化物换算计为17质量%以上的所述PZT系化合物，所述聚乙烯吡咯烷酮相对于所述PZT系化合物的摩尔比以单体换算计为，PZT系化合物:聚乙烯吡咯烷酮=1:0.1～0.5，所述溶胶‑凝胶液中含3质量%～13质量%的所述N‑甲基吡咯烷酮。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：土井利浩，樱井英章，曽山信幸，
申请(专利权)人：三菱综合材料株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP
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