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JP4147640B2 - Method for manufacturing composite titanium oxide film element unit - Google Patents
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Method for manufacturing composite titanium oxide film element unit Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンデンサーをはじめとして、赤外線や超音波などの検出器、また、インクジェット式記録ヘッド、マイクロポンプ等のアクチュエータや圧電ブザー、圧電スピーカーなどに使用される、水熱合成法により基板上の所望の位置に微細または精密に複合チタン酸化物薄膜を形成した複合チタン酸化物薄膜素子ユニット製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、通信機器、情報処理機器、AV、家電製品等の高性能化と小型化が進むのと並行して、それらの機器を構成する電子部品の小型化、軽量化が検討されており、薄膜化による性能向上が試みられている。
【0003】
しかしながら、従来のセラミックス研磨法による薄膜化では、所望の密度や組成は得られるものの、目的の厚み(3〜50μm)に形成するためには歩留まりが悪く極度のコストアップになるという課題があり、また、曲面状等の自由な形状に圧電結晶膜を形成するには適していない。
【0004】
また、スパッタリング法や、CVD法、蒸着法などの物理的蒸着法、ゾル−ゲル法等を用いて薄膜化することもできるが、これらの方法の場合、膜厚を厚くする場合の量産性に乏しいこと、また、製造工程中400℃以上の高温度を通過するため、基板材料が限定されるという課題がある。
【0005】
前記課題を解決する手段として、最近では200℃以下の低温環境下で、アルカリを含む溶液中熱処理による複合チタン酸化物膜形成法が盛んに検討されている。
【0006】
この方法は、例えば、日本セラミックス協会第15回電子材料研究討論会講演予稿集の「水熱合成法によるPZT結晶膜の作製とその電気特性」(発行日1995年10月2日)にあるように、チタン金属基板表面にPZT種結晶を析出させる種結晶形成プロセスと、次いで、PZT種結晶の上にさらにPZT結晶を析出・成長させる結晶成長プロセスからなるのが一般的である。
【0007】
特開平8−306980号公報は、水熱合成法で圧電素子ユニットを製造する方法を明らかにしている。ここに開示されている方法は、ステンレスなどのチタンを含まない基板上の所定の領域にチタンを含む膜を形成して、その領域にのみ圧電体膜を水熱法で形成しようとするものである。また、一方では、チタンを含む基板の上に、金、白金、イリジウムおよびテフロンの保護膜を形成し、チタンの露出している部分のみに圧電体膜を形成する方法も開示されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記特開平8−306980号公報に開示されている通りにチタンを含まない基板を使用しても、不要な部分に複合チタン酸化物の結晶が析出することがあり、種々問題がある。例えば、前記公報の実施例で使用されているステンレス基材は本発明で使用する熱アルカリ溶液に対し耐食性が劣り、クロムイオンの溶出が見られ、表面が劣化する。さらに、形成する複合チタン酸化物の膜厚みを増すために長時間反応、あるいは、繰り返し反応を行うと、劣化したステンレス基板表面全体へ複合チタン酸化物が付着成長し、目的とする細密なパターンが形成できない。
【0009】
また、チタンを含む基板の所定の領域に金、白金層などの保護膜を形成する方法では、保護膜が高価であり実用的でない。また、テフロン保護膜は、種形成・成長膜形成等の工程における昇降温を繰り返すと、基板材料との熱膨張の違いによる保護膜剥離が発生し、保護膜としての機能が損なわれパターンそのものが消失する。
【0010】
そこで、本発明はこのような問題を解決し、安価で容易に基板上の所定の領域に微細なパターンで複合チタン酸化物膜を形成した複合チタン酸化物薄膜素子ユニット製造方法を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、基板上に水熱法で選択的に複合チタン酸化物膜を形成する方法において、複合チタン酸化物膜を形成させないための基板および保護膜を鋭意検討し、本発明に至った。
【0013】
即ち、本発明は、基板上の所定領域に複合チタン酸化物層を有する酸化物膜素子ユニットの製造方法であって、表面がNi−P(リン含有率は3〜16重量%)である基板の所定領域にチタン層を形成し、該基板を、0.1mol/l〜8.0mol/lのアルカリ溶液中、鉛含有原料化合物が50mmol/l〜500mmol/l、ジルコニウム含有原料化合物が10mmol/l〜500mmol/l、チタン含有原料化合物が500mmol/l以下、ストロンチウムおよび/またはバリウム含有原料化合物が0.01mmol/l〜500mmol/lとなるように調製された混合溶液中に設置固定し、80〜200℃で反応させ、続いて、0.1mol/l〜8.0mol/lのアルカリ溶液中、鉛含有原料化合物が50mmol/l〜500mmol/l、ジルコニウム含有原料化合物が10mmol/l〜500mmol/l、および、チタン含有原料化合物が10mmol/l〜500mmol/lの条件で、80〜200℃で反応させることにより、前記チタン層上に複合チタン酸化物層を形成することを特徴とする複合チタン酸化物膜素子ユニットの製造方法に関する。
【0014】
また、本発明は、基板上の所定領域に複合チタン酸化物層を有する酸化物膜素子ユニットの製造方法であって、基板上にNi−P(リン含有率は3〜16重量%)の保護膜を形成し、前記保護膜上の所定領域にチタン層を形成し、該基板を、0.1mol/l〜8.0mol/lのアルカリ溶液中、鉛含有原料化合物が50mmol/l〜500mmol/l、ジルコニウム含有原料化合物が10mmol/l〜500mmol/l、チタン含有原料化合物が500mmol/l以下、ストロンチウムおよび/またはバリウム含有原料化合物が0.01mmol/l〜500mmol/lとなるように調製された混合溶液中に設置固定し、80〜200℃で反応させ、続いて、0.1mol/l〜8.0mol/lのアルカリ溶液中、鉛含有原料化合物が50mmol/l〜500mmol/l、ジルコニウム含有原料化合物が10mmol/l〜500mmol/l、および、チタン含有原料化合物が10mmol/l〜500mmol/lの条件で、80〜200℃で反応させることにより、前記チタン層上に複合チタン酸化物層を形成することを特徴とする複合チタン酸化物膜素子ユニットの製造方法に関する。
【0015】
また、本発明は、基板上の所定領域に複合チタン酸化物層を有する酸化物膜素子ユニットの製造方法であって、チタン基板の複合チタン酸化物膜を形成しない領域にNi−P(リン含有率は3〜16重量%)の保護膜を形成し、該基板を、0.1mol/l〜8.0mol/lのアルカリ溶液中、鉛含有原料化合物が50mmol/l〜500mmol/l、ジルコニウム含有原料化合物が10mmol/l〜500mmol/l、チタン含有原料化合物が500mmol/l以下、ストロンチウムおよび/またはバリウム含有原料化合物が0.01mmol/l〜500mmol/lとなるように調製された混合溶液中に設置固定し、80〜200℃で反応させ、続いて、0.1mol/l〜8.0mol/lのアルカリ溶液中、鉛含有原料化合物が50mmol/l〜500mmol/l、ジルコニウム含有原料化合物が10mmol/l〜500mmol/l、および、チタン含有原料化合物が10mmol/l〜500mmol/lの条件で、80〜200℃で反応させることにより、基板上の保護膜のない領域に選択的に複合チタン酸化物膜を形成することを特徴とする複合チタン酸化物膜素子ユニットの製造方法に関する。
【0016】
本発明における一実施態様としては、Ni−P(リン含有率は3〜16重量%)の保護膜を形成する方法がめっき法であることが好ましい。
【0017】
【発明の実施の形態】
本発明の、少なくとも表面の主成分がNi−P(ニッケルリン)である基板の所定の領域にチタンあるいはチタンを含む材料の膜を形成し、このチタンあるいはチタンを含む材料の膜の表面に選択的に、水熱法によって複合チタン酸化物層を形成する事を特徴とする複合チタン酸化物膜素子ユニットの製造方法について説明する。
【0018】
基板としては、少なくとも表面がNi−P(ニッケルリン)を主成分とする材料で構成されておればよく、Ni−P(ニッケルリン)を主成分とする基板あるいは、Ni−P以外の基板上にNi−Pを主成分とする膜を形成したものでもよい。その場合、基板としては、使用する用途に応じて、厚さ、材質など最適なものを選べばよい。例えばニッケル、チタン、銅、鉄等の金属や、それらの合金(ステンレスなど)が好適に使用される。また、導電性が確保できる構成であれば、基板としてポリマーやガラス・シリコン等も用いることが出来る。また、基板は平面状のものに限定されるものではない。NiとPは合計で80重量%以上含まれていればよい。
【0019】
基板の表面にNi−Pを主成分とする膜を形成する方法は、特に限定されないが、例えばメッキ法が好ましい。メッキ法で行なう場合は、まず、表面を清澄にしたあるいは前処理した基板を、次亜リン酸ナトリウムを還元剤とするニッケルメッキ浴へ対向電極と共に浸漬し、反応温度20℃以上、溶液pH=4〜11のもと、基板全面に所望の膜厚になるまでリンを含むニッケルメッキ保護膜を形成する。この保護膜の厚みは、複合チタン酸化物の結晶付着防止効果を発揮する厚み以上あれば良く、水熱反応の条件にもよるが、50nm以上が好ましい。また、このようにして形成したNi−P膜だけを単離し、電鋳ニッケルリン基板として使用することも可能である。Ni−P膜のリンの含有率は、高いほど複合チタン酸化物膜の析出を抑制する効果が高いので、リンの含有率が高いほうが好ましい。通常メッキ法で形成するNi−Pメッキのリンの含有率は、3〜16重量%程度であり、5重量%以上がより好ましい。
【0020】
次亜リン酸ナトリウムを還元剤として用いるニッケルメッキ浴としては、酸性無電解ニッケルメッキ浴、アルカリ性無電解ニッケルメッキ浴、低温無電解ニッケルメッキ浴などが挙げられ、基板の材質およびリン含有量により最適な組み合わせが選択できる。
【0021】
次いで、このリンを含むニッケル保護層上あるいは、Ni−P基板上に、所望の形状にチタンを含む層をパターニングする。チタンを含む層としては、Ti元素を含めばよく、金属Tiの他に、酸化チタン、Ti含有ペロブスカイト型セラミックスなどでもよい。前記チタン層の形成方法としては、スパッタリング法、真空蒸着法などの膜形成方法を挙げることができる。また、所望の形状にする方法としては、スパッタリング法や真空蒸着法にてチタン層を基板上へ形成する際にシャドウマスクを用いる方法や、基板全面にチタン層を形成した後、フォトリソグラフィーを用いて所望の形状に形成する方法を挙げることができる。チタン層の膜厚は0.01〜5μm、好ましくは0.1〜1.0μmが望ましい。
【0022】
パターニングされたチタン層上に複合チタン酸化物結晶を水熱法で以下のように形成する。複合チタン酸化物としては、ATiO3(ここで、Aは、Pb,Ba,Sr,Caの内少なくとも一つ)だけでなく、A(Zr,Ti)O3(ここで、Aは、Pb,Ba,Sr,Caの内少なくとも一つ)など、Tiを含むペロブスカイト型複合酸化物であればよい。
【0023】
水熱法は、膜を形成する元素を含む化合物をアルカリ水溶液中、加熱する事により、目的とする化合物を得る方法である。ペロブスカイト型複合酸化物の場合、上記のPb,Ba,Sr,Ca,Zr,Tiなどの構成元素を含むアルカリ水溶液中で、実用上80〜300℃程度の温度で加熱することにより、目的とする化合物を得る事ができる。ここでは、種結晶形成と結晶成長の2段階でPZT(チタン酸ジルコン酸鉛)および、Pbの一部をSrまたは、Baに置換した膜を形成する例について説明するが、1段反応、多段反応も使用できる。
【0024】
0.1mol/l〜8.0mol/lのアルカリ溶液中、鉛含有原料化合物が50mmol/l〜500mmol/l、ジルニウム含有原料化合物が10mmol/l〜500mmol/l、チタン含有原料化合物が0mmol/l〜500mmol/l、ストロンチウムおよび/またはバリウム含有原料化合物が0.01mmol/l〜500mmol/lとなるように調製された混合溶液中に基板を設置固定し、80〜200℃、好ましくは100〜160℃、さらに好ましくは120〜160℃で1分以上、好ましくは10分以上反応させ、パターニングされたチタン層上に初期結晶層を形成する。このとき、保護膜であるリンを含むニッケルメッキ膜は前記反応溶液に対する高い耐食性を有するため、反応を起こさず、チタン層にのみ複合チタン酸化物種結晶が形成されることになる。
【0025】
次いで、0.1mol/l〜8.0mol/lのアルカリ溶液中、鉛含有原料化合物が50mmol/l〜500mmol/l、ジルニウム含有原料化合物が10mmol/l〜500mmol/l、および、チタン含有原料化合物が10mmol/l〜500mmol/lの条件で、80〜200℃、好ましくは100〜160℃、さらに好ましくは120〜160℃で1分以上、好ましくは10分以上反応させ、結晶成長層を形成する複合チタン酸化物結晶膜が製造される。この反応においても、前述同様、基板保護膜であるリンを含むニッケルメッキ膜は高い耐食性のため、原料溶液とは反応せず、保護膜上への結晶付着成長は見られない。したがって、複合チタン酸化物結晶が正確にパターン形成されることになる。さらに、結晶成長反応を繰り返すことで複合チタン酸化物の膜厚みが制御できる。
【0026】
本発明において水熱反応に使用される鉛、ジルコニウム、チタン、ストロンチウム、およびバリウムの構成元素を含有する化合物としては塩化物、オキシ塩化物、硝酸塩、水酸化物、酸化物等が好ましい。また、アルカリ化合物としては、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属水酸化物が挙げられる。
【0027】
本発明の具体例を以下に詳述する。基板として例えばニッケル基板を用い、まず、前記基板表面に次亜リン酸ナトリウムを還元剤として用いるニッケルメッキによるリンを含むニッケルメッキ保護層を形成する。前記保護層上にスパッタリング法により、チタン基礎層を上面に形成し、そのチタン層をフォトリソグラフィ技術によって所望の形状にパターン形成する。次いで、前記パターニングされたチタン層にアルカリ溶液中水熱反応するにより初期複合チタン酸化物結晶層を形成し、さらに、アルカリ溶液中水熱反応することにより、細密・正確にパターン形成した、誘電率、誘電損失、圧電定数等の電気特性の改善された複合チタン酸化物結晶膜を製造する。
【0028】
まず、基板上へのメッキによる保護膜の形成は、例えば次のように行なう。塩化ニッケル30g/l、クエン酸ナトリウム15g/l、酢酸ナトリウム5g/l、次亜リン酸ナトリウム10g/l、Pbイオン2ppmの酸性無電解ニッケルメッキ浴を調製し、pH=4.2、60〜90℃、10〜15分間の条件で基板上にニッケルメッキ保護膜の形成を行う。この時のリンを含むニッケル保護膜の厚みは0.5〜2.0μm程度である。
【0029】
次に、前記保護膜を形成した基板上にスパッタリングによるチタン層を形成した後、フォトリソグラフィー技術を用いて所望の形状に形成する。このチタン層厚みは0.1〜1μm程度である。
【0030】
次に、初期結晶層を形成するために、0.1mol/l〜8.0mol/lのアルカリ溶液中、鉛含有原料化合物が50mmol/l〜500mmol/l、ジルニウム含有原料化合物が10mmol/l〜500mmol/l、チタン含有原料化合物が0mmol/l〜500mmol/l、ストロンチウムおよび/またはバリウム含有原料化合物が0.01mmol/l〜500mmol/lとなるように調製された混合溶液中に基板を設置固定し、80〜200℃、好ましくは100〜160℃、さらに好ましくは120〜160℃で1分以上、好ましくは10分以上反応させ、パターニングチタン層上に初期結晶層を形成する。この時の初期複合チタン酸化物結晶層の厚みは、0.05〜2.0μmとなっている。
【0031】
次に、結晶成長させるため、0.1mol/l〜8.0mol/lのアルカリ溶液中、鉛含有原料化合物が50mmol/l〜500mmol/l、ジルニウム含有原料化合物が10mmol/l〜500mmol/l、および、チタン含有原料化合物が10mmol/l〜500mmol/lの条件で、80〜200℃、好ましくは100〜160℃、さらに好ましくは120〜160℃で1分以上、好ましくは10分以上反応させ、結晶成長層を形成する複合チタン酸化物結晶膜が製造される。水熱反応における加熱方法は湯浴や電気炉等による。その後、一般的な洗浄を行う。例えば、純水中で超音波洗浄を行い、100〜200℃で2時間以上乾燥させる。洗浄には酢酸等の有機酸、硝酸、硫酸等の使用もできる。
【0032】
こうして形成された圧電結晶膜の組成は、初期結晶層の第一層はチタン酸鉛、ジルコン酸鉛、チタン酸ストロンチウムおよび、またはチタン酸バリウム、ジルコン酸ストロンチウムおよび、またはジルコン酸バリウム、の固溶体からなる複合酸化物である。初期結晶層の上に成長したPZT系圧電結晶膜の組成はPbZrxTi1-x3(ただし、0<x<1である)からなっている。
【0033】
本発明で得られるPZT系圧電結晶膜を素子化する場合に使用される電極としては、特に限定されないが、コストや量産性を考慮し、最適なものが選定される。例えば、無電解メッキ法によるニッケル、焼き付けタイプの銀などがある。その他、蒸着によるアルミニウム、スパッタリング法による白金、金、ニッケル等も用いられる。なお、基板に樹脂を用いた場合には、高温に加熱できないので焼き付けタイプの銀電極は温度に注意する必要がある。
【0034】
次に、少なくともチタンあるいはチタンを含む材料からなる基板の表面の複合チタン酸化物膜を形成しない領域に、Ni−P(ニッケルリン)の保護膜を形成して、基板上の保護膜のない領域に選択的に複合チタン酸化物薄膜形成する方法について説明する。
【0035】
この場合の基板としては、少なくとも表面に種結晶の析出の核となるTiを含む基板であればよく、Ti金属板そのものでもよい。この基板上の複合チタン酸化物膜を形成しない領域に、例えば、先に示したメッキ法でNi−Pの保護膜を形成する。所定の領域にメッキをする方法としては、マスキングなどの方法がある。次に、先に示したように水熱法により複合チタン酸化物膜の種結晶、およびその成長層を形成すると、Ni−Pの保護膜の上には、膜は形成されず、所定のパターンの複合チタン酸化物膜が形成でき、本発明の複合チタン酸化物膜素子ユニットが得られる。これに、前記の方法で電極を形成する事により、圧電素子、コンデンサなど、様々な用途に使用できる。
【0036】
【実施例】
以下、本発明の具体的実施例についてさらに詳述する。
【0037】
実施例1
塩化ニッケル30g/l、クエン酸ナトリウム15g/l、酢酸ナトリウム5g/l、次亜リン酸ナトリウム10g/l、硝酸鉛2mg/lの酸性無電解ニッケルメッキ浴を調製し、pH=4.2、90℃、10分間の条件で、20μmのステンレス基板全面にニッケルメッキ保護膜の形成を行った。この時のリンを含むニッケル保護膜の厚みは1.0μmの均一なメッキ膜であった。この保護膜の組成は、X線分析の結果、Ni90.6重量%、P8.9重量%、Na0.5重量%であった。
【0038】
次に、前記保護膜を形成した基板上面にスパッタリングによりチタン層を形成した後、フォトリソグラフィー技術を用いて所望の形状に形成した。このチタン層厚みは0.5μmであった。
【0039】
このようにしてパターニングした基板のチタン層に初期PZT結晶層を形成するため、反応原料投入量をPb(NO32水溶液150mmol/l、Sr(NO32水溶液50mmol/l、ZrOCl2水溶液75mmol/l、TiCl4水溶液25mmol/l、およびKOH水溶液4.15mol/lとし、該混合溶液中に前記保護膜付き基板を設置固定して通常の撹拌操作の下、150℃で4時間の熱処理反応を行った。この工程で生成した初期結晶層の組成はPbxSr1ーxZryTi1-yO3(ただし、0<x<1、0<y<1である。)であった。
【0040】
このようにして得られた初期結晶層に結晶成長のための反応原料投入量をPb(NO32水溶液330mmol/l、ZrOCl2水溶液150mmol/l、TiCl4水溶液150mmol/l、およびKOH水溶液5.06mol/lとし、該混合溶液中に初期PZT結晶層を系した保護膜付き基板を設置固定して通常の撹拌操作の下、130℃で4時間の熱処理反応を行った。この工程を3回繰り返し膜厚を10μmとした。その後、純水中で超音波洗浄を3分間×2回行い、100℃で12時間乾燥を行った。
【0041】
得られたPZT系圧電結晶成長膜層の組成はPbZrxTi1-x3(ただし、0<x<1である。)であった。得られた複合チタン酸化物膜素子ユニットの表面状態を図1に示す。図1の黒く見える部分はNi−P保護膜の領域であり、白く見える部分はTi上に形成された複合チタン酸化物膜である。保護膜上に付着結晶粒子は見られず、細密で正確にパターン形成されていることが分かる。
【0042】
比較例1
実施例1において、ニッケルリンメッキを行なう事なく、それ以外は、実施例1と同様に20μmのステンレス基板の所定の領域にTi層を形成し、PZT薄膜を形成した。得られた複合チタン酸化物膜素子ユニットの表面状態を図2に示す。目的とするパターンは、実施例1と同一であるが、Tiを形成していないステンレス基板表面にもPZT膜が形成され、全面に複合チタン酸化物膜が形成され、精密なパターンが形成できないことがわかる。
【0043】
比較例2
実施例1において、ニッケルリンメッキの代わりに、以下のようにしてニッケルメッキを行ない、他は実施例1と同様にTiを形成し、PZT膜を形成した。ニッケルメッキは次のようにして行なった。塩化ニッケル0.02mol/l、酒石酸ナトリウム0.02mol/l、ヒドラジン1mol/lのヒドラジンを還元剤とするニッケルメッキ浴を調整し、pH=10、温度95℃、30分間の条件で、20μmのステンレス箔全面にニッケルメッキ保護膜を形成した。ニッケル保護膜の厚みは1.5μmの均一なメッキ膜であった。この保護膜の組成は、X線分析の結果、Ni 98.4重量%、N 1.6重量%であった。得られた複合チタン酸化物膜素子ユニットの表面状態を図3に示す。ステンレス基板上に直接形成するよりも保護膜上へのPZT結晶の析出量は少ないが、部分的に析出が見られ、精密なパターンが形成できないことがわかる。
【0044】
【発明の効果】
基板上の所定の領域に微細なパターンで複合チタン酸化物膜を形成して複合チタン酸化物薄膜素子ユニットを得るに際し、白金、金などの高価な保護膜を使用する事なく、また、テフロンなどのような剥離の問題もなく、さらに、厳しい条件でも、保護膜上に複合チタン酸化物の析出がなく、精密なパターンで基板上に複合チタン酸化物膜を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1で得られたNi−P保護膜を有する基板上にPZT薄膜を形成した複合チタン酸化物膜素子ユニットの表面状態を示す図面に代わる写真である。
【図2】比較例1で得られたNi−P保護膜を有しない基板上にPZT薄膜を形成した複合チタン酸化物膜素子ユニットの表面状態を示す図面に代わる写真である。
【図3】比較例2で得られたNi保護膜を有する基板上にPZT薄膜を形成した複合チタン酸化物膜素子ユニットの表面状態を示す図面に代わる写真である。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention uses a hydrothermal synthesis method, such as a condenser, a detector such as an infrared ray and an ultrasonic wave, an ink jet recording head, an actuator such as a micropump, a piezoelectric buzzer, a piezoelectric speaker, etc. The present invention relates to a method of manufacturing a composite titanium oxide thin film element unit in which a composite titanium oxide thin film is finely or precisely formed at a desired position.
[0002]
[Prior art]
In recent years, as the performance and miniaturization of communication equipment, information processing equipment, AV, home appliances, etc. have progressed, the miniaturization and weight reduction of electronic components constituting these equipment are being studied. Attempts have been made to improve performance by making it easier.
[0003]
However, although the desired density and composition can be obtained by thinning by the conventional ceramic polishing method, there is a problem that the yield is poor and the cost is extremely increased to form the target thickness (3 to 50 μm). Further, it is not suitable for forming a piezoelectric crystal film in a free shape such as a curved surface.
[0004]
In addition, the film can be thinned using a sputtering method, a physical vapor deposition method such as a CVD method or a vapor deposition method, a sol-gel method, etc., but in the case of these methods, the mass productivity is increased when the film thickness is increased. In addition, there is a problem that the substrate material is limited because it passes through a high temperature of 400 ° C. or higher during the manufacturing process.
[0005]
As means for solving the above problems, recently, a method of forming a composite titanium oxide film by heat treatment in a solution containing an alkali under a low temperature environment of 200 ° C. or less has been actively studied.
[0006]
This method can be found in, for example, “Preparation of PZT crystal film by hydrothermal synthesis and its electrical properties” (published on October 2, 1995) in the 15th electronic materials research discussion proceedings collection of Japan Ceramic Society. In general, the process consists of a seed crystal formation process in which a PZT seed crystal is deposited on the surface of the titanium metal substrate, and a crystal growth process in which a PZT crystal is further deposited and grown on the PZT seed crystal.
[0007]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-306980 discloses a method for manufacturing a piezoelectric element unit by a hydrothermal synthesis method. In the method disclosed herein, a film containing titanium is formed in a predetermined region on a substrate that does not contain titanium, such as stainless steel, and a piezoelectric film is formed only in that region by a hydrothermal method. is there. On the other hand, a method is also disclosed in which a protective film of gold, platinum, iridium and Teflon is formed on a substrate containing titanium, and a piezoelectric film is formed only on a portion where titanium is exposed.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, even if a substrate containing no titanium is used as disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-306980, crystals of the composite titanium oxide may be deposited in unnecessary portions, causing various problems. For example, the stainless steel substrate used in the examples of the above publication is inferior in corrosion resistance to the hot alkaline solution used in the present invention, elution of chromium ions is observed, and the surface is deteriorated. Furthermore, if the reaction is repeated for a long time or repeatedly to increase the film thickness of the composite titanium oxide to be formed, the composite titanium oxide adheres and grows over the entire surface of the deteriorated stainless steel substrate, and the desired fine pattern is formed. It cannot be formed.
[0009]
Further, in a method of forming a protective film such as a gold or platinum layer in a predetermined region of a substrate containing titanium, the protective film is expensive and not practical. In addition, if the Teflon protective film is repeatedly heated and lowered in steps such as seed formation and growth film formation, the protective film peels off due to the difference in thermal expansion from the substrate material, and the function as the protective film is impaired and the pattern itself is lost. Disappear.
[0010]
Accordingly, the present invention provides a method for manufacturing a composite titanium oxide thin film element unit in which such a problem is solved and a composite titanium oxide film is formed in a predetermined pattern on a substrate with a fine pattern easily and inexpensively. With the goal.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In the method of selectively forming a composite titanium oxide film on a substrate by a hydrothermal method, the present inventors have intensively studied a substrate and a protective film for preventing the composite titanium oxide film from being formed, and led to the present invention. It was.
[0013]
That is, the present invention is a method for manufacturing an oxide film element unit having a composite titanium oxide layer in a predetermined region on a substrate, the surface of which is Ni-P (phosphorus content is 3 to 16% by weight). A titanium layer is formed in a predetermined region of the substrate, and the substrate is mixed in an alkaline solution of 0.1 mol / l to 8.0 mol / l with a lead-containing raw material compound of 50 mmol / l to 500 mmol / l and a zirconium-containing raw material compound of 10 mmol / l. 1 to 500 mmol / l, a titanium-containing raw material compound is 500 mmol / l or less , and a strontium and / or barium-containing raw material compound is 0.01 mmol / l to 500 mmol / l. The reaction is carried out at ˜200 ° C., and subsequently, the lead-containing raw material compound is 50 mmol in an alkaline solution of 0.1 mol / l to 8.0 mol / l. / L to 500 mmol / l, zirconium-containing raw material compound is 10 mmol / l to 500 mmol / l, and titanium-containing raw material compound is 10 mmol / l to 500 mmol / l. The present invention relates to a method for producing a composite titanium oxide film element unit, wherein a composite titanium oxide layer is formed on the layer.
[0014]
The present invention also relates to a method for manufacturing an oxide film element unit having a composite titanium oxide layer in a predetermined region on a substrate, and protecting Ni—P (phosphorus content is 3 to 16 wt%) on the substrate. A film is formed, a titanium layer is formed in a predetermined region on the protective film, and the substrate is mixed with a lead-containing raw material compound in an alkaline solution of 0.1 mol / l to 8.0 mol / l in an amount of 50 mmol / l to 500 mmol / l. l, the zirconium-containing raw material compound was prepared to be 10 mmol / l to 500 mmol / l, the titanium-containing raw material compound was 500 mmol / l or less , and the strontium and / or barium-containing raw material compound was prepared to be 0.01 mmol / l to 500 mmol / l. Installed and fixed in a mixed solution, reacted at 80 to 200 ° C., and subsequently contained lead in an alkaline solution of 0.1 mol / l to 8.0 mol / l The reaction is carried out at 80 to 200 ° C. under conditions of 50 mmol / l to 500 mmol / l of the starting compound, 10 mmol / l to 500 mmol / l of the zirconium-containing raw material compound, and 10 mmol / l to 500 mmol / l of the titanium-containing raw material compound. The present invention relates to a method for manufacturing a composite titanium oxide film element unit, wherein a composite titanium oxide layer is formed on the titanium layer.
[0015]
The present invention also relates to a method of manufacturing an oxide film element unit having a composite titanium oxide layer in a predetermined region on a substrate. The rate is 3 to 16% by weight), and the substrate is mixed in an alkaline solution of 0.1 mol / l to 8.0 mol / l with a lead-containing raw material compound of 50 mmol / l to 500 mmol / l and containing zirconium. In a mixed solution prepared such that the raw material compound is 10 mmol / l to 500 mmol / l, the titanium-containing raw material compound is 500 mmol / l or less , and the strontium and / or barium-containing raw material compound is 0.01 mmol / l to 500 mmol / l. Installation and fixation, reaction at 80 to 200 ° C., followed by lead-containing raw material in 0.1 mol / l to 8.0 mol / l alkaline solution By reacting at 80-200 ° C. under conditions of 50 mmol / l to 500 mmol / l of the compound, 10 mmol / l to 500 mmol / l of the zirconium-containing raw material compound, and 10 mmol / l to 500 mmol / l of the titanium-containing raw material compound. The present invention also relates to a method for manufacturing a composite titanium oxide film element unit, wherein a composite titanium oxide film is selectively formed in a region without a protective film on a substrate.
[0016]
In one embodiment of the present invention, the method of forming a protective film of Ni-P (phosphorus content is 3 to 16% by weight) is preferably a plating method.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the present invention, a film of titanium or a material containing titanium is formed on a predetermined region of the substrate whose main component is at least Ni-P (nickel phosphorus), and the surface of the film of titanium or a material containing titanium is selected. In particular, a method for manufacturing a composite titanium oxide film element unit, characterized in that a composite titanium oxide layer is formed by a hydrothermal method, will be described.
[0018]
As the substrate, it is sufficient that at least the surface is made of a material containing Ni—P (nickel phosphorus) as a main component. On a substrate other than Ni—P (nickel phosphorus) or a substrate other than Ni—P. Further, a film mainly composed of Ni-P may be formed. In that case, an optimum substrate such as a thickness and a material may be selected as the substrate depending on the application to be used. For example, metals such as nickel, titanium, copper and iron, and alloys thereof (stainless steel, etc.) are preferably used. In addition, a polymer, glass, silicon, or the like can be used as the substrate as long as the conductivity can be secured. Further, the substrate is not limited to a planar one. Ni and P should just be contained 80 weight% or more in total.
[0019]
A method for forming a film containing Ni-P as a main component on the surface of the substrate is not particularly limited. For example, a plating method is preferable. When the plating method is used, first, a substrate whose surface has been clarified or pretreated is immersed in a nickel plating bath using sodium hypophosphite as a reducing agent together with a counter electrode, a reaction temperature of 20 ° C. or higher, and a solution pH = Under 4 to 11, a nickel plating protective film containing phosphorus is formed on the entire surface of the substrate until a desired film thickness is obtained. The thickness of this protective film should just be more than the thickness which exhibits the crystal adhesion prevention effect of composite titanium oxide, and although depending on the conditions of a hydrothermal reaction, 50 nm or more is preferable. It is also possible to isolate only the Ni-P film formed in this way and use it as an electroformed nickel phosphorus substrate. The higher the phosphorus content in the Ni-P film, the higher the effect of suppressing the precipitation of the composite titanium oxide film, so the higher the phosphorus content is preferable. The content of phosphorus in Ni—P plating usually formed by a plating method is about 3 to 16% by weight, and more preferably 5% by weight or more.
[0020]
Nickel plating baths that use sodium hypophosphite as the reducing agent include acidic electroless nickel plating baths, alkaline electroless nickel plating baths, and low-temperature electroless nickel plating baths, which are optimal depending on the substrate material and phosphorus content. Various combinations can be selected.
[0021]
Next, a layer containing titanium in a desired shape is patterned on the nickel protective layer containing phosphorus or the Ni-P substrate. The layer containing titanium may contain Ti element, and in addition to metal Ti, titanium oxide, Ti-containing perovskite ceramics, or the like may be used. Examples of the method for forming the titanium layer include film forming methods such as sputtering and vacuum deposition. In addition, as a method for obtaining a desired shape, a method using a shadow mask when forming a titanium layer on the substrate by sputtering or vacuum deposition, or photolithography after forming a titanium layer on the entire surface of the substrate is used. And a method of forming the desired shape. The thickness of the titanium layer is 0.01 to 5 μm, preferably 0.1 to 1.0 μm.
[0022]
A composite titanium oxide crystal is formed on the patterned titanium layer by the hydrothermal method as follows. The composite titanium oxide includes not only ATiO 3 (where A is at least one of Pb, Ba, Sr, and Ca), but also A (Zr, Ti) O 3 (where A is Pb, Any perovskite complex oxide containing Ti, such as at least one of Ba, Sr, and Ca, may be used.
[0023]
The hydrothermal method is a method for obtaining a target compound by heating a compound containing an element for forming a film in an alkaline aqueous solution. In the case of a perovskite type complex oxide, the target is obtained by heating at a temperature of about 80 to 300 ° C. practically in an alkaline aqueous solution containing the constituent elements such as Pb, Ba, Sr, Ca, Zr and Ti. A compound can be obtained. Here, an example of forming a film in which PZT (lead zirconate titanate) and a part of Pb are replaced with Sr or Ba in two stages of seed crystal formation and crystal growth will be described. A reaction can also be used.
[0024]
In an alkaline solution of 0.1 mol / l to 8.0 mol / l, the lead-containing raw material compound is 50 mmol / l to 500 mmol / l, the zirconium-containing raw material compound is 10 mmol / l to 500 mmol / l, and the titanium-containing raw material compound is 0 mmol / l. The substrate is placed and fixed in a mixed solution prepared so that the raw material compound containing ~ 500 mmol / l, strontium and / or barium is 0.01 mmol / l to 500 mmol / l, and 80 to 200 ° C, preferably 100 to 160 The initial crystal layer is formed on the patterned titanium layer by reacting at 120 ° C., more preferably 120 to 160 ° C. for 1 minute or longer, preferably 10 minutes or longer. At this time, the nickel plating film containing phosphorus, which is a protective film, has high corrosion resistance to the reaction solution, so that no reaction occurs and a composite titanium oxide seed crystal is formed only on the titanium layer.
[0025]
Next, in an alkaline solution of 0.1 mol / l to 8.0 mol / l, the lead-containing raw material compound is 50 mmol / l to 500 mmol / l, the zirconium-containing raw material compound is 10 mmol / l to 500 mmol / l, and the titanium-containing raw material compound Is reacted at 80 to 200 ° C., preferably 100 to 160 ° C., more preferably 120 to 160 ° C. for 1 minute or more, preferably 10 minutes or more under the condition of 10 mmol / l to 500 mmol / l to form a crystal growth layer A composite titanium oxide crystal film is produced. Also in this reaction, as described above, the nickel-plated film containing phosphorus, which is a substrate protective film, has high corrosion resistance, and thus does not react with the raw material solution, and no crystal growth on the protective film is observed. Therefore, the composite titanium oxide crystal is accurately patterned. Furthermore, the film thickness of the composite titanium oxide can be controlled by repeating the crystal growth reaction.
[0026]
As the compound containing the constituent elements of lead, zirconium, titanium, strontium, and barium used in the hydrothermal reaction in the present invention, chloride, oxychloride, nitrate, hydroxide, oxide and the like are preferable. Examples of the alkali compound include alkali metal hydroxides such as sodium hydroxide and potassium hydroxide.
[0027]
Specific examples of the present invention are described in detail below. For example, a nickel substrate is used as a substrate. First, a nickel plating protective layer containing phosphorus by nickel plating using sodium hypophosphite as a reducing agent is formed on the surface of the substrate. A titanium base layer is formed on the protective layer by sputtering, and the titanium layer is patterned into a desired shape by photolithography. Next, an initial composite titanium oxide crystal layer is formed on the patterned titanium layer by hydrothermal reaction in an alkaline solution, and further finely and accurately patterned by hydrothermal reaction in an alkaline solution. A composite titanium oxide crystal film having improved electrical characteristics such as dielectric loss and piezoelectric constant is manufactured.
[0028]
First, a protective film is formed by plating on a substrate, for example, as follows. An acidic electroless nickel plating bath of nickel chloride 30 g / l, sodium citrate 15 g / l, sodium acetate 5 g / l, sodium hypophosphite 10 g / l, Pb ion 2 ppm is prepared, pH = 4.2, 60- A nickel plating protective film is formed on the substrate at 90 ° C. for 10 to 15 minutes. The thickness of the nickel protective film containing phosphorus at this time is about 0.5 to 2.0 μm.
[0029]
Next, after forming a titanium layer by sputtering on the substrate on which the protective film has been formed, it is formed into a desired shape using a photolithography technique. The thickness of this titanium layer is about 0.1 to 1 μm.
[0030]
Next, in order to form an initial crystal layer, a lead-containing raw material compound is 50 mmol / l to 500 mmol / l, and a zirconium-containing raw material compound is 10 mmol / l to 0.1 mol / l to 8.0 mol / l in an alkaline solution. The substrate is placed and fixed in a mixed solution prepared so as to be 500 mmol / l, the titanium-containing raw material compound is 0 mmol / l to 500 mmol / l, and the strontium and / or barium-containing raw material compound is 0.01 mmol / l to 500 mmol / l. And reacting at 80 to 200 ° C., preferably 100 to 160 ° C., more preferably 120 to 160 ° C. for 1 minute or more, preferably 10 minutes or more to form an initial crystalline layer on the patterned titanium layer. The thickness of the initial composite titanium oxide crystal layer at this time is 0.05 to 2.0 μm.
[0031]
Next, in order to grow crystals, in a 0.1 mol / l to 8.0 mol / l alkaline solution, the lead-containing raw material compound is 50 mmol / l to 500 mmol / l, the zirconium-containing raw material compound is 10 mmol / l to 500 mmol / l, And the titanium-containing raw material compound is reacted at 80 to 200 ° C., preferably 100 to 160 ° C., more preferably 120 to 160 ° C. for 1 minute or more, preferably 10 minutes or more, under the conditions of 10 mmol / l to 500 mmol / l. A composite titanium oxide crystal film forming a crystal growth layer is manufactured. The heating method in the hydrothermal reaction is based on a hot water bath or an electric furnace. Thereafter, general cleaning is performed. For example, ultrasonic cleaning is performed in pure water and dried at 100 to 200 ° C. for 2 hours or more. For washing, an organic acid such as acetic acid, nitric acid, sulfuric acid or the like can be used.
[0032]
The composition of the piezoelectric crystal film thus formed is such that the first layer of the initial crystal layer is a solid solution of lead titanate, lead zirconate, strontium titanate and / or barium titanate, strontium zirconate and / or barium zirconate. A composite oxide. The composition of the PZT-based piezoelectric crystal film grown on the initial crystal layer PbZr x Ti 1-x O 3 ( however, 0 <x <1) is made from.
[0033]
The electrode used when the PZT-based piezoelectric crystal film obtained in the present invention is made into an element is not particularly limited, but an optimum electrode is selected in consideration of cost and mass productivity. For example, there are nickel by electroless plating and silver of baking type. In addition, aluminum by vapor deposition, platinum, gold, nickel, etc. by sputtering are also used. In addition, when resin is used for the substrate, it is necessary to pay attention to the temperature of the baking type silver electrode because it cannot be heated to a high temperature.
[0034]
Next, a region without a protective film on the substrate is formed by forming a protective film of Ni-P (nickel phosphorus) in a region where a composite titanium oxide film is not formed on the surface of the substrate made of at least titanium or a material containing titanium. A method for selectively forming a composite titanium oxide thin film will be described.
[0035]
The substrate in this case may be a substrate containing Ti as a nucleus for precipitation of seed crystals on the surface, or a Ti metal plate itself. In the region where the composite titanium oxide film is not formed on the substrate, for example, a Ni—P protective film is formed by the plating method described above. As a method for plating a predetermined region, there is a method such as masking. Next, when the seed crystal of the composite titanium oxide film and the growth layer thereof are formed by the hydrothermal method as described above, no film is formed on the Ni-P protective film, and a predetermined pattern is formed. Thus, the composite titanium oxide film element unit of the present invention can be obtained. In addition, by forming an electrode by the above-described method, it can be used for various applications such as a piezoelectric element and a capacitor.
[0036]
【Example】
Hereinafter, specific examples of the present invention will be described in more detail.
[0037]
Example 1
Prepare an acidic electroless nickel plating bath of nickel chloride 30 g / l, sodium citrate 15 g / l, sodium acetate 5 g / l, sodium hypophosphite 10 g / l, lead nitrate 2 mg / l, pH = 4.2, A nickel plating protective film was formed on the entire surface of the 20 μm stainless steel substrate at 90 ° C. for 10 minutes. At this time, the thickness of the nickel protective film containing phosphorus was a uniform plating film having a thickness of 1.0 μm. As a result of X-ray analysis, the composition of this protective film was 90.6% by weight of Ni, 8.9% by weight of P, and 0.5% by weight of Na.
[0038]
Next, a titanium layer was formed by sputtering on the upper surface of the substrate on which the protective film was formed, and then formed into a desired shape using a photolithography technique. The titanium layer thickness was 0.5 μm.
[0039]
In order to form the initial PZT crystal layer on the titanium layer of the substrate thus patterned, the reaction raw material input amount was 150 mmol / l Pb (NO 3 ) 2 aqueous solution, 50 mmol / l Sr (NO 3 ) 2 aqueous solution, ZrOCl 2 aqueous solution. 75 mmol / l, TiCl 4 aqueous solution 25 mmol / l, and KOH aqueous solution 4.15 mol / l. The substrate with the protective film was placed and fixed in the mixed solution, and heat treatment was performed at 150 ° C. for 4 hours under normal stirring operation. Reaction was performed. The composition of the initial crystal layer generated in this step is Pb x Sr 1 over x Zr y Ti 1-y O3 ( provided that 0 <x <1,0 <y < 1.) Was.
[0040]
The reaction raw material input amount for crystal growth in the initial crystalline layer thus obtained was 330 mmol / l Pb (NO 3 ) 2 aqueous solution, 150 mmol / l ZrOCl 2 aqueous solution, 150 mmol / l TiCl 4 aqueous solution, and 5 KOH aqueous solution 5 The substrate with a protective film based on the initial PZT crystal layer was placed and fixed in the mixed solution, and a heat treatment reaction was performed at 130 ° C. for 4 hours under a normal stirring operation. This process was repeated 3 times to obtain a film thickness of 10 μm. Thereafter, ultrasonic cleaning in pure water was performed twice for 3 minutes, and drying was performed at 100 ° C. for 12 hours.
[0041]
The composition of the obtained PZT-based piezoelectric crystal growth film layer was PbZr x Ti 1-x O 3 (where 0 <x <1). The surface state of the obtained composite titanium oxide film element unit is shown in FIG. The portion that appears black in FIG. 1 is a region of the Ni-P protective film, and the portion that appears white is a composite titanium oxide film formed on Ti. It can be seen that no adhered crystal particles are seen on the protective film, and the pattern is finely and accurately formed.
[0042]
Comparative Example 1
In Example 1, a Ti layer was formed in a predetermined region of a 20 μm stainless steel substrate in the same manner as in Example 1 except that nickel phosphorus plating was not performed, and a PZT thin film was formed. The surface state of the obtained composite titanium oxide film element unit is shown in FIG. The target pattern is the same as in Example 1, but the PZT film is formed on the surface of the stainless steel substrate on which Ti is not formed, the composite titanium oxide film is formed on the entire surface, and the precise pattern cannot be formed. I understand.
[0043]
Comparative Example 2
In Example 1, instead of nickel phosphorus plating, nickel plating was performed as follows, and Ti was formed in the same manner as in Example 1 except that a PZT film was formed. Nickel plating was performed as follows. Nickel chloride 0.02 mol / l, sodium tartrate 0.02 mol / l, hydrazine 1 mol / l hydrazine is used as a reducing agent, and a nickel plating bath is prepared. A nickel plating protective film was formed on the entire surface of the stainless steel foil. The thickness of the nickel protective film was a uniform plating film having a thickness of 1.5 μm. As a result of X-ray analysis, the composition of this protective film was 98.4 wt% Ni and 1.6 wt% N. The surface state of the obtained composite titanium oxide film element unit is shown in FIG. Although the amount of PZT crystal deposited on the protective film is smaller than that formed directly on the stainless steel substrate, it can be seen that partial precipitation is observed and a precise pattern cannot be formed.
[0044]
【The invention's effect】
When obtaining a composite titanium oxide thin film element unit by forming a composite titanium oxide film with a fine pattern in a predetermined area on the substrate, without using an expensive protective film such as platinum or gold, Teflon, etc. The composite titanium oxide film can be formed on the substrate with a precise pattern without causing the composite titanium oxide to be deposited on the protective film even under severe conditions.
[Brief description of the drawings]
1 is a photograph replacing a drawing showing the surface state of a composite titanium oxide film element unit in which a PZT thin film is formed on a substrate having a Ni—P protective film obtained in Example 1. FIG.
2 is a photograph replacing a drawing showing the surface state of a composite titanium oxide film element unit in which a PZT thin film is formed on a substrate without a Ni—P protective film obtained in Comparative Example 1. FIG.
3 is a photograph replacing a drawing, showing a surface state of a composite titanium oxide film element unit in which a PZT thin film is formed on a substrate having a Ni protective film obtained in Comparative Example 2. FIG.

Claims (4)

基板上の所定領域に複合チタン酸化物層を有する酸化物膜素子ユニットの製造方法であって、表面がNi−P(リン含有率は3〜16重量%)である基板の所定領域にチタン層を形成し、該基板を、0.1mol/l〜8.0mol/lのアルカリ溶液中、鉛含有原料化合物が50mmol/l〜500mmol/l、ジルコニウム含有原料化合物が10mmol/l〜500mmol/l、チタン含有原料化合物が500mmol/l以下、ストロンチウムおよび/またはバリウム含有原料化合物が0.01mmol/l〜500mmol/lとなるように調製された混合溶液中に設置固定し、80〜200℃で反応させ、続いて、0.1mol/l〜8.0mol/lのアルカリ溶液中、鉛含有原料化合物が50mmol/l〜500mmol/l、ジルコニウム含有原料化合物が10mmol/l〜500mmol/l、および、チタン含有原料化合物が10mmol/l〜500mmol/lの条件で、80〜200℃で反応させることにより、前記チタン層上に複合チタン酸化物層を形成することを特徴とする複合チタン酸化物膜素子ユニットの製造方法。A method for manufacturing an oxide film element unit having a composite titanium oxide layer in a predetermined region on a substrate, wherein the surface is Ni-P (phosphorus content is 3 to 16% by weight). The lead-containing raw material compound is 50 mmol / l to 500 mmol / l, the zirconium-containing raw material compound is 10 mmol / l to 500 mmol / l in an alkaline solution of 0.1 mol / l to 8.0 mol / l, Installed and fixed in a mixed solution prepared so that the titanium-containing raw material compound is 500 mmol / l or less and the strontium and / or barium-containing raw material compound is 0.01 mmol / l to 500 mmol / l, and reacted at 80 to 200 ° C. Subsequently, the lead-containing raw material compound is contained in an alkaline solution of 0.1 mol / l to 8.0 mol / l in an amount of 50 mmol / l to 500 m. ol / l, zirconium-containing raw material compound is 10 mmol / l to 500 mmol / l, and titanium-containing raw material compound is reacted at 80 to 200 ° C. under conditions of 10 mmol / l to 500 mmol / l on the titanium layer. A method for producing a composite titanium oxide film element unit, comprising forming a composite titanium oxide layer. 基板上の所定領域に複合チタン酸化物層を有する酸化物膜素子ユニットの製造方法であって、基板上にNi−P(リン含有率は3〜16重量%)の保護膜を形成し、前記保護膜上の所定領域にチタン層を形成し、該基板を、0.1mol/l〜8.0mol/lのアルカリ溶液中、鉛含有原料化合物が50mmol/l〜500mmol/l、ジルコニウム含有原料化合物が10mmol/l〜500mmol/l、チタン含有原料化合物が500mmol/l以下、ストロンチウムおよび/またはバリウム含有原料化合物が0.01mmol/l〜500mmol/lとなるように調製された混合溶液中に設置固定し、80〜200℃で反応させ、続いて、0.1mol/l〜8.0mol/lのアルカリ溶液中、鉛含有原料化合物が50mmol/l〜500mmol/l、ジルコニウム含有原料化合物が10mmol/l〜500mmol/l、および、チタン含有原料化合物が10mmol/l〜500mmol/lの条件で、80〜200℃で反応させることにより、前記チタン層上に複合チタン酸化物層を形成することを特徴とする複合チタン酸化物膜素子ユニットの製造方法。A method of manufacturing an oxide film element unit having a composite titanium oxide layer in a predetermined region on a substrate, wherein a protective film of Ni-P (phosphorus content is 3 to 16% by weight) is formed on the substrate, A titanium layer is formed in a predetermined region on the protective film, and the substrate is mixed in an alkaline solution of 0.1 mol / l to 8.0 mol / l with a lead-containing raw material compound of 50 mmol / l to 500 mmol / l, a zirconium-containing raw material compound Is 10 mmol / l to 500 mmol / l, titanium-containing raw material compound is 500 mmol / l or less , and strontium and / or barium-containing raw material compound is 0.01 mmol / l to 500 mmol / l. Then, the reaction is carried out at 80 to 200 ° C., followed by 50% of the lead-containing raw material compound in the 0.1 mol / l to 8.0 mol / l alkaline solution. By reacting at 80 to 200 ° C. under the conditions of mol / l to 500 mmol / l, zirconium-containing raw material compound of 10 mmol / l to 500 mmol / l, and titanium-containing raw material compound of 10 mmol / l to 500 mmol / l, A method for producing a composite titanium oxide film element unit, comprising forming a composite titanium oxide layer on a titanium layer. 基板上の所定領域に複合チタン酸化物層を有する酸化物膜素子ユニットの製造方法であって、チタン基板の複合チタン酸化物膜を形成しない領域にNi−P(リン含有率は3〜16重量%)の保護膜を形成し、該基板を、0.1mol/l〜8.0mol/lのアルカリ溶液中、鉛含有原料化合物が50mmol/l〜500mmol/l、ジルコニウム含有原料化合物が10mmol/l〜500mmol/l、チタン含有原料化合物が500mmol/l以下、ストロンチウムおよび/またはバリウム含有原料化合物が0.01mmol/l〜500mmol/lとなるように調製された混合溶液中に設置固定し、80〜200℃で反応させ、続いて、0.1mol/l〜8.0mol/lのアルカリ溶液中、鉛含有原料化合物が50mmol/l〜500mmol/l、ジルコニウム含有原料化合物が10mmol/l〜500mmol/l、および、チタン含有原料化合物が10mmol/l〜500mmol/lの条件で、80〜200℃で反応させることにより、基板上の保護膜のない領域に選択的に複合チタン酸化物膜を形成することを特徴とする複合チタン酸化物膜素子ユニットの製造方法。A method of manufacturing an oxide film element unit having a composite titanium oxide layer in a predetermined region on a substrate, wherein Ni—P (phosphorus content is 3 to 16 wt. %) Protective film is formed, and the substrate is placed in an alkaline solution of 0.1 mol / l to 8.0 mol / l, the lead-containing raw material compound is 50 mmol / l to 500 mmol / l, and the zirconium-containing raw material compound is 10 mmol / l. -500 mmol / l, titanium-containing raw material compound is 500 mmol / l or less , strontium and / or barium-containing raw material compound is installed and fixed in a mixed solution prepared to be 0.01 mmol / l-500 mmol / l, and 80- The reaction was carried out at 200 ° C., and then the lead-containing raw material compound was 50 m in an alkaline solution of 0.1 mol / l to 8.0 mol / l. By reacting at 80 to 200 ° C. under conditions of ol / l to 500 mmol / l, zirconium-containing raw material compound of 10 mmol / l to 500 mmol / l, and titanium-containing raw material compound of 10 mmol / l to 500 mmol / l, A method of manufacturing a composite titanium oxide film element unit, wherein a composite titanium oxide film is selectively formed in a region having no protective film. Ni−P(リン含有率は3〜16重量%)の保護膜を形成する方法がめっき法であることを特徴とする請求項または記載の酸化物膜素子ユニットの製造方法。The method for producing an oxide film element unit according to claim 2 or 3 , wherein the method of forming a protective film of Ni-P (phosphorus content is 3 to 16% by weight) is a plating method.
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