[发明专利]复合氧化物膜及其制造方法，复合体及其制造方法、介电材料、压电材料、电容器和电子设备

说明书

技术领域

本发明是关于复合氧化物膜及其制造方法、复合体及其制造方法、介电材料(电介质材料；dielectric material)、压电材料、电容器和电子设备的发明。更详细地讲，涉及相对介电常数(relative dielectric constant)高的复合氧化物膜及其制造方法、包含该复合氧化物膜的复合体及其制造方法、包含上述复合氧化物膜或复合体的介电材料或压电材料、包含温度依赖性小的复合氧化物膜的电容器以及具备它的电子设备。

背景技术

以往，作为小型电容器，叠层陶瓷电容器、钽电解电容器、铝电解电容器已实用化。其中，在叠层陶瓷电容器中曾使用了介电常数大的钛酸钡、耐受电压(withstand voltage)大的钛酸锶等复合氧化物作为电介质。

由于静电电容量与相对介电常数成比例，与电介质层的厚度成反比例，因此一直探求着较薄地均匀制膜形成具有高的相对介电常数的电介质层的方案。

作为电介质层的制膜方法，日本特开昭60-116119号公报(专利文献1)和日本特开昭61-30678号公报(专利文献2)曾经公开了通过在含有钡离子的强碱性水溶液中对金属钛基材进行化学转换处理来形成钛酸钡薄膜的技术。日本特开平5-124817号公报(专利文献3；相关申请US5328718)曾经公开了通过醇盐法在基材上形成钛酸钡薄膜的技术。

另外，日本特开2003-206135号公报(专利文献4；相关申请EP1445348)曾经公开了下述技术：通过将金属钛基体在碱金属的水溶液中进行处理，在基体表面形成碱金属的钛酸盐之后，在含有锶、钙等的金属离子的水溶液中进行处理，将碱金属置换成锶、钙等金属，来形成复合钛氧化被膜。此外，日本特开平11-172489号公报(专利文献5)曾经公开了下述方法：通过利用电化学方法在基板上形成钛氧化物被膜，并将该被膜在钡水溶液中进行阳极氧化，来制造钛酸钡被膜。

专利文献1：日本特开昭60-116119号公报

专利文献2：日本特开昭61-30678号公报

专利文献3：日本特开平5-124817号公报

专利文献4：日本特开2003-206135号公报

专利文献5：日本特开平11-172489号公报

发明内容

然而，根据本发明者的研讨已知，由专利文献1～5所公开的方法得到的电介质层，相对介电常数的温度依赖性大，因此所得到的电容器的静电电容量的温度依赖性大。因此，本发明的课题是不使用复杂而庞大的设备，提供相对介电常数高、膜厚可任意地控制、温度依赖性小的复合氧化物膜及其制造方法、包含该复合氧化物膜的复合体及其制造方法、包含上述复合氧化物膜或复合体的介电材料或压电材料、包含温度依赖性小的复合氧化物膜的电容器或压电元件以及具备它的电子设备。

本发明者为了解决上述课题而反复进行了刻苦研究。其结果发现，通过以下方案可以达到目的。

(1)一种含有钛元素和钙元素的复合氧化物膜的制造方法，包括：形成含有钛元素的金属氧化物膜的第一工序、和使含有钙离子的溶液与该金属氧化物膜进行反应的第二工序。

(2)如上述(1)所述的复合氧化物膜的制造方法，含有钙离子的溶液是pH为11以上的碱性溶液。

(3)如上述(1)或(2)所述的复合氧化物膜的制造方法，第二工序中的含有钙离子的溶液为40℃以上。

(4)如上述(1)～(3)的任一项所述的复合氧化物膜的制造方法，含有钙离子的溶液含有在大气压下或减压下通过蒸发、升华和/或热分解中的至少一种方法变成为气体的碱性化合物。

(5)如上述(4)所述的复合氧化物膜的制造方法，碱性化合物为碱性有机化合物。

(6)如上述(5)所述的复合氧化物膜的制造方法，碱性有机化合物为氢氧化四甲基铵。

(7)一种复合氧化物膜，是采用上述(1)～(6)的任一项所述的制造方法得到的。

(8)一种在基体表面具有含有钛元素和钙元素的复合氧化物层的复合体的制造方法，包括：在基体表面形成含有钛元素的金属氧化物层的第一工序、和使含有钙离子的溶液与该金属氧化物层进行反应的第二工序。

(9)如上述(8)所述的复合体的制造方法，基体是由金属钛或含钛的合金制成的。

(10)如上述(8)或(9)所述的复合体的制造方法，第一工序包括对上述基体表面进行阳极氧化的工序。

(11)如上述(8)～(10)的任一项所述的复合体的制造方法，基体是厚度为5～300μm的箔。