KRYSTAL株式会社

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これまで実用化が困難とされてきたPZT薄膜の単結晶化に成功。現在、製品としてセンサー仕様とアクチュエーター仕様、2種類のPZT単結晶薄膜をラインナップしています。
単結晶ならではの優れた特性により、センサー仕様では世界最高レベルの出力電荷と比類なき低誘電率を実現。一方アクチュエーター仕様では既存の薄膜PZTに対し、半分以下の低電力で同程度の変位量が得られています。お客様のご利用用途に合わせ、最適なソリューションをご提案いたします。

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製品についてのよくあるご質問

お客様からよく寄せられる製品に関するご質問、弊社技術に関するご質問をまとめました。

単結晶のPZTにはどのような特徴があるのですか?
多結晶のPZTと比較して、圧電特性は同等の性能を維持しながら、誘電率が半分以下になるという特徴があります。アクチュエーター用途では低消費電力化、センサー用途ではS/N比を向上させることが可能です。
また、共振を利用した用途では結晶壁が少ないため、損失が低くなり、同じ理由で光学用途として使用する場合には透過率が向上します。
さらに、結晶として非常に安定しているため、環境温度による特性変動が小さいことや、電圧に対する変位量のリニアリティーが高いことも特徴として挙げられます。
上記はあくまで一例であり、用途に応じた最適なソリューションをご提供できると考えております。
KRYSTALの単結晶PZTにはセンサー仕様とアクチュエーター仕様があるようですが、
その特徴の違いは何ですか?
素材としては同じPZTですが、Zr/Tiの組成比を変更したり、成膜時のレシピを調整することにより、用途に合わせてチューニングしております。
例えばアクチュエーター仕様では、消費電力量や発熱量を抑えるように設計されています。その結果、多結晶PZTと比べて約1/4にまで消費電流は低減されており、駆動ICなどの小型化において活躍が期待できます。
一方、センサー仕様では、出力電荷量の増大によりS/N比が向上。センサーの更なる高感度化や小型化といった用途へつながります。
これら2つの仕様は、あくまで標準仕様として用意した一例です。お客様からのご要望に応じ、単結晶圧電膜の持つ様々な特性を活かしたチューニングも可能です。
PZT以外の圧電膜も単結晶化しているのですか?
これまで弊社で単結晶化に成功した材料を以下にご紹介致します。
〇金属材料 Pt, Ru, Ta, Ag, Cu
〇酸化膜電極材料 SRO, SRTO, STO
〇圧電膜 PZT, BT, BFO, BLT, LT/LN, AlN, KNN, Ta2O5
弊社では「あらゆるものを単結晶に」をスローガンとして掲げ、お客様のご要望に応えるべく、様々な単結晶膜を提供して参ります。
どのような基板にも成膜して貰えるのですか?
これまでのところ、Si基板、SOI基板共に成膜実績がございます。
基本的にSi面が表面に露出している基板であれば成膜可能です。対応可能な標準基板サイズとしては、4″、6″、 8″となります。その他のサイズの基板に成膜をご希望の場合は、是非ご相談ください。
なおSOI基板へ成膜する場合は、裏面酸化膜の有無やBox層の仕様に合わせて、成膜条件を微調整をする場合がございますので、仕様情報のご提供をお願いしております。SOI基板の御支給が無い場合は、弊社にてご用意致しますので、その旨お申し付けください。
その他酸化膜基板等、特殊な基板への成膜をご希望の場合には、ご相談ください。
下地電極膜のみ購入し、自分たちで単結晶圧電膜を作りたいのですが、うまくいくでしょうか?
弊社では下地電極基板のみでの販売もしております。
これまでのところ、全ての材料に対して単結晶化に成功している訳ではありませんが、弊社の下地電極基板を使った数多くのお客様から単結晶化に成功したとのご報告を頂いております。単結晶化が確認された実績としては、AlNやKNNといった非鉛系材料の圧電膜が挙げられます。
基本的な情報をご提供頂くことが前提とはなりますが、ご要望があれば、プロセス条件についてのご相談も承っております。情報管理については、NDAの締結など細心の注意を持って対応しておりますので、遠慮なくお申し付けください。
成膜サービスや成膜品の販売以外にどのような対応をして貰えるのでしょうか。
例えば、MEMS加工について相談できますか?
弊社には、MEMS設計やプロセス流動について豊富な知識、経験を有したエンジニアが多数在籍しております。こうした特徴を活かし、お客様からのご要望に応じて、設計受託、プロセス流動受託といったサービスも行っております。
エンジニアの業務の都合によっては、すぐに対応できない場合もございますが、まずはご相談ください。またこれまでの作業実績を活かした、コンサルタント業務も行っております。実際に経験しなければ得られない豊富な知見に基づいて、適切なアドバイスをご提供致します。
お客様のプロジェクトの成功へ向けて、是非後押しさせてください。
KRYSTALのPZT膜を使って、MEMS加工をする際に、注意すべきことはありますか。
単結晶の特徴として、エッチングレートに異方性があることが知られています。そのため、WETエッチングを行った場合には、ほぼ垂直にエッチングされます。結果、センサー用途や共振デバイスにおいては、性能の向上が期待されますが、その一方でアクチュエーター用途においては、端部に応力が集中するため、端部を起点とする破壊の進展など、信頼性の低下が危惧されます。
また過塩素酸によってSROが溶解するため、Crエッチングの際には、エッチャントの成分にご注意ください。
高温(300℃以上)で上部電極を成膜する場合にも注意が必要です。酸素欠陥等の原因によって性能が劣化する可能性があります。対策として、酸化物電極を挟むことにより、欠陥の生成を阻害することが期待できます。たとえ、一旦劣化した場合であっても、アニールを施すことによってリカバリする可能性もあります。プロセス条件における詳細な内容については、ぜひご相談ください。
鉛フリー材料についても開発中とのことですが、いつ頃の実用化を目指していますか?
まずは2021年中の実用化を目指して、開発を進めております。サンプル提供のご要望があれば、現時点でもご提供致します。
世の中には多種多様な鉛フリー材料が存在しており、用途も様々、どの材料から優先的に開発にとりかかるかを決めるのは悩ましいところです。もしお客様から具体的なご要望があれば、一緒に開発へ向けて進めていきたいと考えております。
KRYSTALのPZT膜を使って実際にデバイス化された例はありますか?
残念ながら、現時点ではまだ市販化には至っておりません。しかしながら、様々な用途に向けお客様によってデバイス化され、現在も評価が進んでいるところです。その一例をご紹介すると、スピーカー、スマートフォン用のマイク、超音波デバイスといったデバイスにおいて評価が行われております。またあるお客様からの要請により、弊社が設計したインクジェットヘッドについては、プロトタイプの試作が完了、更にインクの吐出も確認しております。こちらは現在、量産化に向けた検討が進んでいる状況です。
PZTを圧電特性以外の特性を使ったアプリケーションに利用されたことはありますか?
光学素子として、光スイッチや通信フィルターへの利用といった用途で検討されています。特にセンサー仕様PZTは、RFフィルターの広帯域化を目指し、有望な材料として検討されています。またPZTの焦電性に着目し、その特性を利用したデバイス開発も検討されました。
一方残念な例を挙げると、メモリ用途として検討された際、単結晶の特性である分極反転のしにくさにより、材料としての利用が難しいと結論付けられました。
弊社では失敗を恐れることなく、常に材料としての新たな可能性を模索しております。是非様々なご提案、ご相談をお寄せください。

ご質問フォーム

「製品についてのよくあるご質問」はあくまで一例のご紹介となっております。掲載されてる内容以外のご質問やご相談事項がございましたら、弊社までお気軽にお問い合せください。また、弊社では開発案件にも積極的に取り組んでおります。お困り事がございましたら是非ご相談ください。これまで培ってまいりました知見と経験を元に、新たな技術開発にも挑戦して参ります。

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