1993 Fiscal Year Annual Research Report
化学気相析出法による多成分系酸化物強誘電体薄膜のナノ構造制御と高機能化
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05403017
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
平井 敏雄 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (50005865)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大森 守 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (30005954)
増本 博 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (50209459)
山根 久典 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (20191364)
後藤 孝 東北大学, 金属材料研究所, 助教授 (60125549)
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| Keywords | 多成分酸化物 / 薄膜 / チタン酸ビスマス / Bi_4Ti_3O_<12> / 化学気相析出法 / エピタキシャル成長 |
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| Research Abstract |
多成分酸化物には、BaTiO_3、PbTiO_3、Bi_4Ti_3O_<12>、LiNbO_3などに代表される多数の誘電、圧電、焦電、光学材料があり、その薄膜化と高機能化が要請されている。今年度はこれらの多成分酸化物の中で、光メモリーやディスプレーへの応用が期待されているビスマス層状構造化合物の一種で強誘電体であるチタン酸ビスマス(Bi_4Ti_3O_<12>)についてCVD(化学気相析出)法による薄膜作製を行った。まず、ナノ構造制御に必要な原料供給の精密制御を行える温度、流量、圧力精密調整機構のついた原料供給系をもつCVD装置の作製を行った。次にこのCVD装置を用い、室温で固体であるTiのDPM塩(Ti(OPr^i)_2(DPM)_2)とトリオルトトリルビスマス(Bi(o-Tol)_3)を原料として各種単結晶基板上にBi_4Ti_3O_<12>薄膜を合成した。CVD装置の形状パラメータ、原料温度、流量および基板温度の変化による、得られた膜の組成変化を蛍光X線分析装置を用いて分析し、CVD条件と組成制御性との関係について調べた。その結果、両現性良く条件による組成制御が可能であり、Bi_4Ti_3O_<12>定比組成の膜が得られることがわかった。作製した膜の膜厚を膜厚測定装置を用いて評価を行った。その結果、原料温度、基板温度の上昇にともない膜厚の増加がみられた。既設のX線回折装置によって得られた膜の結晶構造を解析した結果、定比組成の膜はBi_4Ti_3O_<12>単相であり、組成が変化することでBi_2Ti_2O_7やBi_<12>TiO_<20>などの第2相が生成した。走査型顕微鏡によって膜の結晶粒径はナノオーダーサイズであった。さらに、基板温度の上昇によって結晶配向性が向上したことから、このナノオーダー結晶子が温度の上昇によって揃うことがわかった。基板温度が1123Kのときには基板と膜との間に特定の方位関係をもつエピタキシャル薄膜の作製に成功した。
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Research Products
(4 results)
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[Publications] H.Masumoto,T.Goto,Y.Masuda,A.Baba and T.Hirai: "Epitaxial growth of Bi_4Ti_3O_<12> films by electron cyclotron resonance plasma sputtering" Proc.of the Thirty-sixth Japan Congress on Material Research. 129-132 (1993)
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[Publications] 増本 博,滑川 政彦,山根 久典,平井 敏雄: "CVD法によるサファイア基板上へのBi_4Ti_3O_<12>エピタキシャル膜の合成" 粉体および粉末冶金. 40. 693-696 (1993)
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[Publications] H.Masumoto,M.Namerikawa and T.Hirai: "Preparation of bismuth titanate films by chemical vapor deposition" Proc.of first conference on processing materials for properties,Metals and Materials Society. 1113-1116 (1993)
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[Publications] Y.Masuda,H.Masumoto,A.Baba,T.Goto and T.Hirai: "Preparation of Ba_2NaNb_5O_<15> film by magnetron sputtering method" Jpn.J.Appl.Phys.32. 4043-4047 (1993)
