1999 Fiscal Year Annual Research Report
走査プローブ顕微鏡による有機強誘電体薄膜のナノスケール分域特性
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09305005
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| Research Institution | KYOTO UNIVERSITY |
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Principal Investigator |
山田 啓文 京都大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (40283626)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
堀内 俊寿 京都大学, 大学院・工学研究科, 助手 (10238785)
夛田 博一 京都大学, 大学院・工学研究科, 講師 (40216974)
松重 和美 京都大学, 大学院・工学研究科, 教授 (80091362)
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| Keywords | 有機強誘電体 / 走査プローブ顕微鏡 / 圧電振動応答像 / PVDF / VDFオリゴマー / ナノスケール分極領域 / 超高密度記録 / ナノスケール分極記録 |
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| Research Abstract |
本研究では、走査プローブ顕微鏡(SPM)の導電性の探針を用いて有機強誘電体薄膜上の局所領域に高電場を加えることによりナノメートルスケールの微細な分極反転領域を形成し、このナノスケール分極領域の構造・電気特性を評価するとともに、ナノスケール分極による超高密度記録への応用可能性について検討することを目的としている。
試料薄膜は、有機強誘電体であるフッ化ビニリデン-3フッ化エチレン分子共重合体(P(VDF/TrFE)73:27)を、グラファイト基板上にスピンコート法により堆積することにより作製された。この薄膜上に導電性AFM探針を用いて形成された局所分極領域は、同じ探針によりその圧電応答を検出することでナノスケール電気特性が評価することが可能になる。測定された分極領域のサイズは、電圧パルスの大きさと時間に大きく依存することが分かり、分極核の発生・成長プロセスと密接に関連することが示された。
一方、試料として強誘電性高分子材料を用いた場合、気相堆積法を用いることが困難なことから、一様な薄膜化には限界があることも判明した。そこで、より精密な分子配向制御を目指して、P(VDF/TrFE)の低分子量体である、新規に合成されたVDFオリゴマーを真空中で薄膜堆積し、その結晶性および配向特性を評価した。この分子は、KBr基板上でエピタキシャル成長して、I型結晶と呼ばれる構造を形成する。このKBr基板上に作製した薄膜を金薄膜上に移した試料上で、AFMによる局所分極処理及び圧電振動応答の観測を行った。観測された圧電振動応答像は、分極電圧の極性に対応したコントラストを示し、薄膜内に局所分極領域が作製されたことを示している。同領域に逆極性で分極処理を行うと分極領域パターンのコントラストは反転し、分極反転が起こることが示された。この結果より、VDFオリゴマーの強誘電性を初めて証明することに成功した。
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Research Products
(4 results)
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[Publications] Xinqi Chen: "Surface potential of ferroelectric thin investigated by scanning probe microscopy"Journal of Vacuum Science & Technology B. Vol.17,No.5. 1930-1934 (1999)
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[Publications] Hirotake Okino: "Electrical Properties of Highly Strained Epitaxial Pb(Zr,Ti)O^3 Thin Films on MgO(100)"Jpn. J. Appl. Phys.. Vol.38,Part 1 No.9B. 5388-5391 (1999)
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[Publications] Xinqi Chen: "Strong substrate effect in local poling of ultrathin ferroelectric polymer films"Thin Solid Films. 353. 259-263 (1999)
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[Publications] Kei Noda: "Structures of vinylidene fluoride oligomer thin films on alkali halide substrate"Journal of Applied Physics. Vol.86,No.7. 3688-3693 (1999)
