2015 Fiscal Year Annual Research Report
強誘電体ヘテロ構造における界面微細構造と歪み状態の観察・制御
| Project/Area Number |
14F04206
|
|---|
| Research Institution | National Institute for Materials Science |
|---|
Principal Investigator |
木村 秀夫 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, グループリーダー (50343843)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
JIA TINGTING 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, 外国人特別研究員
|
|---|
| Project Period (FY) |
2014-04-25 – 2017-03-31
|
| Keywords | マルチフェロイック / 薄膜 / 非鉛 / 強誘電体 / 強磁性体 / 格子整合 / 圧電応答顕微鏡 / 磁気力顕微鏡 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
【研究目的】圧電体、強誘電体、磁性体を結合するものとしてマルチフェロイック材料が注目されている。これらは新しい大容量高速メモリ、高性能振動発電素子としての応用が期待される。従来研究はセラミックス形態が中心で、単結晶・薄膜を用いた例は少ない。本研究では、薄膜形態に着目し、PLD法によりマルチフェロイク薄膜を成膜し、界面構造、圧電・強誘電・磁気特性を調べ、界面の微細構造・応力・歪みが特性に与える影響について調べる。薄膜としてはBi5FeTi3O15に代表されるAurivillius系列に注目する。
【実績概要】主としてPt/TiO/SiO2/Si基板結晶にBi5FeTi3O15薄膜を成膜した。out-of-plane、in-planeモードでの強誘電特性、強磁性特性を強誘電体テスタ、圧電応答顕微鏡（PFM）、磁気力顕微鏡（MFM）、超伝導量子干渉磁束計（SQUID）等により測定し、TEM、SEM観察による界面構造との関係を調べた。成膜時間を変えることで膜厚を100nmから300nmと変化させて特性を調べたところ、膜厚が薄いと強誘電性が強化され、膜厚が厚いと強磁性が強化される傾向が観察された。Bi5FeTi3O15以外にも、Bi層を増やしたBi6Fe2TiO18、Bi7Fe3Ti3O21も対象に加え、Bi5FeTi3O15との場合との相違について検討し、Bi層の役割を明らかにした。PFM観察においては、カンチレバーの圧力依存性が確認された。研究成果は、国際会議（ISAF-ISIF-PFM 2015・シンガポール、Pacifichem 2015・ホノルル、EMN Meeting on Ceramics 2016・香港、ISPMTEH 2016・京都）、国内会議（NCCG-45・札幌、電材協-52・東京）で発表した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
予定通り国際会議（ISAF-ISIF-PFM 2015・シンガポール、Pacifichem 2015・ホノルル）において研究成果の口頭発表ができたとともに、予定外の国際会議（EMN Meeting on Ceramics 2016・香港、ISPMTEH 2016・京都）で招待講演を行うこととなった。筆頭論文を1報発表するとともに、連名論文も1報発表予定である。さらに、Handbook of Solid State Chemistryから原稿を依頼された。当該研究に興味をもった国内の大学からは、共同研究の打診もあり、当該研究に興味を持たれていることがわかった。
|
| Strategy for Future Research Activity |
強誘電体薄膜において、圧力による強誘電ドメインスイッチの報告があることから、マルチフェロイック薄膜の場合においても強誘電ドメインスイッチが起こるかどうかを調べることにする。この延長から、マグネトエレクトリック効果により、強磁性ドメインスイッチが起こるかどうかの検証を実施する。強誘電性と強磁性の発現には膜厚が大きく関わるため、膜厚を変化させて強誘電ドメインスイッチ・強磁性ドメインスイッチを調べる必要がある。実験は室温で行う予定である。なお、成果は国際会議（ISAF-ISIF-PFM 2016・ダルムシュタット、ICCGE-18・名古屋）で発表する予定である。
|
