2016 Fiscal Year Research-status Report
走査型非線形誘電率顕微法による極性反転圧電薄膜の層状構造測定法の研究
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15K04725
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| Research Institution | National Institute of Technology, Kumamoto College |
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Principal Investigator |
小田川 裕之 熊本高等専門学校, 地域イノベーションセンター(熊本キャンパス), 教授 (00250845)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
柳谷 隆彦 早稲田大学, 理工学術院, 准教授 (10450652)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 極性反転圧電薄膜 / 走査型非線形誘電率顕微法 / 分極反転層 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度までの研究で、反転層が１層だけ形成された場合について、探針半径で規格化した反転層厚さ、線形誘電率、非線形誘電率と信号強度との関係を電気影像法により求め、それを用いて、測定結果から反転層厚を求める手順の導出、及び、その定式化を行い、実験により有効性を確認している。本年度は、それの結果を踏まえ、反転層が2層になった場合について検討を行った。
当初計画では2層以上の多層構造についての検討は、平成29年度に行う予定であったが、その結果により製作する実験装置が異なる可能性があるため、順序を入れ替え、本年度にシミュレーションを行い2層の場合の層厚の導出方法について検討を行った。その結果、次の3つの方法で、反転層厚を求めることができるという見解を得た。(1)2種類の異なる半径を持つ探針で測定する。(2)探針半径を変えたとき、信号強度が極値をとる点とそのときの値から求める。(3)接触したときの信号強度と、そこから僅かに探針を試料へ押し付けたときとの変化量から求める。(1)は昨年度までと同じ装置で測定可能であるが、測定手順が増える。(2)は当初計画のとおり、探針半径を連続的に変化させる装置の作製が不可欠であるが、実現した場合、最も精度が高いのではないかと予想される。(3)は装置の改良が少なくてすみ、測定手順も少ないため有効な方法であるが、探針下の電界分布を電気影像法では求められないため、有限要素法での解析が必要である。それぞれ一長一短であるが、それぞれの場合についての実験を来年度行い、測定精度について確認していく予定である。
接触状態の判定に高次の非線形誘電率を測定することを考えてていたが、実際に実験してみると、発振周波数（線形誘電率に対応）を用いた方が安定したため、その機能を測定システムにに導入した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初計画では、本年度は探針半径を可変する装置の作製を行う予定であったが、研究の順序を入れ替えて、平成29年度に行う予定であった2層構造について本年度に検討を行った。理由は、結果によって作製する装置が変わる可能性があるため、2層の場合のシミュレーションと測定法の検討を先行して行った。その結果、3種類の測定が考えられ、より簡便な方法で測定できる可能性が出てきた。それらについて、平成29年度に実験を行い（探針半径を可変する機能も含め）、有効性及び測定精度について比較検討する予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初計画していた下記の内容を実施する予定である。
1. 探針半径を連続して可変できる装置を作製する。
2. 探針の接触圧力によって、試料表面が変形し測定深さを変えることができると考えられるので、それについてもシミュレーシヨンを行い検討する。
3. 本手法は、極性反転薄膜だけでなく、誘電特性の異なる他の層状構造にも適用可能であると考えられるので、種々のデバイス材料に適用を試みる。
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| Causes of Carryover |
平成28年度に実施予定だった探針半径を可変できるプローブ機構作製と、平成29年度に実施予定だった2層構造のシミュレーションの順序を入れ替えて実施したため、プローブ機構作製にかかる部品等を今年度購入せず次年度使用額が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成29年度に探針半径を可変できるプローブ機構を作製する予定であり、そのための部品を購入する計画である。また、平成28年度に行ったシミュレーションにより、より簡便な測定も可能と考えられるので、その測定機構の作製も付加し、平成29年分として請求した助成金と合わせて使用する計画である。
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Research Products
(1 results)
