テーラード基板を用いた高性能ピエゾナノワイヤのピンポイント成長手法の開発

2015 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 15K13944
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 山田 智明 名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80509349)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 長崎 正雅 名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40273289)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: 圧電性 / ナノワイヤ

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、酸化亜鉛や窒化ガリウムのナノワイヤに比べ10倍以上大きな圧電性を示すチタン酸ジルコン酸鉛（PZT）ナノワイヤを、テーラード基板を用いて狙った特定の場所にピンポイントで成長させる手法を開発することである。
項目「トレンチ及びPZTナノ島を有するテーラード基板の作製」については、ガス透過性PDMSモールドを用いたソフトリソグラフィー法により、様々な幅と間隔（最小で500nm幅及び間隔）のナノ島構造の作製に成功した。現在、更に微細なモールドを使用して、これを100nmまでスケールダウンする試みに取り組んでいる。一方、トレンチ構造については集束イオンビームで最小100nmの中心径まで加工可能であることを確認しており、今後トレンチ幅の加工可能範囲を調べる予定である。本項目の実験条件の最適化に時間を要したため、予定していた項目「PZTナノワイヤのピンポイント成長」については、平成28年度の前半に集中して取り組む予定である。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

昨年度は主に、項目「トレンチ及びPZTナノ島を有するテーラード基板の作製」について取り組んだ。その結果、ナノ島構造およびトレンチ構造の作製に目処がついたが、一方でナノワイヤのピンポイント成長には注力することができなかった。

Strategy for Future Research Activity

上記のように、ナノ島構造およびトレンチ構造の作製に目処がついたため、今後は計画に従ってその上にPZTナノワイヤのピンポイント成長させ、形状及び直径の制御と特製評価を行う予定である。

Research Products

• [Journal Article] Fabrication of Tetragonal Pb(Zr,Ti)O3 Nanorods by Focused Ion Beam and Characterization of the Domain Structure (2015)
  • Author(s): D. Ito, T. Yamada, M. Yoshino, T. Nagasaki, O. Sakata, J. Kuroishi, T. Namazu, T. Shiraishi, T. Shimizu, and H. Funakubo
  • Journal Title: Proc. IEEE ISAF-ISIF-PFM 2015 Volume: 2015 Pages: 175, 177
  • DOI: 10.1109/ISAF.2015.7172698
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Orientation Control of Epitaxial Tetragonal Pb(ZrxTi1-x)O3 Thin Films Grown on (100)KTaO3 Substrates by Tuning the Zr/(Zr+Ti) Ratio (2015)
  • Author(s): D. Ichinose, T. Nakashima, Y. Ehara, T. Oikawa, T. Shimizu, O. Sakata, T. Yamada, and H. Funakubo
  • Journal Title: Appl. Phys. Lett. Volume: 107 Pages: 022902-1, -5
  • DOI: 10.1063/1.4926963
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Domain Structure of Tetragonal Pb(Zr,Ti)O3 Nanorods and its Size Dependence (2015)
  • Author(s): T. Yamada, D. Ito, O. Sakata, J. Kuroishi, T. Namazu, Y. Imai, T. Shiraishi, T. Shimizu, H. Funakubo, M. Yoshino, and T. Nagasaki
  • Journal Title: Jpn. J. Appl. Phys. Volume: 54 Pages: 10NA07-1, -4
  • DOI: 10.7567/JJAP.54.10NA07
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Domain Structure and Piezoelectric Response of Self-assembled Tetragonal Pb(Zr,Ti)O3 Nanorods (2015)
  • Author(s): T. Yamada, D. Ito, O. Sakata, T. Kiguchi, T. Shiraishi, T. Shimizu, M. Yoshino, H. Funakubo, and T. Nagasaki
  • Organizer: The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (Pacifichem-2015)
  • Place of Presentation: Honolulu, USA
  • Year and Date: 2015-12-15 – 2015-12-20
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Size Dependence of Domain Structure in Tetragonal Pb(Zr,Ti)O3 Nanorods (2015)
  • Author(s): T. Yamada, D. Ito, O. Sakata, T. Kiguchi, T. Shiraishi, T. Shimizu, H. Funakubo, M. Yoshino, and T. Nagasaki
  • Organizer: The 17th US-Japan Seminar on Dielectric and Piezoelectric Ceramics
  • Place of Presentation: Matsumoto, Japan
  • Year and Date: 2015-11-15 – 2015-11-18
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Domain Structure and Piezoelectric Response in One-dimensional PZT Nanostructure (2015)
  • Author(s): T. Yamada, D. Ito, O. Sakata, H. Funakubo, M. Yoshino, and T. Nagasaki
  • Organizer: 14th International Union of Materials Research Societies-International Conference on Advanced Materials (IUMRS-ICAM 2015)
  • Place of Presentation: Jeju, Korea
  • Year and Date: 2015-10-25 – 2015-10-29
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 正方晶Pb(Zr,Ti)O3ナノロッドのドメイン構造に及ぼす脱分極電界の影響 (2015)
  • Author(s): 山田智明, 伊藤大介, 坂田修身, 黒石隼輝, 生津資大, 清水荘雄, 舟窪浩, 吉野正人, 長崎正雅
  • Organizer: 日本セラミックス協会第28回秋季シンポジウム
  • Place of Presentation: 富山大学
  • Year and Date: 2015-09-16 – 2015-09-18
• [Presentation] {100}, {111}配向Pb(Zr,Ti)O3ナノロッドのドメイン構造とそのサイズ依存性 (2015)
  • Author(s): 山田 智明, 伊藤 大介, 坂田 修身, 黒石 隼輝, 生津 資大, 清水 荘雄, 舟窪 浩, 吉野 正人, 長崎 正雅
  • Organizer: 第76回応用物理学会秋季学術講演会
  • Place of Presentation: 名古屋市, 名古屋国際会議場
  • Year and Date: 2015-09-13 – 2015-09-16
• [Presentation] マイクロX線を用いた強誘電体ナノロッドのドメイン構造解析 (2015)
  • Author(s): 山田 智明
  • Organizer: 文部科学省ナノテクノロジープラットフォーム事業 微細構造解析プラットフォーム 2015年度 第1回ワークショップ
  • Place of Presentation: 京都市, 京都リサーチパーク
  • Year and Date: 2015-08-31 – 2015-08-31
• [Presentation] 強誘電体ナノスケール構造における電気-機械エネルギー変換特性の評価と性能向上に向けた取り組み (2015)
  • Author(s): 山田 智明
  • Organizer: 名古屋大学グリーンモビリティ連携研究センター第22回次世代自動車公開シンポジウム
  • Place of Presentation: 名古屋大学
  • Year and Date: 2015-08-06 – 2015-08-06
• [Presentation] Domain Structure and Piezoelectric Response in Epitaxial PZT 1D-Nanorods and 2D-Thin Films (2015)
  • Author(s): T. Yamada, D. Ito, O. Sakata, J. Yasumoto, T. Shiraishi, T. Shimizu, M. Yoshino, H. Funakubo, and T. Nagasaki
  • Organizer: The 5th International Symposium on Organic and Inorganic Electronic Materials and Related Nanotechnologies (EM-NANO 2015)
  • Place of Presentation: Niigata, Japan
  • Year and Date: 2015-06-16 – 2015-06-19
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Piezoelectric Response in Epitaxial PZT 1D-Nanorods and 2D-Thin Films (2015)
  • Author(s): T. Yamada, J. Yasumoto, D. Ito, O. Sakata, T. Kiguchi, H. Tanaka, Y. Ehara, S. Yasui, T. Oikawa, H. Funakubo, M. Yoshino, and T. Nagasaki
  • Organizer: 2015 Joint IEEE International Symposium on Applications of Ferroelectric, International Symposium on Integrated Functionalities, and Piezoresponse Force Microscopy Workshop (IEEE ISAF-ISIF-PFM 2015)
  • Place of Presentation: Singapore
  • Year and Date: 2015-05-24 – 2015-05-27
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Fabrication of Tetragonal Pb(Zr,Ti)O3 Nanorods by Focused Ion Beam and Characterization of the Domain Structure (2015)
  • Author(s): D. Ito, T. Yamada, O. Sakata, J. Kuroishi, T. Namazu, T. Shiraishi, T. Shimizu, H. Funakubo, M. Yoshino, and T. Nagasaki
  • Organizer: 2015 Joint IEEE International Symposium on Applications of Ferroelectric, International Symposium on Integrated Functionalities, and Piezoresponse Force Microscopy Workshop (IEEE ISAF-ISIF-PFM 2015)
  • Place of Presentation: Singapore
  • Year and Date: 2015-05-24 – 2015-05-27
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 正方晶Pb(Zr,Ti)O3ナノロッドのドメイン構造とそのサイズ依存 (2015)
  • Author(s): 山田 智明, 伊藤 大介, 坂田 修身, 黒石 隼輝, 生津 資大, 白石 貴久, 清水 荘雄, 舟窪 浩, 吉野 正人, 長崎 正雅
  • Organizer: 強誘電体応用会議FMA-32
  • Place of Presentation: 京都市, ホテルコープイン京都
  • Year and Date: 2015-05-20 – 2015-05-23
• [Remarks] 研究室HP
  • URL: http://enemat.nucl.nagoya-u.ac.jp