2016 Fiscal Year Annual Research Report
Si基板上に液相法で作製した緩和型強誘電体薄膜の特性に与える残留応力の影響の解明
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16H07400
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| Research Institution | Numazu National College of Technology |
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Principal Investigator |
新井 貴司 沼津工業高等専門学校, 物質工学科, 助教 (80781244)
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| Project Period (FY) |
2016-08-26 – 2018-03-31
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| Keywords | 強誘電体膜 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度はPb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3(PMN-PT)強誘電体薄膜を作成するための前駆体溶液の分子設計が想定通り行われているか確認するため，赤外分光法により確認し，その結果を基に前駆体溶液の改善や安定化を図ることを目的としていた．
しかし，赤外分光法による分析では，溶液の濃度が0.1 Mと小さかったために，溶媒のピークと目的とする強誘電体に関係するピークの分離が不可能であった．一方で，前駆体溶液は非常に加水分解しやすく，空気中に曝すことは難しいと考えていたが，赤外分光法で測定する程度の短時間であれば加水分解をさせずに済むことがわかった．
以上のことから，溶液の状態を知ることはできなかったが，更なる溶液の安定化と，濃度を上げたときの安定性向上を溶液の調整方法と膜の形状の関係から調査した．
その結果，すべての原料を混合してからの溶液攪拌時間が膜の表面形状に大きな影響を与えることを見出した．また，安定化剤として使用する物質としては，これまで通り2-アミノエタノールが最適であることがわかった．最適な方法で溶液を調整した結果，これまで電気特性を測定するためには150 nm程度が限界であったエピタキシャル成長膜の膜厚を600 nmにすることに成功した．すなわち，溶液の安定化向上に成功したといえる．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
低濃度溶液の安定化には成功したが，未だ前駆体溶液の濃度向上は，出発原料の溶解度の低さによると思われる原因により解決できておらず，溶液の状態を赤外分光法で確認することはできていない．
また，溶液の濃度や試料の膜厚などの条件を同一にできなければ，正確な比較もできない．
よって，応力の議論をするに至っておらず，進捗状況としてはやや遅れている．
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| Strategy for Future Research Activity |
前年度は前駆体溶液の濃度が低かったために，溶液の状態を分析することはできなかった．よって今後はまず，溶液の濃度を向上させることを目的とする．その後，溶液の基板と薄膜の間のシード層の層数・種類を変化させたPMN-PT薄膜に対し，誘電率や強誘電特性・圧電定数・キュリー点の測定によりこれらの相互関係及び応力・基板の状態との関係を明らかにする．これまで変位型強誘電体薄膜に対しては，圧縮応力により個々の特性が向上することは報告され，また，私の過去の研究でも一部において確認されてはいるが，今回のように全ての条件をそろえた上で包括的に行うことで，高性能強誘電体薄膜の作製に寄与できると考えられる．
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