2006 Fiscal Year Annual Research Report
ゾルゲル法により生成したアモルファス薄膜への外部磁界印加による結晶配向性の制御
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17560017
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| Research Institution | NATIONAL INSTITUTE FOR MATERIALS SCIENCE |
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Principal Investigator |
木村 秀夫 独立行政法人物質・材料研究機構, 材料ラボ, グループリーダー (50343843)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大塚 秀幸 独立行政法人物質・材料研究機構, 材料ラボ, 主幹研究員 (10343857)
小澤 清 独立行政法人物質・材料研究機構, 光触媒材料センター, 主幹研究員 (90343855)
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| Keywords | 結晶工学 / セラミックス / 電子・電気材料 / 先端機能デバイス |
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| Research Abstract |
本研究は、独自のゾルゲル法により生成したアモルファス薄膜の熱処理による結晶化の際に磁界を印加し、結晶粒の配向性を制御しようという新しい試みである。Bi_4Ti_3O_<12>の場合、通常の熱処理ではc軸配向膜が得られるが、自発分極がab面内にあるため、ab面内方向に配向する薄膜の作成が望まれている。磁気異方性を利用することで、ab面内方向に磁界を印加すれば薄膜をab面内に配向できる可能性が高い。本研究のようなアモルファスの結晶化において、磁界の印加により結晶化した粒子の配向性を制御する研究は前例が無い。
対象とする物質は圧電体・強誘電体である非磁性体のKNbO_3、LiNbO_3、Bi_4Ti_3O_<12>とした。非磁性体のBi_4Ti_3O_<12>、SrBi_4Ti_4O_<15>セラミックスにおいては、磁気異方性のため、磁界印加によって結晶粒の配向性制御が可能という報告があり、アモルファスからの結晶化においても配向性制御が可能と考えられる。配向性制御の結果薄膜の自発分極方向を揃えることができ、圧電・強誘電特性を向上させることができる。
これまでY添加Bi_4Ti_3O_<12>について実験を行った。使用した基板はsi、Al_2O_3、MgO、SiO_2である。前年度行った磁界印加無し結晶化実験でも基板により配向性が異なり、MgO基板の場合にはc軸配向の傾向があった。今年度は、磁界中結晶化実験をsio2基板の場合に実施した。10Tの外部磁界を膜に対して垂直方向と平行方向で印加している。SiO_2基板の場合の磁界印加の影響は、原子間力顕微鏡では明瞭に見られたが、X線回折でははっきりとした差は見られなかった。この理由については検討中である。Si基板の場合に、磁界印加無し結晶化試料のP-Eヒステリシスを測定したところ、ヒステリシスは観察されるが、リーク電流が大きく、小さな自発分極しか得られなかった。今後、成膜技術の改善が必要である。
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Research Products
(5 results)
