Development of new functionality in fluorite ferroelectrics through domain and phase coexistence

2018 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 17K14807
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Inorganic materials/Physical properties
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: Takao Shimizu 東京工業大学, 物質理工学院, 助教 (60707587)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: ハフニウム酸化物 / 強誘電性 / 圧電性 / 薄膜成長

Outline of Final Research Achievements

The novel functionality had been developed in HfO2-based ferroelectric materials, which belongs novel ferroelectric class with the fluorite crystal structure. We found the electric field induced domain switching, which means the spontaneous polarization rotation by electric field. In addition, we confirm the ferroelectricity in micro-meter thick films, although the ferroelectricity in HfO2 films had been believed only in thin films below 100 nano-meter.

Free Research Field

無機固体化学、誘電体物性

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、微小電気機械システムを主眼とした圧電体応用を目指し、HfO2基薄膜強誘電体の厚膜化とドメインスイッチングの観測を行った。結果として、これまで極薄膜特有の特性であると思われていたHfO2基薄膜の強誘電性が、マイクロメートルスケールまで特性発現することを明らかにした。これはこの薄膜がMEMS用途にも十分応用可能であることを示している。また、HfO2基薄膜のドメインスイッチングは、圧電性向上の可能性を示すとともに、この物質の強誘電性が結晶由来のものであるということを示す強固な証拠となった点で学術的にも大きな意味を持つ結果である。