2020 Fiscal Year Annual Research Report
エピタキシャル膜を用いた蛍石構造強誘電体の特性支配因子の解明
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18H01701
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
舟窪 浩 東京工業大学, 物質理工学院, 教授 (90219080)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
清水 荘雄 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, 独立研究者 (60707587)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 酸化ハフニウム / 強誘電性 / 特性支配因子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、不可能とされた薄膜化を行っても既存材料に匹敵する強誘電特性を発現し、新規材料として有望な蛍石構造強誘電体について、強誘電性を支配する特性因子を明らかにすることである。研究代表者が世界に先駆けて作製に成功したエピタキシャル膜を用い、電界印加の前後および電界印加下で行う独自の構造評価手法で結晶構造とドメイン構造にアプローチすることによって、従来の理論では説明できなかった蛍石構造強誘電体の特性発現機構の解明と新しい強誘電体理論の構築を目指すものである。
本年度は以下の成果を得た。
1 (111)ITO//(111)YSZ基板上に作製した{111}配向したエピタキシャルY-(Hf, Zr)O2薄膜について、広い組成範囲において室温で強誘電相を得ることができた。また、強誘電相が得られる組成範囲は、室温製膜後に1000℃以上の温度で後処理した場合に強誘電性が得られる組成とほぼ同じであった。
2 強誘電相(直方晶)と強誘電相の高温相である常誘電相（正方晶）の間は、冷却時と昇温時で大きなヒステリシスを描く一次相転移であることを解明した。また、冷却速度を変えるとその温度は変化し、強誘電相の温度安定性は非平衡度に大きく支配されることが明らかになった。
3 Y-(Hf, Zr)O2において、常誘電相（正方晶）と強誘電相(直方晶)の境界近傍の正方晶相は、電界の印可によって強誘電相(直方晶)に相変化する電界誘起相転移を起こすことを明らかにした。
4 上記 1-3 の現象は、膜厚が1000nmの膜でも起こることを明らかにし、膜厚に依存しない現象であることを明らかにした。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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