2020 Fiscal Year Annual Research Report
Nondestructive Measurement Method for Depth Profile of Nonlinear Dielectric Properties and Domain Structure in Piezoelectric Devices
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18K04950
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| Research Institution | National Institute of Technology, Kumamoto College |
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Principal Investigator |
小田川 裕之 熊本高等専門学校, 拠点化プロジェクト系地域協働プロジェクトグループ, 教授 (00250845)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
森田 剛 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 教授 (60344735)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 走査型非線形誘電率顕微法 / 圧電体 / 分極反転 / 動的ドメイン計測 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、(1)圧電体や強誘電体デバイスに用いられる電気的に極性を有する材料の内部の極性構造を、試料表面からの測定で推定する技術の開発と、(2)圧電体素子に電圧を印加して駆動させている最中の極性構造（分極ドメイン）の挙動を観察できる装置を、走査型非線形誘電率顕微法（Scannning Nonlinear Ferroelectric Microscopy:SNDM）を用いて開発することを目的として実施した。
(1)については、昨年までの研究では、試料内部の電界分布を変化させるために、探針を金属コートした導電性ゴムなどの柔らかい材料で作製し、探針を押し付けた際の先端の変形を利用することを考えてシミュレーションを行っていたが、その方法では試料表面から深い部分では殆ど電界分布が変化せず、十分な結果を得ることができなかった。そこで、試料を薄膜などのように探針半径より薄い場合に限定して検討し、探針は通常の金属のままで、対向して設置している試料裏面の電極を試料裏面から離し、その距離を制御することで電界分布を変化さえる方法を検討した。その結果、電極が試料裏面に接しているときは平行平板に近い分布となり、試料の深い部分なで電界が到達し、電極を離すにつれて電界が探針直下（表面付近）に集中する結果が得られ、目的を達成できるというシミュレーション結果を得た。これについては、現在実験的検証を進めている。(2)については、基本原理は昨年度までの研究で検証できている。本年度は、測定周波数を上げることを目標に研究を行った。本研究費によるFM復調器は10MHzまで復調可能であるため、実際にSNDMの測定が可能であるか確認を行った。その結果、信号は得られたが、周波数を上げるとプローブの発振周波数の変化が減少し出力が弱くなるため、プローブの発振器の改良を行う必要があることが分かり、現在継続して実験を進めている。
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