2008 Fiscal Year Annual Research Report
インプランタブル圧電薄膜アクチュエータ創製のためのトリプルスケール解析法の開発
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19760080
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| Research Institution | Osaka Institute of Technology |
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Principal Investigator |
上辻 靖智 Osaka Institute of Technology, 工学部, 准教授 (00340604)
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| Keywords | 第一原理計算 / 均質化法 / マルチスケール有限要素法 / 密度汎関数法 / 圧電材料 / 生体適合材料 / スパッタ薄膜 / エピタキシャル成長 |
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| Research Abstract |
本年度の研究実績は下記の4項目に大別される.
1. ポテンシャルエネルギによる結晶成長性および結晶方位分布の定量的評価法の開発
前年度の研究成果を継続して, 複数の結晶セルに対して基板上でのあらゆる配向および配座を考慮して, 薄膜-基板間の結晶整合性を評価した. 特に, 第一原理計算により定量化された結晶成長性に基づいて, カノニカル分布を新たに採用して圧電薄膜における結晶方位分布を予測した.
2. 単元素, 多元素スパッタ薄膜による検証実験および結晶成長判定条件の導出
定量化した結晶成長性を検証するため, 第一段階としてRFマグネトロンスパッタ装置を用いてSi基板上に単元素(バッファ層Nbおよび下部電極層Cu)薄膜を創製し, X線回折装置によりエピタキシャルひずみおよび結晶方位分布を計測した. 特に, 昨年度導入したエッチング装置により膜厚方向の結晶形態変化を観察・分析した.
3. 圧電特性比較による高性能新規生体適合ペロブスカイト型化合物の選定
探索した新規生体適合ペロブスカイト型化合物に対して, 安定構造および圧電特性を評価して優れた特性を発揮する化合物を探索した. 特に, フォノン振動モード解析によりソフト化および正方晶への構造相転移の可能性を十分に評価した上で, 有力候補であったMgSiO_3, MgTiO_3, CaTiO_3, CaZrO_3, CaSnO_3の圧電特性を比較した.
4. 結晶成長性を考慮した最適基板結晶の探索
圧電特性において優位である上記の新規化合物に対して, 結晶成長性が最も良好な基板(下地)結晶の探索に着手した. Si基板/バッファ層/下部電極層上での圧電薄膜創製を想定して, バッファ層および下部電極層を探索した.
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