2020 Fiscal Year Annual Research Report
High-temperature piezoelectric devices based on piezoelectric free-standing nanorod arrays
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20H02632
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| Research Institution | Shinshu University |
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Principal Investigator |
渡辺 健太郎 信州大学, 学術研究院繊維学系, 准教授 (40582078)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 単結晶自立ナノロッド / ZnO / 溶液成長 / 選択成長 / 圧電変換 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
発電所のタービンや金属・プラスチック等の成型工場など常時高温下に晒されるインフラや大規模設備を、稼働を止めることなく高温下で劣化クラック検出可能な高温超音波探触子の実現が求められている。その圧電素子材料として超高面密度・超高配向ZnO自立ナノロッド(NR)配列構造の検討を行った。昨年度は研究機関の異動(東北大学→信州大学)に伴う主催研究室の立ち上げ作業の他、以下の研究成果が得られた。
①SEM-CL顕微分光装置を立ち上げ、SEM観察しながらその場で任意の個々のZnO自立NRのI-V測定およびNR電気伝導率評価が可能な「その場"差分"I-V測定」法を開発した。また、同一NRに対して顕微CL分光法とその場差分I-V測定法の同時測定が可能であることを実証した。
②ZnO自立NRの電気絶縁性を高めるため、酸素雰囲気中でのアニール処理温度を検討した。各温度でアニール処理後の個々のNRに対し、電気伝導率とCL像／CLスペクトル点分析の同時測定を行い、アニール処理温度を最適化できた。
③ZnO(0001)自立NR//Au(111)薄膜//Si(111)基板のヘテロエピタキシャル成長技術を独自開発し、これに基づいてZnO自立ナノロッドの超高面密度化・完全配向化を達成した。
④ZnO自立NRの面密度の更なる向上のため、Si(111)基板上のAu(111)成長サイトを周期配置した周期パターン基板の作製に成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
2020年度に予定していた信州大学での研究室立ち上げ完了、更にZnO自立NRの超高密度・完全配向構造が実現できた。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度は、以下の研究項目を実施する。
①圧電分極-電界(P-E)測定やLCRインピーダンス測定などNR圧電特性評価法を立ち上げる。
②超高面密度・完全配向ZnO自立ナノロッド配列のさらなる高密度化を目指す為、周期パターン基板を用いた周期構造化を実現する。
③ZnO自立ナノロッド配列の圧電特性評価における参照試料として、同膜厚のZnO(0001)薄膜/Au(111)薄膜/Si(111)基板も作製する。
④上記の試料構造に対して上部電極を形成し、圧電素子を作製する。得られたナノロッド配列構造および薄膜構造の圧電素子の電気特性評価・圧電応答評価を行う。
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