2021 Fiscal Year Research-status Report
放射光X線回折によるSi基板上エピタキシャル圧電薄膜の圧電主要因子の解明
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21K14200
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| Research Institution | Osaka Prefecture University |
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Principal Investigator |
譚 ゴオン 大阪府立大学, 高等教育推進機構, 講師 (00806060)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 圧電薄膜 / エピタキシャル成長 / 放射光X線回折測定 / 結晶構造解析 / 非鉛圧電薄膜材料 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、これまでに研究例の少ないSi基板上のエピタキシャル圧電薄膜に対して、放射光XRD測定による微視的な結晶構造解析と巨視的な圧電特性の計測の結果を両方議論することで、圧電特性に最も大きく寄与する結晶学的な主要因子の解明を目的としている。
国内外の類似研究には、例えばPZT圧電薄膜に対して電圧印加しながらのXRD観察やラマン分光観察が報告されてきた。しかしながら、本研究のように、結晶の微視的な圧電応答の測定と、巨視的な圧電定数との結果を関連付けて議論した報告は殆どない。本研究では、薄膜作製から物性評価、デバイス評価までを網羅している点で大きな意義があると考えている。また研究の重要性としては、MEMSプロセスの標準であるSi基板上のエピタキシャル圧電薄膜を研究対象としていることで、学術的な基礎研究に限らず工業的な波及効果も高いことにある。
R3年度は、スパッタリング法やゾルゲル法を用いて、バッファ層付きSi基板上にエピタキシャル圧電薄膜（PZT, KNN）を作製し、その圧電特性をカンチレバー法により評価を行った。
また、圧電特性に起因する結晶学的な主要因子を明らかにするため、大型放射光施設（SPring-8)に2度実験に訪問し、圧電薄膜に対して、電圧印加下における結晶構造変化動的挙動を計測した。特記すべきことは、これまでの面外測定だけでなく、2次元検出器を用いて、薄膜結晶の逆格子回折スポットを3次元で捉える新しい実験にもトライした。これにより、面外の結晶構造変化だけでなく面内の結晶構造変化も同時に計測することに成功した。現在、得られた結果の解析を行っている。
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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
R3年度は2度大型放射光施設（SPring-8）にて実験を行い、新しい測定手法にもトライしたため、おおむね順調に研究を遂行していると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
R3年度の大型放射光施設（SPring-8）の新しい測定手法で得られた計測データを解析し、圧電特性の起源を調査する。薄膜作製にフィードバックすることで、圧電特性の向上を目指す。
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| Causes of Carryover |
R3年度では感染症の影響で出張がなかった。R4年度では状況が良くなり次第、海外出張等も含めて学会の発表等に使用する予定である。
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