2022 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 Metropolitan University |
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Principal Investigator |
譚 ゴオン 大阪公立大学, 国際基幹教育機構, 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 / MEMSデバイス |
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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の圧電応答について、微視的・巨視的な特性の両方を明らかにし、圧電特性に寄与する結晶学的な因子を明らかにすることを目的としている。
R4年度は、R3年度の放射光XRD測定で得られた結果を基に、スパッタリング法やゾルゲル法を用いてSi基板上に様々なZr/Ti組成比のチタン酸ジルコン酸鉛（PZT）薄膜を作製し、その圧電特性を評価した。異なる組成比で作製したPZT薄膜は異なる結晶構造を示していた。また酸化ジルコニアのバッファ層付きSi基板上に成膜することで、エピタキシャル成長させることにも成功した。得られた圧電薄膜に対して、正圧電効果および逆圧電効果の両方の手法で圧電特性を調査した結果、特に正圧電効果においてはエピタキシャル薄膜のほうが、結晶配向を制御していないランダムな多結晶薄膜に比べて数倍高い圧電定数を示すことを明らかになった。
また複雑な真空装置を必要としないゾルゲル法でもスパッタリング法で作製した薄膜に匹敵するほどの大きな圧電定数が得られることを明らかにした。デバイスの試作においても、安定した性能を示していた。これらの新しく得られた結果については、論文投稿および国際学会を含む学会で成果発表を行っている。
一方で、スパッタリング法を使って人工超格子構造の薄膜を作製したり、ゾルゲル法を用いて組成比の異なる多層構造薄膜を作製して特異な機能発現を狙う研究についても現在取り組んでいる。
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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
R4年度は、研究のみならず3報以上の論文投稿や国内国外の学会発表を積極的に行うことができたため、おおむね順調に進展していると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究方策としては、良好な圧電特性を示したゾルゲル法で作製したエピタキシャルPZT薄膜について、組成比の異なる多層構造の薄膜を作製し、圧電特性の向上を目指す。それに加え実際にエナジーハーベスター等のデバイスを作製し、応用に向けての取り組みにも着手する予定である。
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| Causes of Carryover |
R4年度は、世界情勢の影響を受けて世界的半導体不足や部品不足が深刻となり、納期が大幅に伸びてしまった。次年度では、状況が良くなることが期待され必要な装置の購入を行う予定である。
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