2011 Fiscal Year Annual Research Report
立方晶(Ba,Sr)TiO3の方位制御による歪安定電界誘起チューナブル特性の設計
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22760510
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
山田 智明 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (80509349)
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| Keywords | 強誘電体薄膜 / 誘電体物性 / エピタキシャル・単結晶成長 / 歪み・応力 |
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| Research Abstract |
本研究は、電界印加で誘電率のチューナブル特性を示す立方晶の(Ba,Sr)TiO3薄膜において、従来あまり注目されなかった立方晶格子の歪み方位依存性を実験的・理論的に明らかにし、方位制御により歪みに対して安定なチューナブル特性の設計を目指すものである。具体的には、熱膨張係数が異なる基板や圧電体基板上に各方位の(Ba,Sr)Tio3薄膜を成長させ、歪みに対する誘電応答の結晶方位依存性を明らかにし、理論予測との比較・検討を行う。得られた知見を基に、フレキシブル基板上に歪み安定な方位の(Ba,Sr)Tio3薄膜を成長させ、動作安定性の検証を行う。
本年度は、まず、昨年度に得られた実験結果の妥当性を検証するために、ランダウ理論を基に、(100),(111),(110)配向膜における歪みに対する相図(歪みに対する強誘電-常誘電相転移温度の関係)を作成し、さらに歪みと面内・面外方向の誘電率の関係をモデル化した。その結果、(Ba,Sr)TiO3薄膜の歪みが強誘電-常誘電相転移温度と誘電率に与える影響は、(111)配向膜において最も小さくなることが理論的に示唆され、昨年度に得られた実験結果とも矛盾しないことが明らかになった。また、(100)配向膜と(111)配向膜については、歪みとチューナビリティーの関係についてもモデル化した。次に、圧電体基板の圧電歪みを利用して薄膜の歪みを系統的に変化させること目的として、圧電体基板上における(Ba,Sr)TiO3薄膜の配向制御を試みた。結晶方位が揃った高い結晶性の薄膜を成長させるには、今後更なる成膜条件の最適化が必要である。
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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
圧電体基板上への(Ba,Sr)TiO3薄膜の作製については、成長条件の更なる最適化が必要であるが乱-本研究)の最も重要な目的である「歪み安定な方位の実験的・理論的な検証」については順調に進展しており、論文の執筆を進めている。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの実験(特に圧電体基板上への作製条件の最適化)を継続するとともに、フレキシブル基板上に歪み安定な(111)配向の(Ba,Sr)TiO3薄膜を成長させ、変形(曲げ)時の動作安定性を検証する。また、比較のため、歪み不安定な方位の成長も行う。成長方位の制御はこれまでの実験と同様にバッファー層の導入によって行う他、実験の進展状況によっては、剥離・転写プロセスによるフレキシブル基板上への膜形成を検討する。
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