2013 Fiscal Year Research-status Report
ミリサイズ高分子球の最密充填構造をテンプレートに用いた焦電センサアレイの作製
| Project/Area Number |
25630278
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
脇谷 尚樹 静岡大学, 電子工学研究所, 教授 (40251623)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鈴木 久男 静岡大学, 電子工学研究所, 教授 (70154573)
坂元 尚紀 静岡大学, 電子工学研究所, 助教 (80451996)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | セラミックプロセッシング / テンプレート / ミリサイズ / 高分子球 / スリップキャスティング法 / 焦電性 / アレイ |
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| Research Abstract |
最密充填させた直径約200nm～3μmの高分子球をテンプレートに用いた２次元周期構造を有するセラミックス薄膜の作製が注目されているが、この構造の薄膜をデバイスへ応用した研究例はほとんど無い。研究代表者らはこれまでの研究から、デバイスに応用するための鍵は直径の大きい高分子球をテンプレートに用い、複数の上部電極との電気的な接触の確保することにあるとの考えに至った。本研究の目的は、［１］直径が数mmの高分子球を用いた２次元周期構造を有する球殻状セラミックス薄膜の作製方法の確立、［２］１個の球殻構造薄膜に対しての焦電性の測定、［３］２次元最密充填球殻状薄膜を用いた焦電センサアレイの試作にある。
25年度は直径が2～3mmの高分子球の最密充填構造をテンプレートに用いたセラミックス薄膜の作製例方法の確立を目指し、直径1.6mmのアクリル（PMMA）球と直径2.0mmのポリプロピレン球（PP）を２次元に最密充填させたものをテンプレートに用いて、この上にPLD法で膜厚数100nmのLaNiO3（LNO）薄膜を成膜後、600℃で60分間熱処理を行った。その結果、いずれの場合にも高分子球を除去した際にLNO薄膜が崩落してしまい、自立薄膜とすることができなかった。
そこで、当初の研究目的を達成させるために新たなアプローチを検討した。具体的には、PZTナノ粒子を分散させたスラリーを用いたスリップキャスティング法により、ミリサイズの球殻構造を有するセラミックス厚膜の作製に成功した。しかし、PZTの密度が高いため、通常のスリップキャスティングではスリップキャスティング法の途中での沈降が無視できず、球殻の底部と周辺部で約２倍の膜厚の差が生じた。そこで、スリップキャスティング-スピンコート法を開発し、膜厚が均一な球殻状PZT厚膜の作製に成功した。
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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
当初計画していた、ミリサイズの高分子球をテンプレートに用いて球殻状のセラミックス薄膜を作製することは達成できていないが、最終目的である焦電センサアレイの作製のために必要な、直径が数mmの球殻構造を有するセラミックス膜は本研究で開発した「スリップキャスティング-スピンコート法」にて作製することに成功した。このように、今年度は新しいセラミックプロセッシング法の開発を通していわばnear net shapeにて膜厚が均一な球殻構造のセラミックスを作製することに成功した意味で意義が高い。この球殻状セラミックスは容易にアレイ化することが可能で有り、個別の球殻が焦電特性を有していれば、最終目標としている焦電センサアレイのプロトタイプの作製は可能と考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は作製した球殻状PZT厚膜の電気的特性の測定、特に焦電特性の測定を行うとともに、シングルエレメントとして焦電センサとしての使用が可能かどうか検討する。さらに、これをアレイ化することにより焦電センサアレイを作製し、モーションセンサのプロトタイプを作製する。さらに、焦電体は強誘電性や圧電性も有しているため、ミリサイズの球殻状セラミックスの電気特性評価も行う予定である。
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