重積層制御による機能性セラミックス人工格子の合成と物性

1989 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 62430016
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: 三浦 嘉也 岡山大学, 工学部, 教授 (80032952)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小田 喜一 岡山大学, 工学部, 講師 (50033410) ; 尾坂 明義 岡山大学, 工学部, 助教授 (20033409) ; 坂東 尚周 京都大学, 化学研究所, 教授 (70027027) ; 高田 潤 岡山大学, 工学部, 助教授 (60093259)
• Keywords: セラミック人工格子 / 電子ビ-ム蒸着装置 / 酸化亜鉛 / チタン酸鉛 / 誘電体

Research Abstract

(1)酸化亜鉛(ZnO)は、バリスタ-、表面弾性波素子、ガスセンサ-等に広く利用されている代表的な電子材料の一つである。電子ビ-ム反応蒸着装置を用いて酸素雰囲気中(10^<-4>Torr)で各種基板へのZnO薄膜合成条件の検討を行い、石英ガラス基板を用いた場合、広い温度範囲でc軸配向膜が得られ、サファイヤc面およびR面基板ではエピタキシャル成長膜が得られることが分かった。さらに、基板として石英ガラスを用いた場合についての種々の蒸着条件への結晶性、膜質におよぼす影響をXRD、SEM等を用いることによって解明するとともに、最適蒸着条件について詳細に調べた。その結果、酸素分圧および高周波出力は膜成長速度に大きく影響をおよぼし、酸素分圧、高周波出力が高いほど膜成長速度が速いことが分かった。また、基板温度400℃、高周波出力100W以上、酸素分圧2.0×10^<-4>Torrにおいて結晶性、膜質の最も優れた薄膜が合成できることが明らかになった。
(2)PbTiO_3に代表されるペロブスカイト型酸化物は、優れた強誘電性とともに焦電、圧電、電気光学効果を兼ね備えた機能性の高い材料で、これらの特性を利用した多様なデバイスが提案されている。
本年度においては、薄膜作製法として金属蒸発源の蒸発速度を独立に制御できる電子ビ-ム反応蒸着装置を用いてサファイヤc面基板上にPbTiO_3薄膜を作成し、特性評価を行った。その結果、基板温度600℃、R.F.出力150W、酸素圧1.0〜1.6×10^<-4>Torrの条件下でPbTiO_3の(111)面がサファイアC面にエピタキシャル成長した膜が得られた。また、ロッキングカ-ブの半価幅(1deg.)が狭いことによりこの膜の結晶性は良好だと考えられる。さらに、作成した膜において強誘電性を示すD-Eヒステリシス曲線が観察された。

Research Products

• [Publications] 高田潤: "Bi-Pb系高Tc相の生成に及ぼす仮焼温度の影響" 粉体および粉末冶金. 37. 54-59 (1990)
• [Publications] 高田潤: "Bi-Pb系酸化物高温超伝導体のHIP処理" 粉体および粉末冶金. 37. 83-88 (1990)
• [Publications] 高田潤: "Bi-Pb-Sr-Ca-Cu-O系Pb-rich試料における高Tc相の生成" 粉体および粉末冶金. 37. 108-113 (1990)
• [Publications] Hitoshi Kitaguchi: "Equilibrium Phase Diagram for the System PbO-CaO-CuO" J.Materials Research. 5. (1990)
• [Publications] 岡村敏彦: "反応蒸着法によるPbO-TiO_2系薄膜の合成" 日本セラミック協会学術論文誌. 98. (1990)
• [Publications] 三浦嘉也: "反応蒸着法によるZnO薄膜の作製" 材料.