RFバイアススパッタ法を用いた六方晶系圧電薄膜の結晶配向制御とc軸平行膜の創製
| Project/Area Number |
12J05255
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Research Field |
Structural/Functional materials
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| Research Institution | Doshisha University |
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Principal Investigator |
髙柳 真司 (2013) 同志社大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)
高柳 真司 (2012) 同志社大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)
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| Project Period (FY) |
2012 – 2013
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2013)
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| Budget Amount *help |
¥1,800,000 (Direct Cost: ¥1,800,000)
Fiscal Year 2013: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2012: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
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| Keywords | 酸化亜鉛 / 窒化アルミ / 結晶配向制御 / イオン照射 / スパッタ成膜 / c軸平行膜 / 横波モード薄膜共振子 / 弾性表面波デバイス / ZnO(酸化亜鉛) / 六方晶系圧電体 / RFバイアス |
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| Research Abstract |
本研究は圧電軸(以下、c軸)が基板面に対して平行かつ一方向に揃った六方晶系圧電薄膜(以下、c軸平行膜)を形成し、横波モード薄膜共振子を開発することを目的としている。前年度では、スパッタ成膜中に基板へRFバイアス電力を印加する方法(以下、RFバイアススパッタ法)を用いて基板へのイオン照射を増大させることで、c軸平行ZnO膜[(11-20)面配向膜や(10-10)面配向膜]が形成されることが判った。
当該年度では、まずRFバイアススパッタ法における成膜条件を検討した。その結果、2MHz、50WのRFバイアスを基板に印加しながら成膜することで、良好な(10-10)面配向ZnO膜が形成されることが判った。そこで、電極/ZnO膜/電極/基板の共振子構造を作製し、ネットワークアナライザにより高周波電界を印加したところ、横波の励振が確認された。そして、この共振子の電気・機械エネルギーの変換損失から、薄膜の圧電性の指標となる電気機械結合係数k_tを推定したところ、0.17となった。これは単結晶の値(0.26)と比較して65%の値となっている。このような横波モード薄膜共振子は、液体中で抗原抗体反応等の分子の吸着・脱離を検出できるセンサやなどに応用することが可能である。
さらにc軸平行膜の新たな応用として、フランスの研究機関との共同研究によりLamb波デバイスを試作した。実際に作製したデバイスの挿入損失を測定し、Lamb波の励振を確認した。Lamb波デバイスにc軸平行膜を用いると、理論上、10%を超える大きな電気機械結合係数K^2を得ることができる。今後、さらに試料を作製してデバイスの性能を評価し、磁気センサ等への応用展開も考えている。
またZnOと同じ六方晶系に属するAINについても同様に、RFバイアススパッタ法を用いることで結晶配向制御が可能で、c軸平行膜が形成されることが判った。他の結晶系の材料に対しても応用を検討することで、新たなデバイスについても発展が期待される。
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| Strategy for Future Research Activity |
(抄録なし)
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Report
(2 results)
Research Products
(33 results)
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[Presentation] Bone ultrasound transducer in the MHz range2012
Author(s)
Masahiro Okino, Katsunori Mizuno, Shinji Takayanagi, Daisuke Suga, Takahiko Yanagitani, Mami Matsukawa
Organizer
2012 IEEE International Ultrasonics Symposium
Place of Presentation
International Congress Center (Dresden, Germany)
Year and Date
2012-10-09
Related Report
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[Presentation] Micro liquid viscometer by thickness-shear mode resonator with c-axis parallel oriented ZnO film2012
Author(s)
Yoshiya Kato, Takahiko Yanagitani, Mami Matsukawa, Mamoru Sawasaki, Takayuki Kawamoto, Yoshikazu Mori, Shinji Takayanagi, Syo Sasaki, Masatoshi Oba, Yoshiaki Watanabe
Organizer
2012 IEEE International Ultrasonics Symposium
Place of Presentation
International Congress Center (Dresden, Germany)
Year and Date
2012-10-09
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