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セラミック薄膜における相化学的特異現象の解明とその誘起物性への応用

研究課題

研究課題/領域番号 13450266
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 無機材料・物性
研究機関東京工業大学

研究代表者

水谷 惟恭  東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (60016558)

研究分担者 篠崎 和夫  東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教授 (00196388)
脇谷 尚樹  東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助手 (40251623)
木口 賢紀  東京工業大学, 総合分析支援センター, 助手 (70311660)
研究期間 (年度) 2001 – 2003
研究課題ステータス 完了 (2003年度)
配分額 *注記
15,400千円 (直接経費: 15,400千円)
2003年度: 2,500千円 (直接経費: 2,500千円)
2002年度: 4,100千円 (直接経費: 4,100千円)
2001年度: 8,800千円 (直接経費: 8,800千円)
キーワードドーピング / 薄膜 / 格子定数 / 半導体 / ペロブスカイト / MOD / TEM / PLD / 半導体化 / MOCVD / スパッタリング
研究概要

本研究は今後電子セラミックス部品やメモリーデバイスなどに広く利用されることが予想されるペロブスカイト構造セラミックス薄膜に見られるバルク体(焼結体)とは異なる、いわば異常現象を明らかにし、その機構を解明して、セラミック薄膜の特異性から新たな機能を探索する手がかりを得ようとするものである。ここでの特異性は異種原子のドーピング化の難易性、固溶域の拡大、超格子の出現、超薄層からなる積層体の出現などである。本研究では、種々の方法で作成したセラミックス薄膜におけるドーピング異常現象をデータから探索し、物性との関係を検討した。その結果、(1)PLD法で作製したSrTiO_3薄膜ではMOCVDで作製した薄膜と同様に広いSr/Ti比において単相のペロブスカイト相が生成し、格子定数が連続的に大きく変化することを見いだした。これらの試料のTEM観察からは顕著な格子欠陥は見られなかった。一方、化学溶液法であるMOD法で作製したSrTiO_3薄膜はアモルファスとなり、結晶化しなかった。さらに、作製した薄膜の還元熱処理により電流-電圧特性のSr/Ti比依存性を調べた。その結果、電流-電圧特性が直線的に成るものとバリスタ特性を示すものがあることが明らかになった。さらに、(2)バルクでは安定化ジルコニア(YSZ)中にNbはほとんど固溶しないが、PLD法でNbを添加したYSZ薄膜を作製すると、少なくとも20mol%までのNb_2O_5添加までYSZの格子定数は連続的に変化し、容量-電圧特性が著しく改善されることが見いだされた。これらの例が示すように、薄膜ではバルクでは理解することができない多くの異常現象が見いだされた。

報告書

(4件)
  • 2003 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2002 実績報告書
  • 2001 実績報告書
  • 研究成果

    (26件)

すべて 2003 2002 その他

すべて 雑誌論文 (10件) 文献書誌 (16件)

  • [雑誌論文] Improvement of capacitance-voltage (C-V) characteristics of YSZ/Si(001) and ZrO_2/Si thin film by Nb-doping2003

    • 著者名/発表者名
      N.Wakiya, T.Moriya, K.Shinozaki, N.Mizutani
    • 雑誌名

      Mat. Res. Soc. Symp. Proc. 747

      ページ: 153-158

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Role of the First Atomic Layers in Epitaxial Relationship and Interface Characteristics of SrTiO_3 Films on CeO2/YSZ/Si(001)2003

    • 著者名/発表者名
      T.Yamada, T.Kiguchi, N.Wakiya, K.Shinozaki, N.Mizutani
    • 雑誌名

      Mat. Res. Soc. Symp. Proc. 747

      ページ: 243-254

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Cjaracterization of defect type and dislocation density in double oxide heteropitaxial CeO_2/YSZ/Si(001) films2003

    • 著者名/発表者名
      C.H.Chen, T.Kiguchi, N.Wakiya, K.Shinozaki, N.Mizutani
    • 雑誌名

      Applied Physics A 76

      ページ: 969-973

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Epitaxial growth of SrTiO_3 films on CeO_2/yttria-stabilized zirconia/Si(001) with TiO_2 atomic layer by pulsed-laser deposition2003

    • 著者名/発表者名
      T.Yamada, N.Wakiya, K.Shnozaki, N.Mizutani
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters 83

      ページ: 4815-4817

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Improvement of capacitance-voltage (C-V) characteristics of YSZ/Si(001) and ZrO_2/Si thin film by Nb-doping2003

    • 著者名/発表者名
      N.Wakiya, T.Moriya, K.Shinozaki, N.Mizutani
    • 雑誌名

      Mat.Res.Soc.Symp.Proc. 747

      ページ: 153-158

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Role of the First Atomic Layers in Epitaxial Relationship and Interface Characteristics of SrTiO_3 Films on CeO_2/YSZ/Si(001)2003

    • 著者名/発表者名
      T.Yamada, T.Kiguchi, N.Wakiya, K.Shinozaki, N.Wakiya, N.Mizutani
    • 雑誌名

      Mat.Res.Soc.Symp.Proc. 747

      ページ: 243-254

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Characterization of defect type and dislocation density in double oxide heteroepitaxial CeO_2/YSZ/Si(001) films2003

    • 著者名/発表者名
      C.H.Chen, T.Kiguchi, N.Wakiya, K.Shinozaki, N.Mizutani
    • 雑誌名

      Applied Phys. A76

      ページ: 969-973

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Epitaxial growth of SrTiO_3 films on CeO_2/yttria-stabilized zirconia/Si(001) with TiO_2 atomic layer by pulsed-laser deposition2003

    • 著者名/発表者名
      T.Yamada, N.Wakiya, K.Shinozaki, N.Mizutani
    • 雑誌名

      Appl.Phys.Lett. 83

      ページ: 4815-4818

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Effects of deposition temperature on sturcutural defect and electrical resistivity in heteroepitaxial La_0.5Sr_0.5CoO_3/CeO_2/YSZ/Si films2002

    • 著者名/発表者名
      C.H.Chen, A.Saiki, N.Wakiya, K.Shinozaki, N.Mizutani
    • 雑誌名

      J. Vac. Sci. Technol. A20

      ページ: 1749-1754

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Effects of deposition temperature on structural defect and electrical resistivity in heteroepitaxial La_<0.5>Sr_<0.5>CoO_3/CeO_2/YSZ films2002

    • 著者名/発表者名
      C.H.Chen, A.Saiki, N.Wakiya, K.Shinozaki, N.Mizutani
    • 雑誌名

      J.Vac.Sci.Technol. A20

      ページ: 1749-1754

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N.Wakiya, T.Moriya, K.Shinozaki, N.Mizutani: "Improvement of capacitance-voltage (C-V) characteristics of YSZ/Si(001) and ZrO_2/Si thin film by Nb-doping"Mat.Res.Soc.Symp.Proc.. 747. 153-158 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] T.Yamada, T.Kiguchi, N.Wakiya, K.Shinozaki, N.Mizutani: "Role of the First Atomic Layers in Epitaxial Relationship and Interface Characteristics of SrTiO_3 Films on CeO_2/YSZ/Si(001)"Mat.Res.Soc.Symp.Proc.. 747. 243-254 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] C.H.Chen, T.Kiguchi, N.Wakiya, K.Shinozaki, N.Mizutani: "Characterization of defect type and dislocation density in double oxide heteroepitaxial CeO_2/YSZ/Si (001) films"Applied Physics A. 76. 969-973 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] T.Yamada, N.Wakiya, K.Shinozaki, N.Mizutani: "Epitaxial growth of SrTiO_3 films on CeO_2/yttria-stabilized zirconia/Si(001) with TiO_2 atomic layer by pulsed-laser deposition"Applied Physics Letters. 83. 4815-4817 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] C.H.Chen, A.Saiki, N.Wakiya, K.Shinozaki, N.Mizutani: "Effects of deposition temperature on structural defect and electrical resistivity in heteroepitaxial La_<0.5>Sr_<0.5>CoO_3/CeO_2/YSZ/Si films"J.Vac.Sci, Technol.. A20. 1749-1754 (2002)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] T.Kiguchi, N.Wakiya, K.Shinozaki, N.Mizutani: "HRTEM investigation of the 90° domain structure and ferroelectric properties of multi-layered PZT thin films"Microelectronic Engineering. 66. 708-712 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] K.Shinozaki, M.Sugiura, T.Kiguchi, N.Wakiya, N.Mizutani: "Growth Behavior of Bi and Nb co-added SrTiO3 thin film exhibiting varistor characteristics"J.ceram.Soc.Jpn.. 110[5]. 416-420 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] N.Wakiya, M.Yoshida, T.Kiguchi, K.Shinozaki, N.Mizutani: "RF-magnetron-sputtered heteroepitaxial YSZ and CeO2/YSZ thin films with improved capacitance-voltage characteristics"Thin Solid Films. 411. 268-273 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Kim, A.Saiki, N.Wakiya, K.Shinozaki, N.Mizutani: "Effect of nb and Sr doping on crystal structure of epitaxial BaTiO3 thin films on MgO substrates"J.Phys.D : Appl.Physics. 35. 1499-1503 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] T.Yamada, N.Wakiya, K.Shinozaki, N.Mizutani: "Growth mechanism of SrTiO3 thin film on ceO2(001) surface"Key Engineering Materials. 228-229. 137-140 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] C.H.chen, A.saiki, N.Wakiya, K.Shinozaki, n.Mizutani: "Distinct correlation between CeO2 and YSZ in out-of-planed and in-plane mosaic dispersions of heteroepitaxial CeO2/YSZ/Si(001) films"Appl.Phys.. A74. 693-697 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Chun-Hua Chen, Naoki Wakiya, Kazuo Shinozaki, Nobuyasu Mizutani: "Effects of Deposition Temperature on Structure and Resistivity of Epitaxial La_0.5Sr_0.5CoO_3/CeO_2/YSZ/Si(001)Film"Key Engineering Materials. 214-215. 177-182 (2002)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Daisuke Nagano, Mitsunori Sugiura, Naoki Wakiya, Hiroshi Funakubo, Kazuo Shinozaki, Nobuyasu Mizutani: "Condition mechanism of La-, Nb-doped BaTiO_3 thin by doping MOCVD"Key Engineering Materials. 216. 87-90 (2002)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Chun-Hua Chen, Naoki Wakiya, Astushi Saiki, Takanori Kiguchi, Kazuo Shinozaki, Nobuyasu Mizutani: "Defects in heteroepitaxial CeO_2/YSZ/Si(001)films by precise X-ray rocking curve distribution fitness"Physica B. 308-310. 1050-1053 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Nobuyasu Mizutani, Naoki Wakiya, Makoto Yoshida, kenichi Hijikata, Kazuo Shinozaki: "Preparation of Epitaxial YSZ Thin Filn on Si(001) Using Metal and Oxide Targets by RF-Magnetron Sputtering"Ferroelectrics. 260. 249-254 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Y. Xuan, Y. Ishida, N. Wakiya, K. Shinozaki, N. Mizutani: "Growth Mechanism of PbTiO_3 Thin Films Deposited on LaAlaO_3(100) by Metallorganic Chemical Vapor Deposition"Ceramic Processing Science. 4. 249-254 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書

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公開日: 2001-04-01   更新日: 2016-04-21  

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