テーラード基板を用いた高性能ピエゾナノワイヤのピンポイント成長手法の開発

• 研究課題/領域番号: 15K13944
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 電子・電気材料工学
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 山田 智明 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (80509349)
• 研究分担者: 長崎 正雅 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (40273289)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2016年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2015年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
• キーワード: 圧電性 / ナノワイヤ

研究成果の概要

酸化亜鉛のナノワイヤに比べ10倍以上大きな圧電特性（ピエゾ特性）を示すチタン酸ジルコン酸鉛（PZT）ナノワイヤを、テーラード基板を用いて狙った場所にピンポイントで成長させる手法を開発することを目的とした。
ナノインプリント法で基板上にトレンチ構造及びPZTナノ島構造を有する基板を作製した。その結果、高さ40nm幅80nmのナノ島構造の作製に成功した。また、トレンチ構造を有する基板上にパルスレーザー堆積法でPZTを堆積した結果、トレンチで囲まれたナノ島と同じ形状でPZTがギャップを持って成長した。このことからナノ島の形状と間隔を制御することで、ナノワイヤの形状と直径が制御できる可能性が示された。

研究成果

• [雑誌論文] Fabrication and characterization of (111)-epitaxial Pb(Zr0.35Ti0.65)O3/Pb(Zr0.65Ti0.35)O3 artificial superlattice thin films (2016)
  • 著者名/発表者名: Tomoaki Yamada, Youhei Ebihara, Takanori Kiguchi, Osami Sakata, Hitoshi Morioka, Takao Shimizu, Hiroshi Funakubo, Toyohiko J. Konno, Masahito Yoshino, and Takanori Nagasaki
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys 巻: 55 号: 10S ページ: 10TA20-10TA20
  • DOI: 10.7567/jjap.55.10ta20
  • NAID: 210000147170
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Fabrication of Tetragonal Pb(Zr,Ti)O3 Nanorods by Focused Ion Beam and Characterization of the Domain Structure (2016)
  • 著者名/発表者名: D. Ito, T. Yamada, M. Yoshino, T. Nagasaki, O. Sakata, J. Kuroishi, T. Namazu, T. Shiraishi, T. Shimizu, and H. Funakubo
  • 雑誌名: IEEE Trans. Ultrason., Ferroelect., Freq. Control 巻: 63 号: 10 ページ: 1642-1646
  • DOI: 10.1109/tuffc.2016.2569625
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Fabrication of Tetragonal Pb(Zr,Ti)O3 Nanorods by Focused Ion Beam and Characterization of the Domain Structure (2015)
  • 著者名/発表者名: D. Ito, T. Yamada, M. Yoshino, T. Nagasaki, O. Sakata, J. Kuroishi, T. Namazu, T. Shiraishi, T. Shimizu, and H. Funakubo
  • 雑誌名: Proc. IEEE ISAF-ISIF-PFM 2015 巻: 2015 ページ: 175-177
  • DOI: 10.1109/isaf.2015.7172698
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Orientation Control of Epitaxial Tetragonal Pb(ZrxTi1-x)O3 Thin Films Grown on (100)KTaO3 Substrates by Tuning the Zr/(Zr+Ti) Ratio (2015)
  • 著者名/発表者名: D. Ichinose, T. Nakashima, Y. Ehara, T. Oikawa, T. Shimizu, O. Sakata, T. Yamada, and H. Funakubo
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 巻: 107 号: 2
  • DOI: 10.1063/1.4926963
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Domain Structure of Tetragonal Pb(Zr,Ti)O3 Nanorods and its Size Dependence (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Yamada, D. Ito, O. Sakata, J. Kuroishi, T. Namazu, Y. Imai, T. Shiraishi, T. Shimizu, H. Funakubo, M. Yoshino, and T. Nagasaki
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 巻: 54 号: 10S ページ: 10NA07-10NA07
  • DOI: 10.7567/jjap.54.10na07
  • NAID: 210000145768
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] Impact of Charge Screening on Domain Structure in Pb(Zr, Ti)O3 Nanorods (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Yamada, D. Ito, O. Sakata, T. Namazu, T. Sluka, N. Setter, H. Funakubo, M. Yoshino, and T. Nagasaki
  • 学会等名: 第26回日本MRS年次大会
  • 発表場所: 横浜市横浜開港記念会館他
  • 年月日: 2016-12-19
  • 招待講演
• [学会発表] Domain Pattern Control in Pb(Zr,Ti)O3 Nanorods by Charge Screening (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Yamada, D. Ito, T. Sluka, N. Setter, O. Sakata, T. Namazu, H. Funakubo, M. Yoshino, and T. Nagasaki
  • 学会等名: The 10th Asian Meeting on Electroceramics-2016 (AMEC-2016)
  • 発表場所: Taipei, Taiwan
  • 年月日: 2016-12-04
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 強誘電体Pb(Zr, Ti)O3ナノロッドの電荷遮蔽によるドメイン制御 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山田 智明, 伊藤 大介, Tomas Sluka, Nava Setter, 坂田 修身, 生津 資大, 舟窪 浩, 吉野 正人, 長崎 正雅
  • 学会等名: 第77回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 新潟市, 朱鷺メッセ
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] Manipulation of Domain Structure in Pb(Zr,Ti)O3 Nanorods by Charge Screening (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Yamada, D. Ito, O. Sakata, H. Funakubo, T. Namazu, M. Yoshino, and T. Nagasaki
  • 学会等名: 11th Korea-Japan Conference on Ferroelectrics (KJC-FE11)
  • 発表場所: Seoul, Korea
  • 年月日: 2016-08-08
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 低次元ナノスケール構造の特異な境界条件を利用した強誘電体の分極制御 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山田 智明
  • 学会等名: 応用物理学会東海支部第２回研究会
  • 発表場所: 名古屋大学
• [学会発表] 圧電体Pb(Zr, Ti)O3薄膜のドメイン構造制御を目指したナノインプリント法の開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 岡本 一輝, 山田 智明, 伊藤 大介, 吉野 正人, 長崎 正雅
  • 学会等名: 第48回日本原子力学会中部支部研究発表会
  • 発表場所: 名古屋大学
• [学会発表] Domain Structure and Piezoelectric Response of Self-assembled Tetragonal Pb(Zr,Ti)O3 Nanorods (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Yamada, D. Ito, O. Sakata, T. Kiguchi, T. Shiraishi, T. Shimizu, M. Yoshino, H. Funakubo, and T. Nagasaki
  • 学会等名: The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (Pacifichem-2015)
  • 発表場所: Honolulu, USA
  • 年月日: 2015-12-15
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Size Dependence of Domain Structure in Tetragonal Pb(Zr,Ti)O3 Nanorods (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Yamada, D. Ito, O. Sakata, T. Kiguchi, T. Shiraishi, T. Shimizu, H. Funakubo, M. Yoshino, and T. Nagasaki
  • 学会等名: The 17th US-Japan Seminar on Dielectric and Piezoelectric Ceramics
  • 発表場所: Matsumoto, Japan
  • 年月日: 2015-11-15
  • 国際学会
• [学会発表] Domain Structure and Piezoelectric Response in One-dimensional PZT Nanostructure (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Yamada, D. Ito, O. Sakata, H. Funakubo, M. Yoshino, and T. Nagasaki
  • 学会等名: 14th International Union of Materials Research Societies-International Conference on Advanced Materials (IUMRS-ICAM 2015)
  • 発表場所: Jeju, Korea
  • 年月日: 2015-10-25
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 正方晶Pb(Zr,Ti)O3ナノロッドのドメイン構造に及ぼす脱分極電界の影響 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山田智明, 伊藤大介, 坂田修身, 黒石隼輝, 生津資大, 清水荘雄, 舟窪浩, 吉野正人, 長崎正雅
  • 学会等名: 日本セラミックス協会第28回秋季シンポジウム
  • 発表場所: 富山大学
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] {100}, {111}配向Pb(Zr,Ti)O3ナノロッドのドメイン構造とそのサイズ依存性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山田 智明, 伊藤 大介, 坂田 修身, 黒石 隼輝, 生津 資大, 清水 荘雄, 舟窪 浩, 吉野 正人, 長崎 正雅
  • 学会等名: 第76回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 名古屋市, 名古屋国際会議場
  • 年月日: 2015-09-13
• [学会発表] マイクロX線を用いた強誘電体ナノロッドのドメイン構造解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山田 智明
  • 学会等名: 文部科学省ナノテクノロジープラットフォーム事業 微細構造解析プラットフォーム 2015年度 第1回ワークショップ
  • 発表場所: 京都市, 京都リサーチパーク
  • 年月日: 2015-08-31
• [学会発表] 強誘電体ナノスケール構造における電気-機械エネルギー変換特性の評価と性能向上に向けた取り組み (2015)
  • 著者名/発表者名: 山田 智明
  • 学会等名: 名古屋大学グリーンモビリティ連携研究センター第22回次世代自動車公開シンポジウム
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 2015-08-06
• [学会発表] Domain Structure and Piezoelectric Response in Epitaxial PZT 1D-Nanorods and 2D-Thin Films (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Yamada, D. Ito, O. Sakata, J. Yasumoto, T. Shiraishi, T. Shimizu, M. Yoshino, H. Funakubo, and T. Nagasaki
  • 学会等名: The 5th International Symposium on Organic and Inorganic Electronic Materials and Related Nanotechnologies (EM-NANO 2015)
  • 発表場所: Niigata, Japan
  • 年月日: 2015-06-16
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Piezoelectric Response in Epitaxial PZT 1D-Nanorods and 2D-Thin Films (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Yamada, J. Yasumoto, D. Ito, O. Sakata, T. Kiguchi, H. Tanaka, Y. Ehara, S. Yasui, T. Oikawa, H. Funakubo, M. Yoshino, and T. Nagasaki
  • 学会等名: 2015 Joint IEEE International Symposium on Applications of Ferroelectric, International Symposium on Integrated Functionalities, and Piezoresponse Force Microscopy Workshop (IEEE ISAF-ISIF-PFM 2015)
  • 発表場所: Singapore
  • 年月日: 2015-05-24
  • 国際学会
• [学会発表] Fabrication of Tetragonal Pb(Zr,Ti)O3 Nanorods by Focused Ion Beam and Characterization of the Domain Structure (2015)
  • 著者名/発表者名: D. Ito, T. Yamada, O. Sakata, J. Kuroishi, T. Namazu, T. Shiraishi, T. Shimizu, H. Funakubo, M. Yoshino, and T. Nagasaki
  • 学会等名: 2015 Joint IEEE International Symposium on Applications of Ferroelectric, International Symposium on Integrated Functionalities, and Piezoresponse Force Microscopy Workshop (IEEE ISAF-ISIF-PFM 2015)
  • 発表場所: Singapore
  • 年月日: 2015-05-24
  • 国際学会
• [学会発表] 正方晶Pb(Zr,Ti)O3ナノロッドのドメイン構造とそのサイズ依存 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山田 智明, 伊藤 大介, 坂田 修身, 黒石 隼輝, 生津 資大, 白石 貴久, 清水 荘雄, 舟窪 浩, 吉野 正人, 長崎 正雅
  • 学会等名: 強誘電体応用会議FMA-32
  • 発表場所: 京都市, ホテルコープイン京都
  • 年月日: 2015-05-20
• [備考] 研究室HP
  • URL: http://enemat.nucl.nagoya-u.ac.jp