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圧電MEMSと強誘電体ゲートFETの集積化素子による高感度超音波検出の実証

研究課題

研究課題/領域番号 16H04353
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 電子デバイス・電子機器
研究機関大阪府立大学

研究代表者

吉村 武  大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30405344)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
16,510千円 (直接経費: 12,700千円、間接経費: 3,810千円)
2018年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2017年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円)
2016年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
キーワード圧電 / MEMS / 超音波 / 負性容量 / 急峻スイッチング / 強誘電体 / 電子デバイス・機器 / 圧電体
研究成果の概要

本研究では、急峻なスイッチング特性を有するトランジスタと圧電体を集積化することで超音波信号を高感度に受信する方法の開発に取り組みました。急峻スイッチング特性が強誘電体/半導体ヘテロ構造において、定常状態と非定常状態の遷移から発現する新しい機構を理論的に見出しました。また、高性能な圧電体薄膜の開発にも取り組みました。数μm程度の厚みを有する有機強誘電体薄膜が超音波検出に有用であることを見出しました。

研究成果の学術的意義や社会的意義

超音波画像診断は、現代医療において欠かすことができないものになっています。本研究では超音波診断装置の空間分解能の向上に向けて、高感度の超音波の受信方法の開発に取り組みました。負の静電容量という特異な性質を利用した、急峻なスイッチング特性を有するトランジスタの動作メカニズムを理論的に明らかにしました。これは超音波の高感度検出に有効であるだけでなく、低消費電力の論理演算素子の実現においても有用な知見と考えます。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (18件)

すべて 2019 2018 2016

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 7件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Time-resolved Simulation of the Negative Capacitance Stage Emerging at the Ferroelectric/Semiconductor Hetero-Junction2019

    • 著者名/発表者名
      K. Takada, T. Yoshimura, and N. Fujimura
    • 雑誌名

      AIP Advances

      巻: 9 号: 2 ページ: 025037-025037

    • DOI

      10.1063/1.5075516

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Direct piezoelectric response in vinylidene fluoride-trifluoroethylene copolymer films2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Matsushita, I. Kanagawa, T. Yoshimura and N. Fujimura
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 57 号: 11S ページ: 11UG01-11UG01

    • DOI

      10.7567/jjap.57.11ug01

    • NAID

      210000149826

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Direct piezoelectric properties of BiFeO3 epitaxial films grown by combinatorial sputtering2018

    • 著者名/発表者名
      T. Yoshimura, K. Kariya, N. Okamoto, M. Aramaki and N. Fujimura
    • 雑誌名

      Journal of Physics of Conference Series

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of (Bi1/2,Na1/2)TiO3 on the electrical properties of BiFeO3-based thin films2016

    • 著者名/発表者名
      Jin Hong Choi, Takeshi Yoshimura, and Norifumi Fujimura
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 55 号: 10S ページ: 10TA17-10TA17

    • DOI

      10.7567/jjap.55.10ta17

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 正圧電応答顕微鏡によるP(VDF-TrFE)膜の圧電評価2019

    • 著者名/発表者名
      金川 いづる,松下 裕司,吉村 武,藤村 紀文
    • 学会等名
      第66回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] スパッタ法を用いたSi基板上へのPZTエピタキシャル薄膜の作製2019

    • 著者名/発表者名
      村瀬 幹生, 和泉 享兵, 吉村 武, 藤村 紀文
    • 学会等名
      第66回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] MEMSにおける圧電薄膜2019

    • 著者名/発表者名
      吉村 武
    • 学会等名
      第31回MEMS講習会・ORIST技術セミナー
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] P(VDF-TrFE)膜におけるe31,f 圧電定数の評価2018

    • 著者名/発表者名
      金川 いづる,松下 裕司,吉村 武,藤村 紀文
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Piezoelectric properties of vinylidene fluoride-trifluoroethylene copolymer [P(VDF-TrFE)] films2018

    • 著者名/発表者名
      I. Kanagawa, Y. Matsushita, T. Yoshimura and N. Fujimura
    • 学会等名
      12th Japan-Korea Conference on Ferroelectricity
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fabrication of μm-thick P (VDF-TrFE) Films and the Electrical Properties2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Matsushita, T. Yoshimura and N. Fujimura
    • 学会等名
      2018 ISAF-FMA-AMF-AMEC-PFM (IFAAP) Joint Conference
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Observation of Ferroelectric Domain Structure by Direct Piezoelectric Effect2018

    • 著者名/発表者名
      T. Yoshimura, K. Kariya, and N . Fujimura
    • 学会等名
      2017 Joint ISAF-IWATMD-PFM Conference  
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 二元同時スパッタ法による強誘電性HfxZr1-xO2/Siヘテロ構造の作製2018

    • 著者名/発表者名
      高田 賢志,鎌田 大輝, 金屋 良輔, 桐谷 乃輔, 吉村 武,藤村 紀文
    • 学会等名
      第78回応用物理学会 秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Direct piezoelectric properties of BiFeO3 epitaxial films grown by combinatorial sputtering2018

    • 著者名/発表者名
      T. Yoshimura, K. Kariya, N. Okamoto, M. Aramaki and N. Fujimura
    • 学会等名
      The 17th International Conference on Micro and Nanotechnology for Power Generation and Energy Conversion Applications (Power MEMS 2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Investigation of Doman Wall Contributions on the Piezoelectric Properties of BiFeO3 films2018

    • 著者名/発表者名
      T. Yoshimura, K. Kariya, and N . Fujimura
    • 学会等名
      18th US-Japan Seminar on Dielectric and Piezoelectric Materials
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] "Microscopic characterization of direct piezoelectric response "2018

    • 著者名/発表者名
      T. Yoshimura, K. Kariya, and N . Fujimura
    • 学会等名
      2018 PiezoMEMS
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 強誘電体ゲートFETにおける負性容量発現機構2018

    • 著者名/発表者名
      高田 賢志, 桐谷 乃輔 吉村 武, 芦田 淳, 藤村 紀文
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] BiFeO3薄膜の格子歪およびドメイン構造が圧電特性に及ぼす影響2018

    • 著者名/発表者名
      岡本 直樹, 苅谷 健人,吉村 武,藤村 紀文
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Synthesis and piezoelectric properties of BiFeO3-(Bi1/2Na1/2)TiO3 thin films2016

    • 著者名/発表者名
      Jin Hong Choi, Takeshi Yoshimura, and Norifumi Fujimura
    • 学会等名
      11th Korea-Japan Conference on Ferroelectrics
    • 発表場所
      Seoul, Korea
    • 年月日
      2016-08-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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