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ゾルゲル法により生成したアモルファス薄膜への外部磁界印加による結晶配向性の制御

研究課題

研究課題/領域番号 17560017
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 応用物性・結晶工学
研究機関独立行政法人物質・材料研究機構

研究代表者

木村 秀夫  独立行政法人物質・材料研究機構, 材料ラボ, グループリーダー (50343843)

研究分担者 大塚 秀幸  独立行政法人物質・材料研究機構, 材料ラボ, 主幹研究員 (10343857)
小洋 清 (小澤 清)  独立行政法人物質・材料研究機構, 光触媒材料センター, 主幹研究員 (90343855)
研究期間 (年度) 2005 – 2006
研究課題ステータス 完了 (2006年度)
配分額 *注記
3,500千円 (直接経費: 3,500千円)
2006年度: 1,300千円 (直接経費: 1,300千円)
2005年度: 2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
キーワード結晶工学 / セラミックス / 電子・電気材料 / 先端機能デバイス / ゾルゲル法 / 結晶化 / 配向制御 / 層状化合物 / 強誘電体 / 強磁界 / 薄膜
研究概要

本研究は、独自のゾルゲル法により生成したアモルファス薄膜の熱処理による結晶化の際に磁界を印加し、結晶粒の配向性を制御しようという新しい試みである。Bi_4Ti_3O_<12>の場合、通常の熱処理ではc軸配向膜となるが、自発分極がab面内にあるため、ab面内方向に配向する薄膜の作成が望まれる。磁気異方性を利用することで、ab面内方向に磁界を印加すれば薄膜をab面内に配向できる可能性が高い。本研究のようなアモルファスの結晶化において、磁界の印加により結晶化した粒子の配向性を制御する研究は前例が無い。
対象とする物質は圧電体・強誘電体である非磁性体のKNbO_3、LiNbO_3、Bi_4Ti_3O_<12>であるが、非磁性体Bi_4Ti_3O_<12>、SrBi_4T_i4O_<15>セラミックスにおいて、結晶構造による磁気異方性のため、磁界印加により結晶粒の配向性制御が可能という報告があり、アモルファスからの結晶化においても配向性制御が可能と考えられる。配向性制御の結果薄膜の自発分極方向を揃えることができ、圧電・強誘電特性を向上させることができるものと予想される。
これまでにY添加Bi_4Ti_3O_<12>について実験を行った。使用した基板はSi、Al_2O_3、MgO、SiO_2であるが、磁界中結晶化実験:はSiO2基板の場合のみ実施できた。磁界印加無しでも基板により配向性が異なり、MgO基板の場合にはc軸配向の傾向があった。10Tの外部磁界を膜に対して垂直方向と平行方向で印加した。
SiO_2基板の場合の磁界印加の有無の影響は、原子間力顕微鏡観察では明瞭に見られたが、X線回折でははっきりとした差は見られなかった。この理由については検討中である。Si基板の場合に、磁界印加無し結晶化試料のP-Eヒステリシスを測定したところ、ヒステリシスは観察されるが、リーク電流が大きく、小さな自発分極しか得られなかった。今後、成膜技術の改善が必要である。

報告書

(3件)
  • 2006 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2005 実績報告書
  • 研究成果

    (19件)

すべて 2007 2006 2005

すべて 雑誌論文 (17件) 図書 (2件)

  • [雑誌論文] Room temperature ferroelectric -ferromagnetic Bi_<3.25>Sm_<0.75>Ti_<2.98>V_<0.02>O_<12>/La_<0.67> Sr_<0.33> MnO_3 double layer heterostructure2007

    • 著者名/発表者名
      Z.X.Cheng, X.L.Wang, K.Ozawa, H.Kimura
    • 雑誌名

      Journal of Physics D 40

      ページ: 703-706

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Room temperature ferroelectric-ferromagnetic Bi_<3.25>Sm_<0.75>Ti_<2.98>V_<0.02>0_<12>/La_<0.67>Sr_<0.33>MnO_3 double layer heterostructure2007

    • 著者名/発表者名
      Z.X.Cheng, X.L.Wang, K.Ozawa, H.Kimura
    • 雑誌名

      Journal of Physics D 40

      ページ: 703-706

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Room temperature ferroelectric -ferromagnetic Bi_<3.25>Sm_<0.75>Ti_<2.98>V_<0.02>/La_<0.67> Sr_<0.33> MnO_3 double layer heterostructure2007

    • 著者名/発表者名
      X.Z.Cheng, X.L.Wang, K.Ozawa, H.Kimura
    • 雑誌名

      Journal of Physics D 40

      ページ: 703-706

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Low-temperature Synthesis of NaNbO_3 Nanopowders and Their Thin Films from a Novel Carbon-free Precursor2006

    • 著者名/発表者名
      Z.X.Cheng, K.Ozawa, M.Osada, A.Miyazaki, H.Kimura
    • 雑誌名

      Journal of American Ceramics Society 89

      ページ: 1188-1192

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Enhanced electrical polarization and ferromagnetic moment in a multiferroic BiFeO_3/Bi_<3.25>Sm_<0.75>Ti_<2.98>V_<0.02>O_<12> double-layered thin film2006

    • 著者名/発表者名
      Z.X.Cheng, X.L.Wang, C.V.Kannan, K.Ozawa, H.Kimura 他
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters 88

      ページ: 132909-132909

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書 2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Orientation dependant ferroelectric properties in samarium doped bismuth titanate thin films by pulse-laser-ablated method2006

    • 著者名/発表者名
      Z.X.Cheng, C.V.Kannan, K.Ozawa, H.Kimura, X.L.Wang
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters 89

      ページ: 32901-32901

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Enhanced electrical polarization and ferromagnetic moment in a multiferroic BiFeO_3/ Bi_<3.25>Sm_<0.75>Ti_<2.98>V_<0.02>0_<12> double-layered thin film2006

    • 著者名/発表者名
      Z.X.Cheng, X.L.Wang, C.V.Kannan, K.Ozawa, H.Kimura, T.Nishida, S.J.Zhang, T.R.Shrout
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters 88

      ページ: 132909-132909

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Low-temperature Synthesis of NaNbO_3 Nanopowders and Their Thin Films fron a Novel Carbon-free Precursor2006

    • 著者名/発表者名
      Z.X.Cheng, K.Ozawa, M.Osada, A.Miyazaki, H.Kimura
    • 雑誌名

      Journal of American Ceramics Society 89

      ページ: 1188-1192

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Orientation dependant ferroelectric properties in samarium doped bismuth titanate thin films by pulse-laser-ablated method2006

    • 著者名/発表者名
      Z.X.Cheng, C.V.Kannan, K.Ozawa, H.Kimura, X.L.Wang
    • 雑誌名

      Applied Physics Lettersa 89

      ページ: 32901-32901

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Low-temperature Synthesis of NaNbO_3 Nanopowders and Their Thin Films from a Novel Carbon-free Precursor2006

    • 著者名/発表者名
      Z.X.Cheng, K.Ozawa, M.Osada, A.Miyazaki, H.Kimura
    • 雑誌名

      Journal of American Ceramics Society (印刷中)(on line)

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Potassium niobate derived from a novel chemical solution2005

    • 著者名/発表者名
      Z.X.Cheng, K.Ozawa, A.Miyazaki, H.Kimura
    • 雑誌名

      Journal of Crystal Growth 275

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要 2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Formation of Lithium Niobate from Peroxide Aqueous Solution2005

    • 著者名/発表者名
      Z.X.Cheng, K.Ozawa, A.Miyazaki, H.Kimura
    • 雑誌名

      Journal of American Ceramic Society 88

      ページ: 1023-1025

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要 2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Ferroelectirc lithium tantalate thin film derived from peroxide2005

    • 著者名/発表者名
      Z.X.Cheng, H.Kimura, K.Ozawa, A.Miyazaki, C.V.Kannan
    • 雑誌名

      Journal of Alloys and Compounds 402

      ページ: 208-212

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要 2005 実績報告書
  • [雑誌論文] CMR La_<0.7>Ca_<0.3>MnO_3 and La_<0.7>Sr_<0.3>MnO_3 thin films fabricated by sol-gel method2005

    • 著者名/発表者名
      Z.X.Cheng, H.F.Zhen, A.H.Li, X.L.Wang, H.Kimura
    • 雑誌名

      Journal of Crystal Growth 275

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Characterization of lithium tantalate thin film derived from peroxide2005

    • 著者名/発表者名
      Z.X.Cheng, K.Ozawa, A.Miyazaki, H.Kimura
    • 雑誌名

      日本電子材料技術協会会報 36

      ページ: 24-28

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Ferroelectirc lithium tantalate thin film derived from peroxide2005

    • 著者名/発表者名
      Z.X.Cheng, H.Kimura, K.Ozawa, A.Miyazaki, C.V.Kannan
    • 雑誌名

      Journal o f Alloys and Compounds 402

      ページ: 208-212

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Characterization of lithium tantalate thin film derived from peroxide2005

    • 著者名/発表者名
      Z.X.Cheng, K.Ozawa, A.Miyazaki, H.Kimura
    • 雑誌名

      Bulletin of Japan Electronic Materials Society 36

      ページ: 24-28

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [図書] 高温溶液法、化学溶液法、PLD法による強誘電体圧電体単結晶・薄膜の作製と評価(セラミックス製造プロセス、応用技術大全集)(金原粲編)2007

    • 著者名/発表者名
      木村秀夫, 小澤清
    • 出版者
      技術情報協会(印刷中)
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [図書] 「高温溶液法、化学溶液法、PLD法による強誘電体圧電体単結晶・薄膜の作製と評価」、金原祭編 : セラミックス製造プロセス、応用技術大全集2007

    • 著者名/発表者名
      木村秀夫, 小澤清
    • 出版者
      技術情報協会(印刷中)
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書

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公開日: 2005-04-01   更新日: 2016-04-21  

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