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微細加工電極により分極・駆動される強誘電体の超音波原子間力顕微鏡による非破壊評価

研究課題

研究課題/領域番号 17560627
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 材料加工・処理
研究機関東北大学

研究代表者

辻 俊宏  東北大学, 大学院工学研究科, 助手 (70374965)

研究分担者 山中 一司  東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 教授 (00292227)
三原 毅  東北大学, 大学院工学研究科, 助教授 (20174112)
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
3,600千円 (直接経費: 3,600千円)
2006年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2005年度: 2,500千円 (直接経費: 2,500千円)
キーワード超音波原子間力顕微鏡 / 弾性特性映像 / 共振スペクトル / 表面電極対 / 強誘電体 / 強誘電体分域 / 分極反転 / 圧電応答力顕微鏡
研究概要

走査プローブ顕微鏡により逆圧電応答を計測する圧電応答顕微鏡(PFM)により、強誘電体メモリ用薄膜の疲労現象やMEMSのアクチュエータ用薄膜の性能向上のメカニズムが明らかにされつつある。しかしデバイスの動作環境、すなわち分極反転過程および逆圧電駆動中の分域をナノスケールの空間分解能で観察する手法は確立されていない。本研究では、表面に作製した電極対(表面電極対)の微小なギャップを利用してデバイスの動作環境の再現を試み、ナノスケールにおける弾性特性評価が可能な超音波原子間力顕微鏡(UAFM)により評価して、強誘電体材料の実用的な環境における材料評価技術の確立を目的とした。強誘電体材料には様々なものがあるが、ここでは特定の結晶方位に分極処理を施すことで従来の材料に比べて著しく高い圧電係数を発現することで近年注目されているマグネシウムニオブ酸鉛(Pb(Mg2/3Nb1/3)O3-PbTiO3:PMN-PT)単結晶について実験を行った。その結果、この材料はキュリー点が130℃と低いために真空蒸着による電極作製時の入熱で脱分極分域組織が発生してしまったものの、表面電極対の電場で分域構造を駆動可能なことが初めて示された。その際に発生した分域境界をUAFMで観察した結果、表面下で斜めになっていることを示唆する結果が得られた。これはPFMのように誘電率の高い材料で電場が表面に集中する状況では不可能な測定であり、UAFMによる表面下欠陥の3次元構造の解析の可能性を実証できた。このように強誘電体材料の分域構造の評価において表面電極対を用いた電界印加およびUAFMによる非破壊評価が有用なことを初めて実証した。以上の研究により微細加工電極により分極・駆動される強誘電体の超音波原子間力顕微鏡による非破壊評価に関する基盤技術が確立でき当初の目的を達成した。

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

    (25件)

すべて 2007 2006 2005

すべて 雑誌論文 (25件)

  • [雑誌論文] 熱により誘起されたPMN-PTの脱分極組織2007

    • 著者名/発表者名
      井手清志郎, 小針健太郎, 辻 俊宏, 山中一司
    • 雑誌名

      春季第54回応用物理学関係連合講演会予稿集 06春

      ページ: 464-464

    • 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] Depolarization domain structure induced by heat input on PMN-PT crystal2007

    • 著者名/発表者名
      Seishiro Ide, Kentaro Kobari, Toshihiro Tsuji, Kazushi Ymanaka
    • 雑誌名

      Extended abstracts (The 54rd Spring meeting, 2006); The Japan Society of Applied Physics and Related Societies 464

    • 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] ナノ領域の音響特性計測法-超音波原子間力顕微鏡の高精度化と材料物性計測への応用-2006

    • 著者名/発表者名
      辻 俊宏, 山中 一司
    • 雑誌名

      日本音響学会誌 62

      ページ: 121-127

    • NAID

      110004027537

    • 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] スプリアス振動の抑制による超音波原子間力顕微鏡の高精度化と強誘電体材料・デバイスの評価2006

    • 著者名/発表者名
      辻俊宏, 小針健太郎, 井手清志郎, 山中一司
    • 雑誌名

      圧電材料・デバイスシンポジウム'06 予稿集 06

      ページ: 3-4

    • 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] スプリアス振動の抑制によるカンチレバーの共振の高精度計測2006

    • 著者名/発表者名
      辻俊宏, 小針健太郎, 井手清志郎, 山中一司
    • 雑誌名

      春季第53回応用物理学関係連合講演会予稿集 06春

      ページ: 729-729

    • 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] 表面電極対により分極処理を受けた強誘電体分域構造の超音波原子間力顕微鏡観察2006

    • 著者名/発表者名
      辻俊宏, 小針健太郎, 井手清志郎, 山中一司
    • 雑誌名

      春季第53回応用物理学関係連合講演会予稿集 06春

      ページ: 218-218

    • 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] 超音波原子間力顕微鏡におけるスプリアス抑制と水平曲げモードの定量解析2006

    • 著者名/発表者名
      辻俊宏, 小針健太郎, 井手清志郎, 山中一司
    • 雑誌名

      電子情報通信学会技術研究報告 106・147

      ページ: 23-28

    • 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] 表面電極対により分極処理を受けたPMN-PT単結晶分域構造の超音波原子間力顕微鏡観察2006

    • 著者名/発表者名
      井手清志郎, 辻俊宏, 小針健太郎, 山中一司
    • 雑誌名

      電子情報通信学会技術研究報告 106・147

      ページ: 17-22

    • NAID

      110004810346

    • 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] Evaluation of ferroelectric domain boundary by ultrasonic atomic force microscopy using lateral bending mode2006

    • 著者名/発表者名
      Toshihiro Tsuji, Kentaro Kobari, Seishiro Ide, Kazushi Yamanaka
    • 雑誌名

      Proceedings of symposium on ultrasonic electronics 27

      ページ: 185-186

    • 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] Poled domain structure with a surface electrode pair on PMN-PT crystal2006

    • 著者名/発表者名
      Seishiro Ide, Kentaro Kobari, Toshihiro Tsuji, Kazushi Yamanaka
    • 雑誌名

      Proceedings of symposium on ultrasonic electronics 27

      ページ: 7-8

    • 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] Measurement method of acoustic property on nanoscale : Improvement of precision of ultrasonic atomic force microscopy and application of material property2006

    • 著者名/発表者名
      Toshihiro Tsuji, Kazushi Yamanaka
    • 雑誌名

      The Journal of the Acoustical Society of Japan 62

      ページ: 121-127

    • 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] Precise atomic force microscopy by suppression of spurious vibration of ferroelectric material and devices2006

    • 著者名/発表者名
      Toshihiro Tsuji, Kentaro Kobari, Seishiro Ide, Kazushi Ymanaka
    • 雑誌名

      Proceedings of Piezoelectric Materials & Devices Symposium2006

      ページ: 3-4

    • 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] Precise measurement of resonance of cantilever by suppression of spurious vibration2006

    • 著者名/発表者名
      Toshihiro Tsuji, Kentaro Kobari, Seishiro Ide, Kazushi Ymanaka
    • 雑誌名

      Extended abstracts (The 53rd Spring meeting, 2006); The Japan Society of Applied Physics and Related Societies 729

    • 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] ultrasonic atomic force microscopy of ferroelectric domain poled by using a surface electrode pair2006

    • 著者名/発表者名
      Toshihiro Tsuji, Kentaro Kobari, Seishiro Ide, Kazushi Ymanaka
    • 雑誌名

      Extended abstracts (The 53rd Spring meeting, 2006); The Japan Society of Applied Physics and Related Societies 218

    • 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] Suppression of spurious response in ultrasonic atomic force microscopy and quantitative analysis of lateral bending mode2006

    • 著者名/発表者名
      Toshihiro Tsuji, Kentaro Kobari, Seishiro Ide, Kazushi Ymanaka
    • 雑誌名

      IEICE Technical Report US2006-25

      ページ: 23-28

    • NAID

      110004810347

    • 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] ultrasonic atomic force microscopy of domain structure in PMN-PT single crystal poled by using a surface electrode pair2006

    • 著者名/発表者名
      Seishiro Ide, Kentaro Kobari, Toshihiro Tsuji, Kazushi Ymanaka
    • 雑誌名

      IEICE Technical Report US2006-25

      ページ: 17-22

    • NAID

      110004810346

    • 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] 表面電極対により分極処理を受けたPMN-PT単結晶分域構造の超音波電子間力顕微鏡観察2006

    • 著者名/発表者名
      井手清志郎, 辻俊宏, 小針健太郎, 山中一司
    • 雑誌名

      電子情報通信学会技術研究報告 106・147

      ページ: 17-22

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] ナノ領域の音響特性計測法-超音波原子問力顕微鏡の高精度化と材料物性計測への応用-2006

    • 著者名/発表者名
      辻 俊宏
    • 雑誌名

      日本音響学会誌 62

      ページ: 121-127

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] スプリアス振動の抑制による超音波原子間力顕微鏡の高精度化と強誘電体材料・デバイスの評価2006

    • 著者名/発表者名
      辻俊宏
    • 雑誌名

      圧電材料・デバイスシンポジウム'06予稿集 ‘06

      ページ: 3-4

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] スプリアス振動の抑制によるカンチレバーの共振の高精度計測2006

    • 著者名/発表者名
      辻俊宏
    • 雑誌名

      春季第53回応用物理学関係連合講演会予稿集 ‘06春(未定)

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] 表面電極対により分極処理を受けた強誘電体分域構造の超音波原子間力顕微鏡観察2006

    • 著者名/発表者名
      辻俊宏
    • 雑誌名

      春季第53回応用物理学関係連合講演会予稿集 ‘06春(未定)

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Suppression of spurious vibration of cantilever in ultrasonic atomic force microscopy2005

    • 著者名/発表者名
      Toshihiro Tsuji, Seishiro Ide, Kazushi Yamanaka
    • 雑誌名

      Proceedings of symposium on ultrasonic electronics 26

      ページ: 243-244

    • 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] Analysis of stress-induced ferroelectric domain structure by ultrasonic atomic force microscopy2005

    • 著者名/発表者名
      Seishiro Ide, Toshihiro Tsuji, Kazushi Yamanaka
    • 雑誌名

      Proceedings of symposium on ultrasonic electronics 26

      ページ: 219-220

    • 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] Suppression of spurious vibration of cantilever in ultrasonic atomic force microscopy2005

    • 著者名/発表者名
      T.Tsuji
    • 雑誌名

      Proceedings of symposium on ultrasonic electronics 26

      ページ: 243-244

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Analysis of stress-induced ferroelectric domain structure by ultrasonic atomic force microscopy2005

    • 著者名/発表者名
      S.Ide
    • 雑誌名

      Proceedings of symposium on ultrasonic electronics 26

      ページ: 219-220

    • 関連する報告書
      2005 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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