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元素添加で著しく圧電性能が高くなるAlNのナノファブリケーションと表面物性の研究

研究課題

研究課題/領域番号 18K04918
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分28050:ナノマイクロシステム関連
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所

研究代表者

上原 雅人  国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 主任研究員 (10304742)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2020年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2019年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2018年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワード窒化アルミニウム / ナノロッド / スパッタリング / 圧電材料 / 圧電体 / 相分離
研究成果の概要

窒化アルミニウムは電気的エネルギーと力的エネルギーを変換できる物質(圧電材料)である。通信機器などに利用されている。その機能の向上が期待できるとされるナノロッド化に成功した。ナノロッドはナノメートル(1憶分の1メートル)レベルの非常に微細であるが、今回、それらがナノメーターレベルで整然と並んだ構造体を作製できた。この技術は8インチサイズの広い面積の半導体ウエハ上でも作製可能であり、量産化も期待できる。さらに、窒化アルミニウムに異種の金属元素を混ぜることで性能を向上させることができることを見出した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

窒化アルミニウムは電気的エネルギーと力的エネルギーを変換できる物質(圧電材料)である。通信機器などに利用されている。5G以降の通信システムで利用するには、圧電性能を一層高める必要がある。性能の向上の手段としてナノロッド化が提案されている。今回、ナノメーターレベルで整然と並ぶ構造列をシリコンウエハ上に作製できる技術を開発した。用いた方法はスパッタリング法であり、低コストである。さらに、本技術では8インチサイズの広い面積の半導体ウエハ上でも作製可能であることを実証できたので、今後、量産化も期待できる。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 5件、 招待講演 4件)

  • [雑誌論文] Preparation of YbAlN piezoelectric thin film by sputtering and influence of Yb concentration on properties and crystal structure2021

    • 著者名/発表者名
      Uehara Masato、Amano Yuki、Anggraini Sri Ayu、Hirata Kenji、Yamada Hiroshi、Akiyama Morito
    • 雑誌名

      Ceramics International

      巻: 47 号: 11 ページ: 16029-16036

    • DOI

      10.1016/j.ceramint.2021.02.177

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] IoT社会に向けた複合窒化物圧電薄膜の開発2020

    • 著者名/発表者名
      上原雅人、山田浩志、秋山守人
    • 学会等名
      第11回セラミックス研究交流セミナー
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ウルツ鉱型窒化物への元素添加による圧電材料の開発2020

    • 著者名/発表者名
      上原雅人
    • 学会等名
      セラミックコーティング研究体研究会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Ternary and Quaternary Nitride Piezoelectric Thin Film2019

    • 著者名/発表者名
      Masato Uehara et al.
    • 学会等名
      2019 ISAF-ICE-EMF-IWPM-PFM Joint Conference
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Development of Aluminum Nitride Piezoelectric Thin Film by Doping2019

    • 著者名/発表者名
      Masato Uehara et al.
    • 学会等名
      4th Pacific Rim Engineering Ceramics Summit
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Preparation of Yb-doped AlN Piezoelectric Thin Film2019

    • 著者名/発表者名
      Masato Uehara et al.
    • 学会等名
      PACRIM13
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effect of Yb doping on piezoelectric properties and crystal structure of AlN piezo thin film2019

    • 著者名/発表者名
      Masato Uehara et al.
    • 学会等名
      2019 MRS Fall Meeting
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 元素添加によるAlN系圧電薄膜の開発2018

    • 著者名/発表者名
      上原雅人
    • 学会等名
      日本学術振興会 第166 委員会第81回研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Influence of Metal Element Addition on Crystal Structure of AlN Piezoelectric Thin Film2018

    • 著者名/発表者名
      Masato Uehara, Sri Ayu Angg raini, Horoshi Yamada, Morito Akiyama
    • 学会等名
      2018 Materials Research Society Fall Meeting
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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