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非線形誘電特性の深さプロファイル測定と圧電デバイス内部の分極構造の非破壊評価技術

研究課題

研究課題/領域番号 18K04950
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29030:応用物理一般関連
研究機関熊本高等専門学校

研究代表者

小田川 裕之  熊本高等専門学校, 拠点化プロジェクト系地域協働プロジェクトグループ, 教授 (00250845)

研究分担者 森田 剛  東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 教授 (60344735)
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: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2018年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
キーワード走査型非線形誘電率顕微法 / 圧電体 / 分極反転 / ドメイン計測 / 動的ドメイン計測
研究成果の概要

本研究は、(1)圧電体や強誘電体などの電気的に極性を有する材料の、内部の極性構造(分極ドメイン)を、試料表面から非破壊で推定する技術の開発と、(2)圧電素子に交流電圧を印加して駆動させている最中の圧電体中の極性構造の挙動を観察できる装置を、走査型非線形誘電率顕微法(SNDM)を用いて開発することを目的として実施した。(1)については、試料内部の電界分布を変化させることで測定可能であること、またその方法は探針ではなく試料裏面の電極の位置を変える方法が有効であることを見出した。(2)については、交流電圧印加中のドメインの動きを観察できた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

プローブ顕微鏡技術は、微細な領域の表面状態を観察できる技術で、表面の測定に主眼が置かれているが、本研究手法のように試料内部の電界分布を変化さえることで、深さ方向の特性も測定が可能となるため、本研究で対象としている圧電材料の開発のみでなく広くこの技術が応用可能である。また、圧電素子は、大電力で素子を駆動すると特性が劣化することが知られており、試料内部のドメインの動きが影響していると考えられているが、それの挙動をリアルタイムで観察するのは困難であった。本研究で開発した装置を用いることで、圧電素子の特性向上や材料開発に大きく貢献できる。

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

    (5件)

すべて 2020 2018

すべて 学会発表 (5件) (うち国際学会 5件、 招待講演 3件)

  • [学会発表] Application of Scanning Nonlinear Dielectric Microscopy for various piezoelectric domain measurement2020

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Odagawa
    • 学会等名
      The Fifth International Symposium on Dielectric Materials and Applications
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Application of scanning nonlinear dielectric microscopy for various piezoelectric domain structure measurement2020

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Odagawa
    • 学会等名
      The Fifth International Symposium on Dielectric Materials and Applications
    • 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] Measurement Method of Depth Profile in Polarity-Inverted Layered Structure Using Scanning Nonlinear Dielectric Microscopy with Soft Probe Tip2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Odagawa, Yohei Tanaka and Yasuo Cho
    • 学会等名
      Third International Symposium on Dielectric Materials and Applications (ISyDMA2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Nondestructive Measurements of Double-Layered Piezoelectric Polarity-Inverted Structure Using Scanning Nonlinear Dielectric Microscopy2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Odagawa, Yohei Tanaka and Yasuo Cho
    • 学会等名
      European Conference on Applications of Polar Dielectrics (ECAPD2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Measurement of Polarization-Inverted Structure in Layered Piezoelectric Material Using Scanning Nonlinear Dielectric Microscopy2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Odagawa, Yohei Tanaka and Yasuo Cho
    • 学会等名
      International Workshop on Piezoelectric Materials and Applications in Actuators (IWPMA2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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