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応力制御成膜技術による低温動作酸化物イオン導電体の開発

研究課題

研究課題/領域番号 19360295
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 無機材料・物性
研究機関東京工業大学

研究代表者

篠崎 和夫  東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (00196388)

研究分担者 田中 順三  東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (10343831)
脇谷 尚樹  静岡大学, 工学部, 教授 (40251623)
鈴木 久男  静岡大学, 創造科学技術大学院, 教授 (70154573)
連携研究者 脇谷 尚樹  静岡大学, 工学部, 教授 (40251623)
鈴木 久男  静岡大学, 創造科学技術大学院, 教授 (70154573)
研究協力者 木口 賢紀  東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (70311660)
原 亨  東京工業大学, 大学院・理工学研究科・社会人博士課程
研究期間 (年度) 2007 – 2009
研究課題ステータス 完了 (2009年度)
配分額 *注記
20,410千円 (直接経費: 15,700千円、間接経費: 4,710千円)
2009年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2008年度: 7,280千円 (直接経費: 5,600千円、間接経費: 1,680千円)
2007年度: 10,140千円 (直接経費: 7,800千円、間接経費: 2,340千円)
キーワード機能性セラミックス / 低温動作酸化物イオン伝導体 / 酸化物イオン導電体 / エピタキシャル薄膜 / 酸素センサー / Si基板 / 酸素濃淡電池 / PLD装置 / 反応性イオンエッチング
研究概要

YSZあるいはGd_2O_3添加CeO_2系酸化物イオン導電体をSi基板上にエピタキシャル薄膜化することで、従来の焼結体の固体電解質に比べて、低温の280~350℃程度で動作することを見いだした。この現象は、固体電解質を数十nm~数μmと非常に薄くすることによる内部抵抗の減少と、製膜時に発生する圧縮応力と基板と電解質の間に働く熱膨張差による引っ張り応力による複雑な応力状態により説明できることを明らかにした。

報告書

(4件)
  • 2009 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2008 実績報告書
  • 2007 実績報告書
  • 研究成果

    (27件)

すべて 2010 2009 2008 2007

すべて 雑誌論文 (15件) (うち査読あり 9件) 学会発表 (12件)

  • [雑誌論文] Oxygen-Concentration-Dependent Electrical Resistances of SrTiO3-Based Thin Films2010

    • 著者名/発表者名
      T. Hara, T. Ishiguro, K. Shinozaki
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys. 49

    • NAID

      40017085045

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [雑誌論文] Nanostructure and strain analysis of CeO2/YSZ strained superlattice2010

    • 著者名/発表者名
      T. Kiguchi, T.J. Konno, N. Wakiya, H. Morioka, K. Saito, K. Shinozaki
    • 雑誌名

      Materials, Science and Engineering B

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [雑誌論文] Oxygen-Concentration-Dependent Electrical Resistances of SrTiO_3-Based Thin Films2010

    • 著者名/発表者名
      Toru Hara, Takashi Ishiguro, Kazuo Shinozaki
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics 49

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nanostructure and strain analysis of CeO_2/YSZ strained superlattice (http://www.sciencedirect.com/science?_ob=ArticleURL&_udi=B6TXF-4YF5707-2&_user=126251&_coverDate=02%2F20%2F2010&_alid=1345759502&_rdoc=1&_fmt=high&_orig=search&_cdi=5589&_sort=r&_docanchor=&view=c&_ct=5&_acct=C000010218&_version=1&_urlVersion=0&_userid=126251&md5=aae3f5a7dfa6214079ce48865c000eac)2010

    • 著者名/発表者名
      Takanori Kiguchi, Toyohiko J.Konno, Naoki Wakiya, Hitoshi Morioka, Keisuke Saito, Kazuo Shinozaki
    • 雑誌名

      Materials Science and Engineering B (On-line公開)

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Doping effect of Dy on leakage current and oxygen sensing property of SrTiO3 thin film prepared by PLD2009

    • 著者名/発表者名
      N. Wakiya, Y. Kimura, N. Sakamoto, D. Fu, T. Hara, T. Ishiguro, T. Kiguchi, K. Shinozaki, H. Suzuki
    • 雑誌名

      J. Ceram. Soc. Japan 117

      ページ: 1004-1008

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [雑誌論文] Oxygen sensitivity of perovskite-type dielectric thin films2009

    • 著者名/発表者名
      T. Hara, T. Ishiguro, N. Wakiya, K. Shinozaki
    • 雑誌名

      Materials Science and Engineering B 161

      ページ: 142-145

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [雑誌論文] Doping effect of Dy on leakage current and oxygen sensing property of SrTiO_3 thin film prepared by PLD2009

    • 著者名/発表者名
      Naoki Wakiya, Yuusuke Kimura, Naonori Sakamoto, Desheng Fu, Toru Hara, Takashi Ishiguro, Takanori Kiguchi, Kazuo Shinozaki, Hisao Suzuki
    • 雑誌名

      J.Ceram.Soc.Japan 117

      ページ: 1004-1008

    • NAID

      10025969329

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Oxygen sensitivity of perovskite-type dielectric thin films2009

    • 著者名/発表者名
      Toru Hara, Takashi Ishiguro, Naoki Wakiya, Kazuo Shinozaki
    • 雑誌名

      Materials Science and Engineering B 161

      ページ: 142-145

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Oxygen Sensing Properties of SrTiO3 Thin Films2008

    • 著者名/発表者名
      T. Hara, T. Ishiguro, N. Wakiya, K. Shinozaki
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys. 47

      ページ: 7486-7489

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [雑誌論文] Advantage of the structure and the electrical properties of epitaxial ultra-thin zirconia gate dielectrics2008

    • 著者名/発表者名
      T. Kiguchi, N. Wakiya, J. Tanaka, K. Shinozaki
    • 雑誌名

      Materials Science and Engineering B 148

      ページ: 30-34

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書 2008 実績報告書
  • [雑誌論文] Fabrication and Optical Properties of Pb(Mg_<1/3>Nb_<2/3>)O_3-PbTiO_3 Thin Films on Si Substrates using PLD Method2008

    • 著者名/発表者名
      K. Shinozaki, S. Hayashi, N. Wakiya, T. Kiguchi, J. Tanaka, N. Ishizawa, K. Sato, M. Kondo, K. Kurihara
    • 雑誌名

      IEEE Transaction on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control 55

      ページ: 1023-1028

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Oxygen Sensing Properties of SrTiO_3 Thin Films2008

    • 著者名/発表者名
      T. Hara, T. Ishiguro, N. Wakiya, K. Shinozaki
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys. 47

      ページ: 7486-7489

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fabrication of HfO_2 Thin Film on Si Substrate by Double-Pulse Excitation PLD2007

    • 著者名/発表者名
      T. Tabara, N. Wakiya, T. Kiguchi, J. Tanaka, K. Shinozaki
    • 雑誌名

      Key Engineerig Materials 350

      ページ: 129-132

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Efect of Oxygen Annealing on Ferrroelectricity of BiFeO_3 Thin Films formed by Pulsed Laser Deposition2007

    • 著者名/発表者名
      H-Y Go, N. Wakiya, H. Funakubo, K. Satoh, M. Kondo, J. A. Cross, K. Maruyama, N. Mizutani and K. Shinozaki
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys. 46・6A

      ページ: 3491-3494

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Preparation and Structure of Lead Magnesium Niobate Titanate Film by Double-Pulse Excitation using Nd: YAG and KrF Excimer Lasers2007

    • 著者名/発表者名
      K. Shinozaki, M. Kasahara, T. Kiguchi, N. Mizutani and N. Wakiya
    • 雑誌名

      Jap. J. Appl. Phys. 46・2

      ページ: 657-659

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Possibility of NO_x Sensing by using Titania Doped Ferrite Epitaxial Thin Film2009

    • 著者名/発表者名
      Kazuo Shinozaki, Yusuke Inaba, Toru Hara, Takanori Kiguchi, Naoki Wakiya, Jeffrey S.Cross, Osamu Sakurai
    • 学会等名
      The 26th International Japan-Korea Seminar on Ceramics
    • 発表場所
      Tsukuba, Japan
    • 年月日
      2009-11-24
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] PLD法で製膜した蛍石型酸化物の残留応力の測定と制御2009

    • 著者名/発表者名
      村上晃浩, 高鉉龍, 脇谷尚樹, 木口賢紀, Cross Jeffrey, 櫻井修, 篠崎和夫
    • 学会等名
      第22回日本セラミックス協会秋季シンポジウム講演予稿集(2009)
    • 発表場所
      愛媛大学, 愛媛県
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [学会発表] Evaluation and Control of Residual Stress in Epitaxial Fluorite-Type-Oxide Thin Films Deposited on Si Substrates by PLD2009

    • 著者名/発表者名
      A. Murakami, H. -Y. Go, N. Wakiya, T. Kiguchi, J.S. Cross, O. Sakurai, K. Shinozaki
    • 学会等名
      The 3rd International Conference on Science and Technology for Advanced Ceramics (STAC3)
    • 発表場所
      Yokohama, Kanagawa
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [学会発表] 収差補正電子顕微鏡によるZrO2超薄膜の界面構造解析2009

    • 著者名/発表者名
      木口賢紀, 今野豊彦, 脇谷尚樹, 篠崎和夫
    • 学会等名
      日本セラミックス協会, 2009年年会講演予稿集
    • 発表場所
      東京理科大学(野田キャンパス), 茨城
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [学会発表] Si基板上に製膜した(001)エピタキシャルYSZ薄膜の残留応力の測定と制御, 日本セラミックス協会2009

    • 著者名/発表者名
      村上晃浩, 脇谷尚樹, 吉岡朋彦, 田中順三, 篠崎和夫
    • 学会等名
      2009年年会講演予稿集
    • 発表場所
      東京理科大学(野田キャンパス), 茨城
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [学会発表] Electrical Properties of Fluorite Oxide Thin Films on Silicon Substrate2008

    • 著者名/発表者名
      K. Shinozaki, L. Yanyi, Y. Ishikura, T. Yoshioka, O. Sakurai, J. S. Cross, J. Tanaka, T. Kiguchi, N. Wakiya
    • 学会等名
      The 6th Asian Meeting on Electroceramics
    • 発表場所
      つくば市、茨城県
    • 年月日
      2008-10-24
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Electrical Properties of Fluorite Oxide Thin Films on Silicon Substrate2008

    • 著者名/発表者名
      K. Shinozaki, L. Yanyi, Y. Ishikura, T. Yoshioka, O. Sakurai, J.S. Cross, J. Tanaka, T. Kiguchi, N. Wakiya
    • 学会等名
      The 6th Asian Meeting on Electroceramics (AMEC-6)
    • 発表場所
      Tsukuba, Japan
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [学会発表] 蛍石型薄膜による低温駆動酸素センサの可能性2008

    • 著者名/発表者名
      篠崎和夫, Liu Yanyi, 石倉裕司, 吉岡朋彦, 田中順三, 櫻井修, 木口賢紀, 脇谷尚樹
    • 学会等名
      第21回日本セラミックス協会秋季シンポジウム講演予稿集
    • 発表場所
      北九州市, 福岡
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [学会発表] Oxygen-Sensitivity in Perovskite-Type Dielectric Thin Films2008

    • 著者名/発表者名
      T. Hara, T. Ishiguro, N. Wakiya, K. Shinozaki
    • 学会等名
      The 2nd International Conference on Science and Technology for Advanced Ceramics(STAC2)
    • 発表場所
      Makuhari, Chiba
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [学会発表] 超薄膜化によるZrO2の結晶相制御2007

    • 著者名/発表者名
      木口賢紀, 脇谷尚樹, 田中順三, 篠崎和夫
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会第31回関東支部講演会予稿集
    • 発表場所
      東工大, 東京
    • 年月日
      2007-03-17
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [学会発表] エピタキシャルYSZ薄膜を用いた酸素センサの試作2007

    • 著者名/発表者名
      石倉裕司, 木口賢紀, 脇谷尚樹, 吉岡朋彦, 田中順三, 篠崎和夫
    • 学会等名
      第27回エレクトロセラミックス研究討論会講演予稿集
    • 発表場所
      神楽坂, 東京
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [学会発表] Epitaxial Growth of Oxide Thin Films on Si Substrate by Introducing Buffer Layers and Their Applications2007

    • 著者名/発表者名
      K. Shinozaki, T. Kiguchi, N. Wakiya, K. Kurihara
    • 学会等名
      EM-NANO2007
    • 発表場所
      メルパルク長野, 長野
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書

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公開日: 2007-04-01   更新日: 2016-04-21  

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