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チタン酸ジルコン酸鉛単結晶モデル粒界を用いたナノドーパントの圧電制御機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 20047004
研究種目

特定領域研究

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関東京工業大学

研究代表者

舟窪 浩  東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 准教授 (90219080)

研究分担者 山田 智明  東京工業大学, 大学院・総合理工学研究所, 特任助教 (80509349)
研究期間 (年度) 2008 – 2009
研究課題ステータス 完了 (2009年度)
配分額 *注記
4,800千円 (直接経費: 4,800千円)
2009年度: 2,400千円 (直接経費: 2,400千円)
2008年度: 2,400千円 (直接経費: 2,400千円)
キーワード分極軸配向膜 / 強誘電体 / 圧電体 / 特性制御 / MOCVD
研究概要

本研究の目的は、最も重要な圧電体でありながら、これまで単結晶合成の難しさから多結晶体での研究に限られていたPb(Zr, Ti)O_3[PZT]について、申請者が世界で初めて合成に成功したPZT単結晶を用いた人工モデル粒界を作製し、ナノドーパントの圧電特性に及ぼす効果をin-situで解明することである。
MOCVD法を用いて、Zr/(Zr+Ti)比を変化させて作製した分極軸に単一配向した正方晶のエピタキシャル膜を作製した。その結果以下の結論を得た。
1. Zr/(Zr+Ti)比にかかわらず歪みの少ない膜が作製できることが明らかになった。
2. 得られた膜の強誘電性を評価したところ、Zr/(Zr+Ti)比の減少に伴う自発分極値の低下が観察された。
3. Spring8での電界下その場観察の結果、膜の圧電性はZr/(Zr+Ti)比の減少に伴って減少し、その変化は、理論から予測されたものと良く一致した。
4. ラマン分光測定によって、初めてソフトモードと自発分極値の間に直線関係があることが実験的に確認された。
5. 得られた膜の自発分極値とソフトモードの関係は、温度を変えて測定したデータでも良く一致しており、本研究で得られた結果が広い範囲に適用できる可能性を明らかにした。

報告書

(2件)
  • 2009 実績報告書
  • 2008 実績報告書
  • 研究成果

    (35件)

すべて 2010 2009 2008 その他

すべて 雑誌論文 (11件) (うち査読あり 9件) 学会発表 (22件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Polarized Raman study for epitaxial PZT thick film with the mixture orientation of(100)/(001)2010

    • 著者名/発表者名
      Mitsumasa Nakajima, Takashi Fujisawa, Ken Nishida, Takashi Yamamoto, Minoru Osada, Hiroshi Naganuma, Soichiro Okamura, Hiroshi Funakubo
    • 雑誌名

      Key Eng.Mater. 421-422

      ページ: 99-102

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Experimental evidence for orientation property of Pb(Zr_<0.35>Ti_<0.65>)O_3 by manipulating polar axis angle using CaF_2 substrate2010

    • 著者名/発表者名
      Satoru Utsugi, Takashi Fujisawa, Yoshitaka Ehara, Tomoaki Yamada, Masaaki Matsushima, Hiroshi Funakubo, Hitoshi Morioka
    • 雑誌名

      Appl.Phys.Lett. 96

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of film thickness on ferroelectric domain structure and properties of Pb(Zr_<0.35>Ti_<0.65>)O_3/SrRuO_3/SrTiO_3 heterostructures2009

    • 著者名/発表者名
      Hitoshi Morioka, Keisuke Saito, Shintaro Yokoyama, Takahiro Oikawa, Toshiyuki Kurosawa, Hiroshi Funakubo
    • 雑誌名

      J.Mater.Sci. 44

      ページ: 5318-5324

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Composition dependency of epitaxial Pb(Zr, Ti)O_3 films with different film thickness2009

    • 著者名/発表者名
      Shintaro Yokoyama, Hiroshi Funakubo, Hitoshi Morioka, Keisuke Saito, Tomoaki Yamada, Mutsuo Ishikawa
    • 雑誌名

      Ferroelectrics 389(1)

      ページ: 10-17

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 巨大圧電性を目指したPb(Zr, Ti)O_3単結晶膜の作成2009

    • 著者名/発表者名
      舟窪浩、藤澤隆志、山田智明、石河睦生
    • 雑誌名

      自動車技術 63(4)

      ページ: 94-95

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [雑誌論文] 分極軸配向正方晶Pb(Zr, Ti)O_3厚膜の作製と評価2009

    • 著者名/発表者名
      舟窪浩、藤澤隆志、宇津木覚、山田智明、石河睦生
    • 雑誌名

      マテリアルインテグレーション 22(9, 10)

      ページ: 17-24

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [雑誌論文] Domain structure of (100)/(001) oriented epitaxial PbTiO_3 thick films with various volume fraction of (001) orientation grown by metal organic chemical vapor deposition2009

    • 著者名/発表者名
      Satoru Utsugi, Takashi Fujisawa, Rikyu Ikariyama, Shintaro Yasui, Hiroshi Nakaki, Tomoaki Yamada, Mutsuo Ishikawa, Masaaki Matsushima, and Hiroshi Funakubo
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Lett 94

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Crystal Structure and Electrical Property Comparisons of Epitaxial Pb(Zr, Ti)O_3 Thick Films Grown on (100)CaF_2 and (100)SrTiO_3 Substrates2009

    • 著者名/発表者名
      Takashi Fujisawa, Hiroshi Nakaki Rikyu Ikariyama, Tomoaki Yamada, Mutsuo Ishikawa, Hiroshi Funakubo, and Hitoshi Morio ka
    • 雑誌名

      J. Appl. Phys 105

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Growth of Epitaxial Pb(Zr,Ti)O_3 Thick Films on (100)CaF_2 Substrates with Perfect Polar-axis-orientation and Their Electrical and Mechanical Property Characterization2009

    • 著者名/発表者名
      Takashi Fujisawa, Hiroshi Nakaki, Rikyu Ikariyama, Mitsumasa Nakajima, Tomoaki Yamada, Mutsuo Ishikawa, Hitoshi Morioka, Takashi Iijima, and Hiroshi Funakubo
    • 雑誌名

      Mater. Res. Soc. Symp. Proc 1129

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Thick Epitaxial Pb(Zr_<0.35>, Ti_<0.65>)O_3 Films Grown on (100)CaF_2 Substrates with Polaraxis-oentation2008

    • 著者名/発表者名
      Takashi Fujisawa, Hiroshi Nakaki, Rikyu Ikariyama, Hitoshi Morioka, Tomoaki Yamada, Keisuke Saito, and Hiroshi Funakubo
    • 雑誌名

      Apply. Phy. Express 1

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Experimental evidence of strain relaxed domain structure,in (100)/(001) oriented epitaxial lead titanate thick films grown by metalorganic the mical vapor deposition2008

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Nakaki, Yong Kwan Kim, Shintaro Yokoyama, Rikyu Ikariyama, Hiroshi Funakubo, S.K. Streiffer, Ken Nishida, Keisuke Saito, and Alexei Gruverman
    • 雑誌名

      J. Appl. Phys 104

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] CaF_2基板上の作製した菱面体組成エピタキシャルPb(Zr, Ti)O_3膜の結晶構造および強誘電特性2010

    • 著者名/発表者名
      江原祥隆、宇津木覚、中島光雅、森岡仁、山田智明、舟窪浩
    • 学会等名
      2010年春季第57回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      東海大学
    • 年月日
      2010-03-18
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 分極軸単一配向した歪みの少ないエピタキシャル正方晶Pb(Zr, Ti)O_3厚膜を用いたソフトモードによる強誘電性の見積もり2010

    • 著者名/発表者名
      江原祥隆、宇津木覚、中島光雅、山田智明、飯島高志、舟窪浩
    • 学会等名
      2010年春季第57回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      東海大学
    • 年月日
      2010-03-17
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Characterization of Polar-axis-oriented Epitaxial Pb(Zr, Ti)O_3 Thick Films2009

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Funakubo, Takashi Fujisawa, Hiroshi Nakaki, Satoru Utsugi, Hitoshi Morioka, Takashi Iijima, Osami Sakata, Mutsuo Ishikawa, Tomoaki Yamada
    • 学会等名
      2009 MRS Fall Meeting
    • 発表場所
      Hynes Convention Center and Sheraton Boston Hotel, Boston, MA, U.S.A.
    • 年月日
      2009-12-03
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] (001), (101), (111)-Single-oriented Epitaxial Pb(Zr, Ti)O_3 Films Grown on CaF_2 Substrates and their Characterization2009

    • 著者名/発表者名
      宇津木覚, 藤澤隆志, 江原祥隆, 山田智明, 安井伸太郎, 森岡仁, 飯島高志, 舟窪浩
    • 学会等名
      2009 MRS Fall Meeting
    • 発表場所
      Hynes Convention Center and Sheraton Boston Hotel, Boston, MA, U.S.A.
    • 年月日
      2009-11-30
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] In-situ Observation of Piezoresponse and Electrical Property by Time-Resolved Synchrotron X-Ray Diffraction2009

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Funakubo, Shitaro Yasui, Takashi Fujsawa, Takafumi Kamo, Mitsumasa Nakajima, Satoru Utsugi, Tomoaki Yamada, Osami Sakata
    • 学会等名
      Materials Science & Technology 2009 Conference & Exhibition, (MS&T'09)
    • 発表場所
      David L.Lawrence Convention Center, Pittsburg, PA, USA
    • 年月日
      2009-10-27
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Characterization of Polar axis oriented Epitaxial Pb(Zr, Ti)O_3 Thick Films Grown on(100)CaF_2 Substrates2009

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Funakubo, Takashi Fujisawa, Hiroshi Nakaki, Rikyu Ikariyama, Satoru Utsugh, Hitoshi Morioka, Mutsuo Ishikawa, Takashi Iijima, Tomoaki Yamada
    • 学会等名
      14th US-Japan Seminar on Dielectric and Piezoelectric Materials
    • 発表場所
      Resort at the Mountain, Welches, OR, USA
    • 年月日
      2009-10-11
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Strained-Relaxed Novel Domain Structure of Epitaxially Grown Pb(Zr, Ti)O_3 Thick Films and their Contribution to Piezoelectric Property Response2009

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Funakubo, Hiroshi Nakaki, Rikyu Ikariyama, Satoru Utsugi, Mitsumasa Nakajima, Tomoaki Yamada, Mutsuo Ishikawa, Hitoshi Morioka, Ken Nishida
    • 学会等名
      ISIF^2 2009
    • 発表場所
      Antlers Hilton Colorado Springs, Corolado Springs, CO, USA
    • 年月日
      2009-09-28
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] CaF_2基板上に作製したPbTiO_3膜で観察される巨大強誘電性2009

    • 著者名/発表者名
      舟窪浩、宇津木覚、藤澤隆志、安井伸太郎、石河睦生、松島正明、山田智明、森岡仁
    • 学会等名
      日本セラミックス協会第22回秋季シンポジウム
    • 発表場所
      愛媛大学
    • 年月日
      2009-09-17
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] CaF_2基板上への(001), (101), (111)配向エピタキシャルPb(Zr_<0.35>, Ti_<0.65>)O_3膜の作製と評価2009

    • 著者名/発表者名
      宇津木覚、藤澤隆志、江原祥隆、安井伸太郎、森岡仁、石河睦生、山田智明、飯島高志、舟窪浩
    • 学会等名
      2009年秋季第70回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      富山大学
    • 年月日
      2009-09-11
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] CaF_2基板上に作製したエピタキシャルPb(Zr, Ti)O_3膜の強誘電特性の組成依存2009

    • 著者名/発表者名
      江原祥隆、宇津木覚、中島光雅、森岡仁、山田智明、舟窪浩
    • 学会等名
      2009年秋季第70回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      富山大学
    • 年月日
      2009-09-11
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Impact of residual strain on electrical properties in epitaxial PbTiO_3 films grown by MOCVD2009

    • 著者名/発表者名
      宇津木覚, 藤澤隆志, 安井伸太郎, 森岡仁, 石河睦生, 山田智明, 舟窪浩
    • 学会等名
      3rd International Conference on Science and Technology for Advanced Ceramics(STAC3)
    • 発表場所
      Mielparque-Yokohama, Yokohama, Japan
    • 年月日
      2009-06-18
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Growth of Polar-axis-oriented Epitaxial Pb(Zr, Ti)O_3 Thick Films Grown on(100)CaF_2 Substrates2009

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Funakubo, Takashi Fujisawa, Hiroshi Nakaki, Satoru Utsugi, Rikyu Ikariyama, Hitoshi Morioka, Mutsuo Ishikawa, Tomoaki Yamada
    • 学会等名
      8th Pacific Rim Conference on Ceramic and Glass Technology
    • 発表場所
      Hyatt Regency Vancouver, Vancouver, British Columbia, Canada
    • 年月日
      2009-06-02
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Growth of Polar-axis-oriented Epitaxial Pb(Zr, Ti)O_3 Thick Films with Small Sirain2009

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Funakubo, Takashi Fujisawa, Hiroshi Nakaki, Rikyu Ikariyama, Satoru Utsugi, Hitoshi Morioka, Mutsuo Ishikawa, Tomoaki Yamada
    • 学会等名
      5th Fulrath Memorial International Symposium on Advanced Ceramics
    • 発表場所
      Tokyo Big Sight, Tokyo, Japan
    • 年月日
      2009-04-08
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] エピタキシャルPbTiO_3膜のドメイン構造と電気特性の膜厚依存2009

    • 著者名/発表者名
      宇津木覚、藤澤隆志、安井伸太郎、森岡仁、石河睦生、山田智明、舟窪浩
    • 学会等名
      2009年春季第56回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      筑波大学
    • 年月日
      2009-03-31
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 分極軸配向したジルコン酸チタン酸鉛厚膜の結晶構造と特性評価2009

    • 著者名/発表者名
      舟窪浩、藤澤隆志、山田智明、石河睦生、加茂嵩史、中島光雅、安井伸太郎、森岡仁、坂田修身、飯島高志
    • 学会等名
      日本金属学会2009年春期大会
    • 発表場所
      東京工業大学(大岡山)
    • 年月日
      2009-03-29
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] エピタキシャルPb(Zr, Ti)O_3膜のドメイン構造と電気特性の膜厚依存2009

    • 著者名/発表者名
      宇津木覚、藤澤隆志、安井伸太郎、森岡仁、石河睦生、山田智明、舟窪浩
    • 学会等名
      第47回セラミックス基礎科学討論会
    • 発表場所
      グランキューブ大阪(大阪国際会議場)
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Growth of Epitaxial Pb(Zr, Ti)O_3 Thick Films on (100)CaF_2 Substrates with Perfectly Polar-axis-orientation and their Electrical and Mechanical Property Characterization2008

    • 著者名/発表者名
      Takashi Fujisawa, Hiroshi Nakaki, Rikyu Ikariyama, Tomoaki Yamada, Mutsuo Ishikawa,Hitoshi Morioka, Keisuke Saito, and Hiroshi Funakubo
    • 学会等名
      2008 MRS Fall Meeting
    • 発表場所
      Hynes Convention Center and Sheraton Boston Hotel, Boston, MA, USA
    • 年月日
      2008-12-03
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Novel Mechanism for Large Piezoelectric Response Observed in Epitaxial Pb(Zr, Ti)O_3 Thick Films2008

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Funakubo, Hiroshi Nakaki, Rikyu Ikariyama, Nicolas Menou, Ken Nishida, Minoru Osada, Hitoshi Morioka, Keisuke Saito, Osami Sakata, Kazunori Fukuda, and Shigeru Kimura
    • 学会等名
      6th Asian Meeting on Electroceramics(AMEC-6)
    • 発表場所
      NIMS, Tsukuba, Japan
    • 年月日
      2008-10-22
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Metal-Organic Chemical Vapor Deposition and Property of High Quality Dielectric Thin Films2008

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Funakubo
    • 学会等名
      Materials Science & Technology 2008 Conference
    • 発表場所
      David L. Lawrence Convention Center, PA, USA
    • 年月日
      2008-10-07
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Growth of Perfectly Unipolar-Axis-Oriented Epitaxial Pb(Zr, Ti)O_3 Thick Films on Single Crystal Substrates with Large Thermal Expansion Coefficient2008

    • 著者名/発表者名
      Takashi Fujisawa, Hiroshi Nakaki, Rikyu Ikariyama, Hitoshi Morioka, Keisuke Saito, and Hiroshi Funakubo
    • 学会等名
      International Symposium on Integrated Ferroelectrics (ISIF 2008)
    • 発表場所
      One-north Biopohs, Singapole
    • 年月日
      2008-06-12
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Strained-relaxed Novel Domain Structure of Epitaxial Pb(Zr,Ti)O_3 Thick Films Grown by Metal Organic Chemical Vapor Deposition and Their Contribution to Piezoresponse2008

    • 著者名/発表者名
      H. Funakubo, H. Nakaki, R. Ikariyama, N. Menou, K. Nishida, H. Morioka, K. Saito, K. Fukuda, O. Sakata, and S. Kimura
    • 学会等名
      2008 U. S. Navy Workshop on Acoustic Transducti on Materials and Devices The Penn State Conference Center Hotel, State College, PA, USA
    • 発表場所
      The Penn State Conference Center Hotel, State College, PA, USA
    • 年月日
      2008-05-13
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 分極軸配向エピタキシャル正方晶Pb(Zr_<0.35>, Ti_<0.65>)O_3膜の膜厚依存性2008

    • 著者名/発表者名
      藤澤隆志, 中木寛, 碇山理究, 石河睦生, 山田智明, 森岡仁、斎藤啓介, 舟窪浩
    • 学会等名
      2008年秋季第69回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      中部大学
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://f-lab.iem.titech.ac.jp/f-lab.htm

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://f-lab.iem.titech.ac.jp/f-lab.htm

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書

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公開日: 2008-04-01   更新日: 2018-03-28  

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