熱応力によるチタン酸ストロンチウム単結晶膜の強誘電性誘起とその発現機構の解明

• 研究課題/領域番号: 20860036
• 研究種目: 若手研究(スタートアップ)
• 配分区分: 補助金
• 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: 山田 智明 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 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: 3,289千円 (直接経費: 2,530千円、間接経費: 759千円); 2009年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2008年度: 1,729千円 (直接経費: 1,330千円、間接経費: 399千円)
• キーワード: 強誘電体薄膜 / 誘電体物性 / エピタキシャル / 単結晶成長 / 歪み・応力 / エピタキシャル・単結晶成長

研究概要

歪みより強誘電性を示すチタン酸ストロンチウム(SrTiO_3)について、基板と薄膜の熱膨張係数のミスマッチ、すなわち熱応力を利用して、薄膜における強誘電性の発現とその機構解明を試みた。SrTiO_3の約2倍の熱膨張係数をもつフッ化カルシウムを基板として用いることで、約0.7%の面内圧縮歪みを有したSrTiO_3膜が成長した。面内圧縮歪みにより、強誘電相転移温度が上昇し、また、酸素8面体の微小回転を伴う構造相転移温度も上昇する事が明らかになった。

研究成果

• [雑誌論文] Antiferrodistortive Structural Phase Transition in Compressively-strained Epitaxial SrTiO_3 Film Grown on (La, Sr) (Al, Ta) O_3 Subtrate (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Yamada, T.Kiguchi, A.K.Tagantsev, H.Morioka, T.Iijima, H.Ohsumi, S.Kimura, M.Osada, N.Setter, H.Funakubo
  • 雑誌名: Integrated Ferroelectrics (In press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Influence of Epitaxial Growth Orientation on Residual Strain and Dielectric Properties of(Ba_(0.3)Sr_(0.7))TiO_3 Films Grown on In-plane Compressive Substrates (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Yamada, T.Kamo, D.Su, T.Iijima, H.Funakubo
  • 雑誌名: Ferroelectrics (In press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Antiferrodistortive Structural Phase Transition in Compressively-strained Epitaxial SrTiO3 Film Grown on (La, Sr)(Al, Ta)O3 Substrate
  • 著者名/発表者名: T. Yamada, T. Kiguchi, A.K. Tagantsev, H. Morioka, T. Iijima, H. Ohsumi, S. Kimura, M. Osada, N. Setter, H. Funakubo
  • 雑誌名: Integrated Ferroelectrics (印刷中)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Influence of Epitaxial Growth Orientation on Residual Strain and Dielectric Properties of (Ba0. 3Sr0. 7)TiO3 Films Grown on In-plane Compressive Substrates
  • 著者名/発表者名: T. Yamada, T. Kamo, D. Su, T. Iijima, H. Funakubo
  • 雑誌名: Ferroelectrics (印刷中)
  • 査読あり
• [学会発表] 歪みエピタキシャル(Ba, Sr)TiO3薄膜の強誘電相転移温度の配向依存性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 山田智明, 多久和至, 加茂嵩史, 飯島高志, 舟窪浩
  • 学会等名: 日本セラミックス協会2010年年会
  • 発表場所: 小金井市東京農工大学
  • 年月日: 2010-03-23
• [学会発表] 歪みエピタキシャル(Ba, Sr)TiO_3薄膜の強誘電相転移温度の配向依存性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 山田智明, 多久和至, 加茂嵩史, 飯島高志, 舟窪浩
  • 学会等名: 日本セラミックス協会2010年年会
  • 発表場所: 小金井市東京農工大学
  • 年月日: 2010-03-23
• [学会発表] 歪みエピタキシャル(Ba, Sr)TiO3薄膜における誘電特性の配向依存性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 山田智明, 多久和至, 加茂嵩史, 飯島高志, 舟窪浩
  • 学会等名: 第57回応用物理学関連連合講演会
  • 発表場所: 平塚市東海大学
  • 年月日: 2010-03-18
• [学会発表] 歪みエピタキシャル(Ba, Sr)TiO_3薄膜における誘電特性の配向依存性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 山田智明, 多久和至, 加茂嵩史, 飯島高志, 舟窪浩
  • 学会等名: 第57回応用物理学関連連合講演会
  • 発表場所: 平塚市東海大学
  • 年月日: 2010-03-18
• [学会発表] Strain-Controlled Epitaxial Perovskite Films For The Induced Ferroelectricity (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Yamada, T. Kamo, A.K. Tagantsev, I. Takuwa, T. Kiguchi, T. Iijima, M. Osada, O. Sakata, D. Su, N. Setter, H. Funakubo
  • 学会等名: International Conference on Electroceramics 2009 (ICE2009)
  • 発表場所: New Delhi, India
  • 年月日: 2009-12-17
• [学会発表] Strain-Controlled Epitaxial Perovskite Films For The Induced Ferroelectricity (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Yamada, T.Kamo, A.K.Tagantsev, I.Takuwa, T.Kiguchi, T.Iijima, M.Osada, O.Sakata, D.Su, N.Setter, H.Funakubo
  • 学会等名: International Conference on Electroceramics 2009(ICE2009)
  • 発表場所: New Delhi, India
  • 年月日: 2009-12-17
• [学会発表] 面内圧縮歪みチタン酸ストロンチウム薄膜におけるAntiferrodistortive相転移と強誘電相転移 (2009)
  • 著者名/発表者名: 山田智明, A.K. Tagantsev, 木口賢紀, 飯島高志, 長田実, J. Trodahl, 森岡仁, N. Setter, 舟窪浩
  • 学会等名: 日本物理学会領域10誘電体分科第1回誘電体若手秋の学校
  • 発表場所: 熱海市熱海研修センター
  • 年月日: 2009-10-11
• [学会発表] Impact of Strain Modulation on Two Instabilities in (100)-Epitaxial SrTiO3 Thin Films (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Yamada, A.K. Tagantsev, T. Kiguchi, T. Iijima, M. Osada, J. Trodahl, H. Morioka, N. Setter, H. Funakubo
  • 学会等名: Joint meeting of 12th International Meeting on Ferroelectricity and 18th IEEE International Symposium on Applications of Ferroelectrics (IMF-ISAF-2009)
  • 発表場所: Xian, China
  • 年月日: 2009-08-26
• [学会発表] Impact of Strain Modulation on Two Instabilities in(100)-Epitaxial SrTiO_3 Thin Films (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Yamada, A.K.Tagantsev, T.Kiguchi, T.Iijima, M.Osada, J.Trodahl, H.Morioka, N.Setter, H.Funakubo
  • 学会等名: Joint meeting of 12th International Meeting on Ferroelectricity and 18th IEEE International Symposium on Applications of Ferroelectrics(IMF-ISAF-2009)
  • 発表場所: Xian, China
  • 年月日: 2009-08-26
• [学会発表] Strong Orientation Dependence of Strain Relaxation in Epitaxial(Ba, Sr)TiO_3 Films and the Resulting Dielectric Properties (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Yamada, T.Kamo, D.Su, T.Iijima, H.Funakubo
  • 学会等名: Joint meeting of 12th International Meeting on Ferroelectricity and 18th IEEE International Symposium on Applications of Ferroelectrics(IMF-ISAF-2009)
  • 発表場所: Xian, China
  • 年月日: 2009-08-24
• [学会発表] Strong Orientation Dependence of Strain Relaxation in Epitaxial (Ba, Sr)TiO3 Films and the Resulting Dielectric Properties (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Yamada, T. Kamo, D. Su, T. Iijima, H. Funakubo
  • 学会等名: Joint meeting of 12th International Meeting on Ferroelectricity and 18th IEEE International Symposium on Applications of Ferroelectrics (IMF-ISAF-2009)
  • 発表場所: Xian, China
  • 年月日: 2009-08-04
• [学会発表] 面内圧縮歪みチタン酸ストロンチウム薄膜におけるAFD相転移と強誘電相転移 (2009)
  • 著者名/発表者名: 山田智明, A.K. Tagantsev, 木口賢紀, 大隅寛幸, 木村滋, 飯島高志, 森岡仁, 舟窪浩
  • 学会等名: 第56回応用物理学関連連合講演会
  • 発表場所: つくば市筑波大学
  • 年月日: 2009-03-30
• [学会発表] 面内圧縮歪みチタン酸ストロンチウム薄膜におけるAFD相転移と強誘電相転移 (2009)
  • 著者名/発表者名: 山田智明
  • 学会等名: 第56回応用物理学関連連合講演会
  • 発表場所: つくば市 筑波大学
  • 年月日: 2009-03-30
• [学会発表] Antiferrodistortive/Ferroelectric Phase Transitions and Correlated Properties in Compressively-strained Epitaxial SrTiO3 Films (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Yamada, A.K. Tagantsev, H. Ohsumi, S. Kimura, T. Kamo, H. Morioka, K. Shinozaki, N. Setter, H. Funakubo
  • 発表場所: Boston MA, USA
  • 年月日: 2008-12-03
• [学会発表] Antiferrodistortive/Ferroelectric Phase Transitions and Correlated Properties in Compressively-strained Epitaxial SrTiO_3 Films (2008)
  • 著者名/発表者名: Tomoaki YAMADA
  • 学会等名: 2008 MRS fall meeting
  • 発表場所: Boston MA, USA
  • 年月日: 2008-12-03
• [学会発表] 歪みチタン酸ストロンチウム薄膜の強誘電相転移と誘電特性 (2008)
  • 著者名/発表者名: 山田智明, 舟窪浩, 木村滋, 大隅寛幸
  • 学会等名: 日本セラミックス協会第21回秋季シンポジウム
  • 発表場所: 北九州市北九州国際会議場
  • 年月日: 2008-09-17
• [学会発表] 歪みチタン酸ストロンチウム薄膜の強誘電相転移と誘電特性 (2008)
  • 著者名/発表者名: 山田智明
  • 学会等名: 日本セラミックス協会第21回秋季シンポジウム
  • 発表場所: 北九州市 北九州国際会議場
  • 年月日: 2008-09-17
• [備考]
  • URL: http://f-lab.iem.titech.ac.jp/f-lab.htm