| 研究課題/領域番号 |
20K04252
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分18040:機械要素およびトライボロジー関連
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| 研究機関 | 鈴鹿工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
横山 春喜 鈴鹿工業高等専門学校, 電気電子工学科, 教授 (20583701)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2020年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
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| キーワード | マイクロアクチュエータ / 構造相転移 / 二酸化バナジウム / マグネトロンスパッタ / 相転移 / 熱処理 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
二酸化バナジウム（VO2）は絶縁物から金属に構造相転移する物質として知られている。本研究では、VO2ターゲットを用いたスパッタリング法でVO2薄膜の作製を行い、堆積中断技術を用いてVO2薄膜の平坦化を行う。また、金属／VO2薄膜／金属の積層構造の作製を行い、相転移の電圧制御を可能にする。さらに、この金属／VO2薄膜／金属の積層構造を、微細プロセス技術を用いて加工することで、構造相転移を電圧で制御する新規高機能マイクロアクチュエータを作製するとともに、その動作を実証する。
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| 研究成果の概要 |
本研究ではマグネトロンスパッタ法を用いて酸化バナジウム薄膜の作製を行い、熱処理による高品質化を行う。Ｘ線回折から作製した直後の薄膜はアモルファスまたは微結晶であることが分かった。熱処理は結晶化を促進する効果があり、400℃以上で熱処理を行うことによりVO2とV2O5が形成することが分かった。また、抵抗比の温度変化評価から、400℃以上の熱処理を行った試料では、相転移が原因と思われる急激な抵抗率比の変化が65℃から75℃にかけて観測された。さらに、400℃以上で熱処理を行うことにより、バンドギャップの値がVO2のπバンドのバンドギャップの値に非常に近くなることが分かった。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究により、マグネトロンスパッタ法を用いて作製した酸化バナジウム薄膜の高品質化を行うための最適な熱処理条件を把握することができた。本研究の実施期間とコロナ禍が重なったため、研究計画に大幅な遅れが生じたが、今後も研究を継続し、高品質の金属／VO2薄膜／金属の積層構造作製技術、プロセス技術を構築し、VO2の構造相転移を利用した電圧で駆動する新しい高機能マイクロアクチュエータを実現する。電圧制御で駆動するVO2薄膜を利用したマイクロアクチュエータが実現すれば世界初の報告になり、マイクロロボテックスやバイオミメティクスの分野へ大きな影響を与えると思われる。
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