| 研究課題/領域番号 |
20K15372
|
|---|
| 研究種目 |
若手研究
|
| 配分区分 | 基金 |
|---|
| 審査区分 |
小区分36010:無機物質および無機材料化学関連
|
|---|
| 研究機関 | 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群) |
|---|
研究代表者 |
江原 祥隆 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群), 電気情報学群, 講師 (00868755)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2022-03-31
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
|
| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2021年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2020年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
|
|---|
| キーワード | 強誘電体 / 強弾性ドメイン / 圧電体 / エピタキシャル膜 / 強誘電体薄膜 / 電界下in-situ測定 / エピタキシャル成長 / 圧電体薄膜 / 完全a軸配向膜 / ドメインスイッチング |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
Pb(Zr,Ti)O3圧電 MEMS デバイスは様々な応用で実用化されつつあるが、その中でも次世代の高速通信技術(5G)の候補であるRF-MEMS スイッチへの搭載に期待が高まっている。しかし圧電特性は高速で電圧印加すると特性が著しく減少する問題がある。理由は圧電特性に大きく寄与する非分極軸ドメインのスイッチングが高速では追従しないためであると言われているが、非分極軸配向に制御された薄膜材料作製の難しさから直接確認されたことはない。
そこで、完全に非分極軸に配向した膜の作製、その電気特性及び電界下の構造解析を行い、将来の高速通信機器に応用へと展開するための材料設計の基盤を確立する。
|
| 研究成果の概要 |
(1)完全面内分極配向した膜の作製及びその構造の膜厚依存を実施した。その結果、臨界膜厚が約90nmより強弾性ドメインが生じることが確認できた。(2)強弾性ドメインスイッチング量と結晶構造の関係性を調査するために、様々なZr量を膜に固溶させ薄膜作製を試みた。Zrが増加すると強弾性ドメインが導入される膜厚領域が拡大した。（３）強弾性ドメインスイッチングの限界速度を、放射光X線回折 (SPring-8)を用いて調査した。数百nsの電圧印加し観察した結果、高周波領域(数MHz以上)ではZr比が少ない正方晶構造で応答速度に優位性を確認できた。
|
| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
高周波における強弾性ドメインの応答性に関する成果は、非鉛材料にも展開できる可能性がある。実際に非鉛圧電材料でもドメイン回転の寄与がPZTと同様にユニバーサルな振る舞いを示すことも確認できており、アクチュエータデバイスの材料技術を維新する存在となる。
これにより電子機器による環境汚染の低減と持続可能な技術として社会的問題解決に貢献ができると期待している。
|
