| 研究課題/領域番号 |
21K04146
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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21050:電気電子材料工学関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 |
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研究代表者 |
北中 佑樹 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 研究員 (20727804)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 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)
2023年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2022年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2021年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
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| キーワード | 強誘電体 / 反強誘電体 / 結晶成長 / 光化学反応 / 薄膜 / ナノ構造 / 電子状態計算 / 複合材料 / 誘電体 / 結晶構造 / 第一原理計算 / 薄膜作製 / 誘電体材料 / 光反応 / 自発分極 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
多様な組成傾斜構造を構築可能な方法として「ナノ構造を核としたパルス光照射結晶成長手法」を創出し、傾斜構造誘電体の高機能化に有効な複合構造設計の指針確立へつなげることが本研究の目的である。
化学溶液法を用いてナノ構造が分散したアモルファス膜を基板上に形成し、パルス光を照射して瞬間的に加熱することによって、ナノ構造を核としたアモルファス相の結晶成長を発生させる。膜を瞬時に加熱して低温度域を高速で通過することによって核発生を抑制し、膜中のナノ構造からの支配的な結晶成長を誘起することが可能となる。ナノ粒子とアモルファス膜の組成を任意に選択することによって、多様な組成傾斜構造を得られることが期待される。
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| 研究成果の概要 |
多様な分極傾斜構造を持つ薄膜の作製手法として、ナノ構造を核としたパルス光照射結晶成長手法の創出に取り組んだ。アルカリニオブ系ペロブスカイトを目的組成とした有機金属錯体溶液に異種ペロブスカイトナノ粒子を導入し、パルス紫外光照射を用いた化学溶液法により薄膜を作製した。得られた薄膜の電気物性評価および微細構造解析を通して、ナノ構造が光結晶成長における成長核として機能することを明らかにし、絶縁破壊耐性の向上に寄与することを実証した。また、ナノ構造界面が反強誘電分極応答の起点としても機能する可能性が示された。今後は電子状態計算をより高度に活用し、ナノ構造の高密度化による特性向上を目指す。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
ペロブスカイト型誘電材料において重要な元素であるアルカリ金属は、イオンの移動度が比較的大きく熱拡散しやすいため、焼成による膜の結晶化では組成傾斜などの微細構造制御が困難と考えられる。有機金属錯体からなる前駆体に組成傾斜となるナノ構造を導入し、パルス紫外光照射により熱拡散を防ぎつつ構造界面からの結晶成長を可能とする本手法は、溶液成膜法においてより多彩な構造制御を可能とし、従来法では形成困難な微細構造の形成を可能としうるプロセスであり、学術面と社会実装の両面において大きな意義を持つと考える。今後、特により高密度に傾斜構造を形成することを目指し、製膜プロセスと構造計算の両面をより高度化していきたい。
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