| 研究課題/領域番号 |
21K14503
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分28030:ナノ材料科学関連
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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 |
平田 研二 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, 主任研究員 (40828282)
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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 |
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2023年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2022年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
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| キーワード | 窒化物 / 圧電体 / 固溶体 / 第一原理計算 / 薄膜 / 圧電材料 / 相平衡 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
ScAlNの薄膜は高い圧電性能を有し、モバイル通信用の高周波フィルタに利用されているが、今後の高周波数帯域での使用のためにさらなる性能向上が求められている。この材料では理論計算により予測された圧電定数に対し、実験ではその性能の3分の1程度の実現に留まっている。本研究では、圧電性を示すウルツ鉱相にScを高濃度に固溶させる手法を確立することで、ScAlNの圧電性能を飛躍的に向上させる技術開発につなげる。
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| 研究成果の概要 |
高い圧電特性を有するScAlN薄膜において、Scを高濃度に固溶したウルツ鉱相を安定化させる下地層として＜111＞方向に配向した岩塩構造のYNが有望であることを理論計算によって見出した。理論計算で高い圧電特性が予測されたMgWAlNにおいて、ウルツ鉱相で構成された薄膜を得ることができた。また、下地層として薄いAlNを導入することで、ScAlNやMgWAlN薄膜のウルツ鉱相の結晶性や配向性が大きく向上することがわかった。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究では、薄いAlNを下地層としてAlN系固溶体薄膜に導入することでウルツ鉱相の結晶性や配向性の大きな向上を確認することができた。この知見は、通信用機器の弾性波フィルタに用いられるAlN系圧電薄膜の性能向上に貢献するものと期待される。また、新規にMgWAlN薄膜において圧電応答を得ることができた。今後、圧電性能の向上を図ることができれば、本材料は圧電センサや弾性波フィルタへの応用が期待される。
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