組成・価数制御されたBiFeO_3薄膜の作製とリーク電流機構解明

• 研究課題/領域番号: 22656075
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 電子・電気材料工学
• 研究機関: 兵庫県立大学
• 研究代表者: 藤澤 浩訓 兵庫県立大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (30285340)
• 連携研究者: 清水 勝 兵庫県立大学, 大学院・工学研究科, 教授 (30154305) ; 中嶋 誠二 兵庫県立大学, 大学院・工学研究科, 助教 (80552702)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 3,510千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 210千円); 2011年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2010年度: 2,600千円 (直接経費: 2,600千円)
• キーワード: ビスマスフェライト / 絶縁性 / リーク電流 / 組成制御 / 価数制御 / BiFeO_3

研究概要

デュアルイオンビームスパッタ法により,組成及び価数,ドメイン構造を制御したエピタキシャルBiFeO_3薄膜を作製し,そのリーク電流機構を調べた.μmサイズのリークスポットの存在や,リーク電流が組成によらずPoole-Frenkel伝導にしたがうことなどから,鉛系強誘電体に比べて大きなリーク電流の起源は,組成の不均一性と多量の電荷トラップであることが示唆され,これらの改善が絶縁性向上に必要であることを明らかにした.

研究成果

• [雑誌論文] Growth of High Quality BiFeO_3 Thin Films by Dual Ion Beam Sputtering (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Nakashima, Y. Tsujita, S. Seto, H. Fujisawa, H. Nishioka, M. Kobune, M. Shimizu, J. M. Park, T. Kanashima, and M. Okuyama
  • 雑誌名: IEEE Proc. ISAF/PFM 2011 巻: - ページ: 168-171
  • DOI: 10.1109/isaf.2011.6014140
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization of Epitaxial BiFeO_3 Thin Films Prepared by Ion Beam Sputtering (2011)
  • 著者名/発表者名: S.Nakashima, Y.Tsujita, S.Kayahara, H.Fujisawa, J.M.Park, T.Kanashima, M.Okuyama, M.Shimizu
  • 雑誌名: Current Applied Physics 巻: 11 号: 3 ページ: 2556-2559
  • DOI: 10.1016/j.cap.2010.11.066
  • 査読あり
• [雑誌論文] Preparation of BiFeO_3 Thin Films on SrRuO_3/SrTiO_3(001) Substrate by Dual Ion Beam Sputtering Process (2011)
  • 著者名/発表者名: S.Nakashima, H.Fujisawa, H.Suminaga, J.M.Park, H.Nishioka, M.Kobune, T.Kanashima, M.Okuyama, M.Shimizu
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 50 号: 9S2 ページ: 09NB01-09NB01
  • DOI: 10.1143/jjap.50.09nb01
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural and Ferroelectric Properties of Large c/a Phase Bismuth Ferrite Thin Films Prepared by Ion Beam Sputtering (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Nakashima, Y. Tsujita, H. Fujisawa, J. M. Park, T. Kanashima, M. Okuyama and M. Shimizu
  • 雑誌名: Mater. Res. Soc. Symp. Proc 巻: 1292
  • DOI: 10.1557/opl.2011.17
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization of Epitaxial BiFeO_3 Thin Films Prepared by Ion Beam Sputtering (2011)
  • 著者名/発表者名: S.Nakashima, H.Fujisawa, et al.
  • 雑誌名: Current Applied Physics 巻: (印刷中 未定)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural and Ferroelectric Properties of Large c/a Phase Bismuth Ferrite Thin Films Prepared by Ion Beam Sputtering (2011)
  • 著者名/発表者名: S.Nakashima, H.Fujisawa, et al.
  • 雑誌名: Mater.Res.Soc.Symp.Proc. 巻: 1292(オンラインのため該当無し)
  • 査読あり
• [学会発表] RFプレーナマグネトロンスパッタ法を用いたエピタキシャルBiFeO_3薄膜の作製 (2012)
  • 著者名/発表者名: 高田祐介
  • 学会等名: 平成24年(2012)春季第59回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 早稲田大学(東京都)
  • 年月日: 2012-03-18
• [学会発表] デュアルイオンビームスパッタにより作製したBiFeO_3薄膜のドメイン構造と電気的特性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中嶋誠二, 辻田陽介, 瀬戸翔太, 藤沢浩訓, 朴正敏, 金島岳, 小舟正文, 奥山雅則, 清水勝
  • 学会等名: 第29回強誘電体応用会議講演予稿集
  • 発表場所: コープイン京都
• [学会発表] デュアルイオンビームスパッタにより作製したノンドープBiFeO_3薄膜のドメイン構造と強誘電ヒステリシスループ (2011)
  • 著者名/発表者名: 中嶋成二
  • 学会等名: 第21回日本MRS学術シンポジウム
  • 発表場所: 横浜情報文化センター,波止場会館(神奈川県)
  • 年月日: 2011-12-21
• [学会発表] Low Pressure Growth and Fully Saturated Hysteresis Loops of Epitaxial BiFeO_3 Thin Films Prepared by Dual Ion Beam Sputtering (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Nakashima, Y. Tsujita, H. Fujisawa, M. Kobune, H. Nishioka, J. M. Park, T. Kanashima, M. Okuyama and M. Shimizu
  • 学会等名: Mater. Res. Soc.
  • 発表場所: Boston, Massachusetts, U. S. A.
  • 年月日: 2011-11-30
• [学会発表] Low Pressure Growth and Fully Saturated Hysteresis Loops of Epitaxial BiFeO_3 Thin Films Prepared by Dual Ion Beam Sputtering (2011)
  • 著者名/発表者名: H.Fujisawa
  • 学会等名: Mater.Res.Soc.2011 Fall Meeting
  • 発表場所: Boston, USA
  • 年月日: 2011-11-30
• [学会発表] エピタキシャルPbTiO_3薄膜のリーク電流 (2011)
  • 著者名/発表者名: 高田祐介
  • 学会等名: 平成23年(2011)秋季第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形大学(山形県)
  • 年月日: 2011-09-01
• [学会発表] デュアルイオンビームスパッタ法を用いたBiFeO_3薄膜の作製(II) (2011)
  • 著者名/発表者名: 辻田陽介
  • 学会等名: 平成23年(2011)秋季第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形大学(山形県)
  • 年月日: 2011-08-31
• [学会発表] STRUCTURAL AND FERROELECTRIC PROPERTIES OF BiFeO_3 THIN FILMS PREPARED BY DUAL ION BEAM SPUTTERING PROCESS (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Nakashima, H. Suminaga, Y. Tsujita, H. Fujisawa, M. Kobune, H. Nishioka, J. M. Park, T. Kanashima, M. Okuyama and M. Shimizu
  • 学会等名: The 20th IEEE International Symposium on Applications of Ferroelectrics/International Symposium on Piezoresponse Force Microscopy & Nanoscale Phenomena in Polar Materials
  • 発表場所: Vancouver, Canada
  • 年月日: 2011-07-25
• [学会発表] STRUCTURAL AND FERROELECTRIC PROPERTIES OF BiFeO_3 THIN FILMS PREPARED BY DUAL ION BEAM SPUTTERING PROCESS (2011)
  • 著者名/発表者名: S.Nakashima
  • 学会等名: Int.Symp.on Piezoresponse Force Microscopy & Nanoscale Phenomena in Polar Materials
  • 発表場所: Vancouver, Canada
  • 年月日: 2011-07-25
• [学会発表] デュアルイオンビームスパッタを用いたSrRuO_3/SrTiO_3基板上へのBiFeO_3薄膜の作製 (2011)
  • 著者名/発表者名: 中嶋誠二, 住永寛幸, 辻田陽介, 藤沢浩訓, 小舟正文, 清水正文, 清水勝, 朴正敏, 金島岳, 奥山雅則
  • 学会等名: 第28回強誘電体応用会議講演予稿集
  • 発表場所: コープイン京都
  • 年月日: 2011-05-27
• [学会発表] デュアルイオンビームスパッタを用いたSrRuO_3/SrTiO_3基板上へのBiFeO_3薄膜の作製 (2011)
  • 著者名/発表者名: 中嶋誠二
  • 学会等名: 第28回強誘電体応用会議
  • 発表場所: コープイン京都(京都府)
  • 年月日: 2011-05-27
• [学会発表] デュアルイオンビームスパッタ法を用いたBiFeO_3薄膜の作製 (2011)
  • 著者名/発表者名: 中嶋誠二, 藤沢浩訓, 他
  • 学会等名: 平成23年春季第58回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: (講演予稿集DVD (震災のため講演会中止))
  • 年月日: 2011-03-09
• [学会発表] SrRuO_3/SrTiO_3(100)上に作成した大きなc/a比を有するBiFeO_3薄膜の特性評価 (2010)
  • 著者名/発表者名: 中嶋誠二, 藤沢浩訓, 他
  • 学会等名: 第20回日本MRS学術シンポジウム
  • 発表場所: 横浜市開港記念会館・神奈川県
  • 年月日: 2010-12-20
• [学会発表] Structural and Ferroelectric Properties of Large c/a Phase Bismuth Ferrite Thin Films Prepared by Ion Beam Sputtering (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Nakashima, Y. Tsujita, H. Fujisawa, J. M. Park, T. Kanashima, M. Okuyama and M. Shimizu
  • 学会等名: Mater. Res. Soc
  • 発表場所: Boston, Massachusetts, U. S. A.
  • 年月日: 2010-11-29
• [学会発表] Structural and Ferroelectric Properties of Large c/a Phase Bismuth Ferrite Thin Films Prepared by Ion Beam Sputtering (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Nakashima, H.Fujisawa, et al.
  • 学会等名: Mater.Res.Soc.2010 Fall Meeting
  • 発表場所: Hynes Convention Center・米国
  • 年月日: 2010-11-29
• [学会発表] Characterization of Bismuth Ferrite Thin Films with Large c/a Axial Ratio Prepared by Ion Beam Sputtering (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Nakashima, Y. Tsujita, H. Fujisawa, M. Shimizu, J. M. Park, and T. Kanashima, and M. Okuyama
  • 学会等名: The 17th Workshop on Oxide Electronics
  • 発表場所: Awaji Yume Butai, Japan
  • 年月日: 2010-09-21
• [学会発表] Characterization of Bismuth Ferrite Thin Films with Large c/a Axial Ratio Prepared by Ion Beam Sputtering (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Nakashima, H.Fujisawa, et al.
  • 学会等名: The 17th Workshop on Oxide Electronics
  • 発表場所: 淡路夢舞台・兵庫県
  • 年月日: 2010-09-21
• [学会発表] イオンビームスパッタ法を用いたBiFeO_3薄膜の作製とその評価(II) (2010)
  • 著者名/発表者名: 辻田陽介, 藤沢浩訓, 他
  • 学会等名: 平成22年秋季第71回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 長崎大学・長崎県
  • 年月日: 2010-09-15
• [学会発表] Ferroelectric Properties of Epitaxial BiFeO_3 Thin Films Deposited by Ion Beam Sputtering (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Tsujita, S. Nakashima, H. Fujisawa, J. M. Park, T. Kanashima, M. Okuyama and M. Shimizu
  • 学会等名: Japan-Korea Conference on Ferroelectrics(JKC-FE08)
  • 発表場所: Himeji, Japan
  • 年月日: 2010-08-05
• [学会発表] Ferroelectric Properties of Epitaxial BiFeO_3 Thin Films Deposited by Ion Beam Sputtering (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Nakashima, H.Fujisawa, et al.
  • 学会等名: The 8th Japan-Korea Conference on Ferroelectrics
  • 発表場所: イーグレ姫路・兵庫県
  • 年月日: 2010-08-05
• [学会発表] Structural and Ferroelectric Properties of BiFeO_3 Thin Films Prepared by Ion Beam Sputtering Process (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Nakashima, Y. Tsujita, S. Kayahara, H. Fujisawa, J. M. Park, T. Kanashima, M. Okuyama, and M. Shimizu
  • 学会等名: The 7th Asian Meeting on Ferroelectricity and the 7th Asian Meeting on Electro Ceramics(AMF-AMEC-2010)
  • 発表場所: Cheju, Korea
  • 年月日: 2010-07-01
• [学会発表] Structural and Ferroelectric Properties of BiFeO_3 Thin Films Prepared by Ion Beam Sputtering Process (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Nakashima, H.Fujisawa, et al.
  • 学会等名: The 7th Asian Meeting on Ferroelectricity and the 7th Asian Meeting on ElectroCeramics
  • 発表場所: Ramada Plaza Jeju Hotel・韓国
  • 年月日: 2010-07-01