超音波アシスト水熱合成法による１００ミクロン厚の高品質圧電厚膜

• 研究課題/領域番号: 23360134
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 電子・電気材料工学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 森田 剛 東京大学, 新領域創成科学研究科, 准教授 (60344735)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円); 2013年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円); 2012年度: 9,100千円 (直接経費: 7,000千円、間接経費: 2,100千円); 2011年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
• キーワード: 厚膜 / 強誘電・圧電薄膜合成技術 / 強誘電・圧電薄膜 / 水熱合成法

研究概要

医療用超音波デバイスや小型圧電アクチュエータの実現には、膜厚が厚い圧電膜が不可欠である。しかし、従来の薄膜製作法では、600度以上の結晶化プロセスのために、クラックが内部に入りやすく、精々数ミクロンが限界であった。
これに対して、本研究では250度程度の低温合成が可能な水熱合成法に注目した。さらに、超音波アシスト水熱合成法を開発し、照射時間や照射超音波周波数を変えることにて、172ミクロンと非常に熱いニオブ酸カリウム厚膜を成膜することに成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Synthesis of lead-free piezoelectric powders by ultrasonic assisted hydrothermal method and properties of sintered (K_0.48Na_0.52)NbO_3 ceramics (2014)
  • 著者名/発表者名: Gaku Isobe, Takafumi Maeda, Peter Bornmann, Tobias Hemsel and Takeshi Morita
  • 雑誌名: IEEE Trans. on UFFC 巻: vol. 61 ページ: 225-230
  • 査読あり
• [雑誌論文] The hardening of CuO-(K, Na)NbO_3 via post annealing with argon (2014)
  • 著者名/発表者名: Yaoyang Liu, Takafumi Maeda, Yuriko Yokouchi and Takeshi Morita
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys 巻: vol. 53 ページ: 15503-15503
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis of lead-free piezoelectric powders by ultrasonic assisted hydrothermal method and properties of sintered (K0.48Na0.52)NbO3 ceramics (2014)
  • 著者名/発表者名: Gaku Isobe, Takafumi Maeda, Peter Bornmann, Tobias Hemsel and Takeshi Morita
  • 雑誌名: IEEE Trans. on UFFC 巻: 61 号: 2 ページ: 225-230
  • DOI: 10.1109/tuffc.2014.6722608
  • 査読あり
• [雑誌論文] The hardening of CuO-(K, Na)NbO3 via post annealing with argon (2014)
  • 著者名/発表者名: Yaoyang Liu, Takafumi Maeda, Yuriko Yokouchi and Takeshi Morita
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 巻: 53 号: 1 ページ: 15503-15503
  • DOI: 10.7567/jjap.53.015503
  • NAID: 210000143244
  • 査読あり
• [雑誌論文] Study on optimizing ultrasonic irradiation period for thick polycrystalline PZT film by hydrothermal method (2013)
  • 著者名/発表者名: Kanako Ohta, Gaku Isobe, Peter Bornmann, Tobias Hemsel and Takeshi Morita
  • 雑誌名: Ultrasonics 巻: vol. 53 ページ: 837-841
  • 査読あり
• [雑誌論文] Piezoelectric properties of CuO-doped (K,Na)NbO3 lead-free ceramics synthesized with hydrothermal powders (2013)
  • 著者名/発表者名: Yuriko Yokouchi, Takafumi Maeda, Peter Bornmann, Tobias Hemsel and Takeshi Morita
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys 巻: vol. 52
  • NAID: 210000142475
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ultrasonic-assisted hydrothermal deposition of ferroelectric PbZrO_3 thin film on NiTi-based superelastic shape memory alloys (2012)
  • 著者名/発表者名: Florian Schiedeck and Takeshi Morita
  • 雑誌名: Journal of Electroceramics 巻: vol. 28 ページ: 45-52
  • 査読あり
• [雑誌論文] Piezoelectric properties of Li-doped (K_0.48Na_0.52)NbO_3 ceramics synthesized using hydrothermally-derived KNbO_3 and NaNbO_3 fine powders (2012)
  • 著者名/発表者名: Takafumi Maeda, Tobias Hemsel, and Takeshi Morita
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys 巻: vol. 51
  • 査読あり
• [雑誌論文] Piezoelectric Properties of Li-Doped (Ko. 48Nao. 52)Nb03 Ceramics Synthesized ITgincy Hvdrothermallv-Derived KNbOs and NaNbQa Fine Powders (2012)
  • 著者名/発表者名: Takafumi Maeda, Tobias Hemsel, Takeshi Morita
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 51 号: 9S2 ページ: 09MD08-09MD08
  • DOI: 10.1143/jjap.51.09md08
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ultrasonic-assisted hydrothermal deposition of ferroelectric PbZrO_3 thin film on NiTi-based superelastic shape memory alloys (2012)
  • 著者名/発表者名: Florian Schiedeck, Takeshi Morita
  • 雑誌名: Journal of Electroceramics 巻: 28 号: 1 ページ: 45-52
  • DOI: 10.1007/s10832-011-9676-1
  • 査読あり
• [雑誌論文] Improved process for the hydrothermal lead-free piezoelectric powders and the performances of sintered (K_0.48Na_0.52)NbO_3 ceramics (2011)
  • 著者名/発表者名: Takafumi Maeda, Tobias Hemsel and Takeshi Morita
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys 巻: vol. 50
  • 査読あり
• [雑誌論文] Improved Process for Hydrothermal Lead-Free Piezoelectric Powders and Performances (2011)
  • 著者名/発表者名: Takafumi Maeda, Tobias Hemsel, Takeshi Morita
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 50 号: 7S ページ: 07HC01-07HC01
  • DOI: 10.1143/jjap.50.07hc01
  • 査読あり
• [学会発表] Synthesis of lead-free piezoelectric material by ultrasonic assisted hydrothermal method (2014)
  • 著者名/発表者名: Gaku Isobe, Kanako Ohta, Takafumi Maeda, Peter Bornmann, Tobias Hemsel and Takeshi Morita
  • 学会等名: IWPMA2012
  • 発表場所: 弘前
  • 年月日: 2014-04-23
• [学会発表] Mn-doped (K,Na)NbO3 lead-free piezoelectric ceramics fabricated with hydrothermal powders (2014)
  • 著者名/発表者名: Yuriko Yokouchi, Takafumi Maeda, Peter Bornmann, Tobias Hemsel and Takeshi Morita
  • 学会等名: IWPMA 2012
  • 発表場所: 弘前
  • 年月日: 2014-04-23
• [学会発表] Hydrothermal method for piezoelectric materials and their applications (2013)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Morita
  • 学会等名: SPIE Micro+Nano Materials, Devices, and Applications
  • 発表場所: オーストラリア メルボルン
  • 年月日: 2013-12-11
• [学会発表] Studies on potassium niobate thick films by ultrasonic assisted hydrothermal method (2013)
  • 著者名/発表者名: Ryo Kudo, Gaku Isobe, Peter Bornmann, Tobias Hemsel and Takeshi Morita
  • 学会等名: ICAE 2013
  • 発表場所: 韓国 済州島
  • 年月日: 2013-11-13
• [学会発表] Ultrasonic assisted hydrothermal method for thick piezoelectric films (2013)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Morita, Ryo Kudo and Kanako Ohta
  • 学会等名: 16th US-Japan Seminar on Dielectric and Piezoelectric Materials
  • 発表場所: アメリカ ノースカロライナ
  • 年月日: 2013-11-04
• [学会発表] Piezoelectric actuators using LiNbO_3 single crystals (2013)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Morita
  • 学会等名: International Workshop on Stoichiometric Lithium Niobate
  • 発表場所: ドイツ ゴスラー
  • 年月日: 2013-09-20
• [学会発表] Self-sensing ultrasound transducer for cavitation monitoring (2013)
  • 著者名/発表者名: Peter Bornmann, Takafumi Maeda, Tobias Hemsel, Takeshi Morita, Walter Sextro
  • 学会等名: IWPMA2013
  • 発表場所: ドイツ ハノーファー
  • 年月日: 2013-07-17
• [学会発表] Piezoelectric applications of hydrothermal (K_0.48Na_0.52) NbO_3 ceramics (2013)
  • 著者名/発表者名: Takafumi Maeda, Peter Bornmann, Tobias Hemsel, Takeshi Morita
  • 学会等名: IWPMA 2013
  • 発表場所: ドイツハノーファー
  • 年月日: 2013-07-16
• [学会発表] Domain orientation controlled KN family piezoelectric materials with hydrothermal powders (2013)
  • 著者名/発表者名: Yukiko Fujiuchi, Takajumi Maeda and Takeshi Morita
  • 学会等名: IWPMA 2013
  • 発表場所: ドイツ ハノーファー
  • 年月日: 2013-07-16
• [学会発表] Ultrasonic-assisted hydrothermal method for the piezoelectric materials (2013)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Morita, Gaku Isobe, Kanako Ohta, Ryo Kudoh, Takafumi Maeda, Peter Bornmann and Tobias Hemsel
  • 学会等名: ISHA2013
  • 発表場所: アメリカ テキサス
  • 年月日: 2013-01-15
• [学会発表] Ultrasonic-assisted hydrothermal method for the piezoelectric materials (2013)
  • 著者名/発表者名: Takeshi MORITA
  • 学会等名: The 3rd International Solvothermal and Hydrothermal Associateion conference 2013 (ISHA2013)
  • 発表場所: Austin/USA
  • 招待講演
• [学会発表] Polycrystaline PZT film on porous Ti substrate synthesized by ultrasonic assisted hydrothermal method (2012)
  • 著者名/発表者名: Kanako Ohta, Gaku Isobe, Peter Bornmann, Tobias Hemsel and Takeshi Morita
  • 学会等名: Iinternational Ultrasonics Symposium 2012
  • 発表場所: ドイツ ドレスデン
  • 年月日: 2012-10-08
• [学会発表] Study on PZT Film deposited by ultrasonic assisted hydrothermal method (2012)
  • 著者名/発表者名: Kanako Ohta, Gaku Isobe, Peter Bornmann, Tobias Hemsel and Takeshi Morita
  • 学会等名: IWPMA 2012
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2012-09-26
• [学会発表] (K_0.48Na_0.52)NbO_3 ceramics using powders synthesized by ultrasonic assisted hydrothermal method (2012)
  • 著者名/発表者名: Gaku Isobe, Takufumi Maeda, Kanako Ohta, Yuriko Yokouchi, Peter Bornmann, Tobias Hemsel and Takeshi Morita
  • 学会等名: IUMRS-ICEM2012
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2012-09-25
• [学会発表] Applications for lead-free piezoelectric materials (2012)
  • 著者名/発表者名: Peter Bornmann, Tobias Hemsel, Takefumi Maeda, Takeshi Morita and Walter Sextro
  • 学会等名: IWPMA2012
  • 発表場所: 弘前
  • 年月日: 2012-04-23
• [学会発表] Investigation of sound field in sonochemical reactors (2012)
  • 著者名/発表者名: Peter Bornmann, Tobias Hemsel, Takeshi MORITA and Walter Sextro
  • 学会等名: IWPMA2012
  • 発表場所: 弘前
  • 年月日: 2012-04-23
• [学会発表] Polycrystaline PZT film on Porous Ti substrate synthesized by Ultrasonic Assisted hydrothermal Method (2012)
  • 著者名/発表者名: Kanako Ohta
  • 学会等名: InternationalUltrasonics Symposium 2012
  • 発表場所: Dresden/Germany
• [学会発表] The Study on PZT film Deposited by Ultrasonic Assisted Hydrothermal Method and its Effect of Ultrasonic Irradiation (2012)
  • 著者名/発表者名: Kanako Ohta
  • 学会等名: IUMRS-ICEM2012
  • 発表場所: Yokohama/Japan
• [学会発表] (K0.48Na0.52)NbO3 Ceramics Using Powders Synthesized by UltrasonicAssisted Hydrothermal Method (2012)
  • 著者名/発表者名: Gaku Isobe
  • 学会等名: IUMRS-ICEM2012
  • 発表場所: Yokohama/Japan
• [学会発表] Investigation of sound field in sonochemical reactor (2012)
  • 著者名/発表者名: Peter Bornmann
  • 学会等名: IWPMA2012
  • 発表場所: Hirosaki/Japan
• [学会発表] Piezoelectric properties of lithium modified potassium sodium niobate ceramics synthesized by hydrothermal method (2011)
  • 著者名/発表者名: Takafumi Maeda, Yuriko Yokouchi, Tobias Hemsel and Takeshi Morita
  • 学会等名: International Conference on Advanced Electromaterials2011
  • 発表場所: 韓国 済州島
  • 年月日: 2011-11-10
• [学会発表] 超音波アシスト水熱合成法によるPZT薄膜に関する研究 (2011)
  • 著者名/発表者名: 太田賀奈子, 五十部学, Peter BORNMANN, Tobias HEMSEL, 森田剛
  • 学会等名: 日本電子材料技術協会第48回秋季講演大会
  • 発表場所: 日本電子材料技術協会事務局・東京
  • 年月日: 2011-11-10
• [学会発表] 超音波アシスト水熱合成法のための高温対応振動子の開発 (2011)
  • 著者名/発表者名: 五十部学, ペーター・ボーンマン, トビアス・ヘムゼル, 森田剛
  • 学会等名: 第32回超音波エレクトロニクスの基礎と応用に関するシンポジウム
  • 発表場所: 京都大学・京都
  • 年月日: 2011-11-08
• [学会発表] Ultrasonic assisted hydrothermal method for piezoelectric thin films and powders (2011)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Morita
  • 学会等名: 62nd ICAT International Smart Actuator Symposium
  • 発表場所: アメリカ ペンステート
  • 年月日: 2011-10-04
  • 招待講演
• [学会発表] Ultrasonic assisted hydrothermal method for piezoelectric thin films and powders (2011)
  • 著者名/発表者名: Takeshi MORITA
  • 学会等名: 62nd ICAT International Smart Actuator Symposium
  • 発表場所: PennState, USA(招待講演)
  • 年月日: 2011-10-04
• [学会発表] Synthesis of piezoelectric materials by ultrasonic hydrothermal method (2011)
  • 著者名/発表者名: Gaku Isobe, Ryo Ageba, Takafumi Maeda, Peter Bornmann, Tobias Hemsel and Takeshi Morita
  • 学会等名: International Congress on Ultrasonics
  • 発表場所: ポーランド グダンスク
  • 年月日: 2011-09-06
• [学会発表] 超音波アシスト水熱合成法による圧電材料の合成 (2011)
  • 著者名/発表者名: 五十部学, 揚場遼, 前田孝文, ペーターボルンマン, トビアスヘムゼル, 森田剛
  • 学会等名: 第23回電磁力関連のダイナミクスシンポジウム
  • 発表場所: 愛知県産業労働センター・名古屋
  • 年月日: 2011-05-19
• [学会発表] Hydrothermal method for piezoelectric materials and their applications (invited)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Morita
  • 学会等名: SPIE Micro+Nano Materials, Devices, and Applications
  • 発表場所: オーストラリア メルボルン
  • 招待講演
• [学会発表] Ultrasonic assisted hydrothermal method for thick piezoelectric films
  • 著者名/発表者名: Takeshi Morita, Ryo Kudo and Kanako Ohta
  • 学会等名: 16th US-Japan Seminar on Dielectric and Piezoelectric Materials
  • 発表場所: アメリカ ノースカロライナ
• [学会発表] Piezoelectric actuators using LiNbO3 single crystals
  • 著者名/発表者名: Takeshi Morita
  • 学会等名: International Workshop on Stoichiometric Lithium Niobate
  • 発表場所: ドイツ ゴスラー
• [学会発表] Self-sensing ultrasound transducer for cavitation monitoring
  • 著者名/発表者名: Peter Bornmann, Takafumi Maeda, Tobias Hemsel, Takeshi Morita, Walter Sextro
  • 学会等名: IWPMA 2013
  • 発表場所: ドイツ ハノーファー
• [備考]
  • URL: http://www.ems.k.u-tokyo.ac.jp/morita/
• [備考]
  • URL: http://www.ems.k.u-tokyo.ac.jp