正方晶ビスマスペロブスカイトを用いた鉛およびアルカリ金属フリーな新規圧電体の創製

• 研究課題/領域番号: 24360271
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 無機材料・物性
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 舟窪 浩 東京工業大学, 総合理工学研究科(研究院), 教授 (90219080)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円); 2014年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円); 2013年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円); 2012年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
• キーワード: エピタキシャル / 誘電物性 / 非鉛圧電体 / 組成相境界 / キュリー温度

研究成果の概要

本研究は、鉛を含有せずに鉛系圧電体に匹敵する特性を有する非鉛圧電体の作製を目指した。
端成分であるBi(Mg1/2Ti1/2)O3薄膜は、圧電性および強誘電性を有することを確認した。また、BiFeO3を含有しないBi(Zn1/2Ti1/2)O3 - Bi(Mg1/2Ti1/2)O3薄膜でも組成相境界が存在することを確認した。さらに、Bi(Mg1/2Ti1/2)O3-Bi(Zn1/2Ti1/2)O3―BiFeO3では従来研究してきたエピタキシャル膜のみでなく、一軸配向膜でも比較的大きな圧電性が得られることが明らかになった。

研究成果

• [雑誌論文] Growth of (111) One-Axis-Oriented Bi(Mg1/2Ti1/2)O3 Films on (100)Si Substrates (2013)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Oikawa, Shintaro Yasui, Takayuki Watanabe, Koji Ishii, Yoshitaka Ehara, Hisato Yabuta, Takeshi Kobayashi, Tetsuro Fukui, Kaoru Miura, and Hiroshi Funakubo
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 巻: 52
  • NAID: 210000142080
  • 査読あり
• [雑誌論文] Preparation of Bismuth- Based Perovskites with Non-integer A and B Site Valence and Their Properties. (2013)
  • 著者名/発表者名: Ichiro Fujii, Atsushi Shimamura, Kouichi Nakashima, Nobuhiro Kumada, Hiroshi Funakubo,Yoshihiro Kuroiwa and Satoshi Wada
  • 雑誌名: Trans. Mat. Res. Soc. Japan 巻: 38[1] ページ: 49-52
  • NAID: 130005004192
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterizations of epitaxial Bi(Mg1/2Ti1/2)O3-Bi(Zn1/2Ti1/2)O3 solid solution films grown by pulsed laser deposition (2013)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Oikawa, Shintaro Yasui, Takayuki Watanabe, Hisato Yabuta, Takeshi Kobayashi, Kaoru Miura, and Hiroshi Funakubo
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 巻: 53
  • NAID: 210000143829
  • 査読あり
• [雑誌論文] 新規ペロブスカイト型ビスマス圧電体薄膜の作製とその特性評価 (2013)
  • 著者名/発表者名: 安井伸太郎、舟窪 浩、坂田修身
  • 雑誌名: 日本結晶学会誌 巻: 55 ページ: 296-301
  • NAID: 130003386005
• [雑誌論文] 高温使用可能な新規非鉛圧電材料 (2013)
  • 著者名/発表者名: 安井伸太郎、舟窪 浩、内田 寛
  • 雑誌名: 超音波TECHNO 巻: 2013.7-8 ページ: 64-69
• [雑誌論文] Growth of (111) One-Axis-Oriented Bi(Mg1/2Ti1/2)O_3 Films on (100) Si Substrates (2013)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Oikawa, Shintaro Yasui, Takayuki Watanabe, Koji Ishi, Yoshitaka Ehara, Hisato Yabuta, Takeshi Kobayashi, Tetsuro Fukui, Kaonl Miura, and Hiroshi Funakubo.
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 巻: 52 号: 4S ページ: 04CH09-04CH09
  • DOI: 10.7567/jjap.52.04ch09
  • 査読あり
• [雑誌論文] Growth of (111)-oriented BaTiO_3-Bi(Mg_<0.5>Ti_<0.5>)O_3 epitaxial films and their crystal structure and electrical property characterizations (2012)
  • 著者名/発表者名: Hidenori Tanaka, Mohamed- Tahar Chentir, Tomoaki Yamada, Shintaro Yasui, Yoshitaka Ehara, Keisuke Yamato, Yuta Kashiwagi, Chua Ngeah Theng, Junling Wang, Soichiro Okamura, Hiroshi Uchida, Takashi Iijima, Satoshi Wada, Hiroshi Funakubo
  • 雑誌名: J. Appl. Phys. 巻: 112 号: 8 ページ: 84108-84108
  • DOI: 10.1063/1.4704384
  • 査読あり
• [学会発表] Perovskite 型構造圧電体薄膜の開発～未来材料へ向けて～ (2015)
  • 著者名/発表者名: 安井伸太郎、舟窪浩、伊藤満
  • 学会等名: 日本セラミックス協会2015年年会
  • 発表場所: 岡山大学 津島キャンパス（岡山県）
  • 年月日: 2015-03-18 – 2015-03-20
  • 招待講演
• [学会発表] 時間分解XRDを用いた電界下の圧電体膜の結晶構造解析とそれを用いた圧電性特性設計 (2015)
  • 著者名/発表者名: 舟窪浩、安井伸太郎、江原祥隆、山田智明、坂田修身
  • 学会等名: 第150回セラミックプロセス研究会
  • 発表場所: 万国橋会議センター401,402号室（横浜市）
  • 年月日: 2015-02-14
  • 招待講演
• [学会発表] ペロブスカイト型強誘電体／圧電体薄膜の開発および特性、そして脱ペロブスカイト化に向けて (2015)
  • 著者名/発表者名: 安井伸太郎、舟窪浩、伊藤満
  • 学会等名: 2015年誘電体スピントロニクス研究会
  • 発表場所: 東北大学 青葉山キャンパス（仙台市）
  • 年月日: 2015-01-05
• [学会発表] Bi(Mg1/2Ti1/2)O3–Bi(Zn1/2Ti1/2)O3固溶体薄膜における結晶相の安定性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 及川貴弘、舟窪浩
  • 学会等名: 第75回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 北海道大学 札幌キャンパス（札幌市）
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-20
• [学会発表] Piezoresponse behavior at a Morphotropic Phase Boundary in (Bi,Sm)FeO3 Films (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Yasui, Y. Ehara, T. Shiraishi, T. Shimizu, H. Funakubo, M. Itoh, Y. Imai, H. Tajiri, O. Sakata, and I. Takeuchi
  • 学会等名: Electronic Materials and Applications 2014
  • 発表場所: Double Tree by Hilton Orland at Sea World, Orland, FL., USA
• [学会発表] Dielectric Property of (111)-oriented BaTiO3-based Thin Films Prepared by Chemical Solution Deposition Method (2013)
  • 著者名/発表者名: Junichi Kimura, Chentir M. Tahar, Takao Shimizu, Hiroshi Uchida, and Hiroshi Funakubo
  • 学会等名: Seventh International Conference on Science and Technology of Advanced Ceramics(STAC-7)
  • 発表場所: メルパルク横浜(神奈川県）
• [学会発表] 強誘電体-反強誘電体相境界を有する(Bi,Sm)FeO3 エピタキシャル薄膜の電界印加時における圧電挙動の観察 (2013)
  • 著者名/発表者名: 安井伸太郎、江原祥隆、白石貴久、清水荘雄、舟窪浩、伊藤満、今井康彦、田尻寛男、坂田修身、Ichiro Takeuchi
  • 学会等名: 第74回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 同志社大学京田辺キャンパス(京都府）
• [学会発表] 第一原理計算及び現象論による非鉛圧電材料の圧電特性解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 三浦薫, 今永俊治, 舟窪浩
  • 学会等名: 第73回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 松山大学文京キャンパス
• [学会発表] 化学溶液堆積法によるBa-Bi系ペロプスガイド薄膜の作製と特性評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 金子祈之, 安井伸太郎, 舟窪浩, 内田寛
  • 学会等名: 第73回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 松山大学文京キャンパス
• [学会発表] シリコン基板上に作製したビスマス基圧電体膜の特性評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 及川貴弘, 安井伸太郎, 真鍋直人, 小林健, 渡邉隆之, 薮田久人, 三浦薫, 舟窪浩
  • 学会等名: 第73回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 松山大学文京キャンパス
• [学会発表] Characterization of lead-free piezoelectric Bi(Mg_<1/2>Ti_<1/2>)O_3 films (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Oikawa, S. Yasui, T. Watanabe, H. Yabuta, T. Fukui, and H. Funakubo
  • 学会等名: IUMRS-International Conference on Electronic Materials(IUMRS-ICEM 2012)
  • 発表場所: Pacifico Yokohama, Yokohama, Japan
• [学会発表] 新規ビスマスーニオブ系ペロプスガイド型セラミックスの開発とその電気特性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 藤井一郎、島村篤、中島光一、熊田伸弘、舟窪浩、黒岩芳弘、和田智志
  • 学会等名: 第32回エレクトロセラミックス研究討論会
  • 発表場所: 東京工業大学大岡山キャンパス
• [備考] 東京工業大学大学院総合理工学研究科舟窪研究室ホームページ
  • URL: http://f-lab.iem.titech.ac.jp/f-lab.htm