巨大正方晶歪みを有するビスマス強誘電体の電圧印加による４つの極状態の実現

• 研究課題/領域番号: 24656378
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 補助金
• 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)
• 研究分担者: 木口 賢紀 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (70311660)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2013年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2012年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
• キーワード: 誘電体物質 / 強誘電体 / エピタキシャル膜 / 分極状態 / 誘電体物性

研究概要

ビスマス強誘電体単結晶膜について、電圧印加によって上下の分極状態それぞれについての大小2つの歪み状態を実現することを試みた。その結果、 [(2/3)[Bi((Zn1-xMgx)1/2Ti1/2)O3]-(1/3)[BiFeO3]組成のエピタキシャル膜では、組成を変えることによって、歪の異なる２種類の正方晶の強誘電体を作製できることを明らかにした。しかしその正方晶性は温度によっては大きく変化しなかった。さらに絶縁性改善を目指して、Bi((ZnxMg1-x)1/2Ti1/2)O3の薄膜の作製を行い、20%以上の大きな歪をもつ単相膜の作製はできなかったものの、約７％の歪を有する膜の作製には成功した。

研究成果

• [雑誌論文] 巨大正方晶強誘電体薄膜 (2013)
  • 著者名/発表者名: 安井伸太郎, 舟窪 浩
  • 雑誌名: 工業製品技術協会(株式会社テクノプラザ)セラミックスデータブック 2013/14 工業と製品 巻: 41(95) ページ: 153-157
• [雑誌論文] Fabrication of BiFeO_3-Bi(Zn_1/2Ti_1/2)O_3 Solid Solution Thin Films Using Perovskite-Type Oxide Interface Layer (2013)
  • 著者名/発表者名: Mari Hayashi, Shintaro Yasui, Hiroshi Funakubo, and Hiroshi Uchida
  • 雑誌名: Key. Eng. Mater 巻: 566 ページ: 163-166
  • 査読あり
• [雑誌論文] Unusual 90o domain structure in (2/3)Bi(Zn_1/2Ti_1/2)O_3 - (1/3)BiFeO_3 epitaxial films with giant 22% tetragonal distortion (2013)
  • 著者名/発表者名: Shintaro Yasui, Keisuke Yazawa, Masaaki Matsushima, Tomoaki Yamada, Hiroshi Funakubo, Hitoshi Morioka, Hiroshi Uchida, Takashi Iijima, Lu You, and Junling Wang
  • 雑誌名: Appl. Phys Lett 巻: 103
  • 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. Mater.Res. Soc. Jpn 巻: 8[1] ページ: 49-52
  • NAID: 130005004192
  • 査読あり
• [雑誌論文] Growth of (111) One-Axis-Oriented Bi(Mg_1/2Ti_1/2)O_3 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
  • 査読あり
• [雑誌論文] Small-strain (100) / (001) -oriented Epitaxial PbTiO_3 Films with Film Thickness Ranging From Nano to Micrometer Order Grown on (100)CaF_2 Substrates by Metal Organic Chemical Vapor Deposition (2013)
  • 著者名/発表者名: Mohamed-Tahar Chentir, Satoru Utsugi, Takashi Fujisawa, Yoshitaka Ehara, Mutsuo Ishikawa, Hitoshi orioka, Tomoaki Yamada, Masaaki Matsushima, and Hiroshi Funakubo
  • 雑誌名: J. Mater. Res 巻: 28(5) ページ: 696-701
  • 査読あり
• [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] Unusual 90° domain structure in (2/3)Bi(Zn1/2Ti1/2)O3-(1/3)BiFeO3 epitaxial films with giant 22% tetragonal distortion (2013)
  • 著者名/発表者名: Shintaro Yasui,, Keisuke Yazawa, Masaaki Matsushima,Tomoaki Yamada, Hiroshi Funakubo, Hitoshi Morioka, Hiroshi Uchida,Takashi Iijima, Lu You, and Junling Wang
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 巻: 103
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication of BiFeO3-Bi(Zn1/2Ti1/2)O3 Solid Solution Thin Films Using Perovskite-Type Oxide Interface Layer (2013)
  • 著者名/発表者名: Mari Hayashi, Sｈintaro Yasui, Hiroshi Funakubo, and Hiroshi Uchida
  • 雑誌名: Key. Eng. Mater. 巻: 566 ページ: 163-166
  • 査読あり
• [雑誌論文] 巨大正方晶強誘電体薄膜 (2013)
  • 著者名/発表者名: 安井伸太郎、舟窪 浩
  • 雑誌名: セラミックスデータブック 2013/14工業と製品 巻: Vol.41 No.95 ページ: 153-157
• [雑誌論文] Small-strain (100)/(001)-oriented epitaxial PbTiO3 films with film thickness ranging from nano to micrometer order grown on (100)CaF2 substrates by metal organic chemical vapor deposition (2013)
  • 著者名/発表者名: Mohamed-Tahar Chentir, Satoru Utsugi, Takashi Fujisawa, Yoshitaka Ehara, Mutsuo Ishikawa, Hitoshi Morioka, Tomoaki Yamada, Masaaki Matsushima, and Hiroshi Funakubo
  • 雑誌名: J. Mater Res. 巻: 28(5) ページ: 696-701
  • 査読あり
• [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] Film Thickness Dependence of Ferroelectric Properties of (111)-Oriented Epitaxial Bi(Mg_1/2Ti_1/2)O_3 Films (2012)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Oikawa, Shintaro Yasui, Takayuki Watanabe, Hisato Yabuta, Yoshitaka Ehara, Tetsuro Fukui, and Hiroshi Funakubo
  • 雑誌名: Jpn. J. App. Phys 巻: 51
  • 査読あり
• [雑誌論文] Complex Domain Structure in Relaxed PbTiO_3 Thick Films Grown on (100)_cSrRuO_3//(100)SrTiO_3 Substrates (2012)
  • 著者名/発表者名: Shintaro Yasui, Yoshitaka Ehara, Satoru Utsugi, Mitsumasa Nakajima, Hiroshi Funakubo, and Alexei Gruverman
  • 雑誌名: J. Appl. Phys
  • 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, M.T. Chentir, Tomoaki Yamada, Shintaro Yasui, Yoshitaka Ehara, Keisuke Yamato, Yuta Kashiwagi, Chua Ngeah Theng, Junling Wang, Soichiro Okamura, Hiroshi Uchida, Takashi Iijima, Satoshi Wada, and Hiroshi Funakubo
  • 雑誌名: J. Appl. Phys 巻: 111 ページ: 84108-84108
  • 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
• [雑誌論文] Complex Domain Structure in Relaxed PbTiO3 Thick Films Grown on (100)cSrRuO3//(100)SrTiO3 Substrates (2012)
  • 著者名/発表者名: Shintaro Yasui, Yoshitaka Ehara, Satoru Utsugi, Mitsumasa Nakajima, Hiroshi Funakubo, and Alexei Gruverman
  • 雑誌名: J. Appl. Phys. 巻: 112
  • 査読あり
• [雑誌論文] Film Thickness Dependence of Ferroelectric Properties of (111)-Oriented Epitaxial Bi(Mg1/2Ti1/2)O3 Films (2012)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Oikawa, Shintaro Yasui, Takayuki Watanabe, Hisato Yabuta, Yoshitaka Ehara, Tetsuro Fukui, and Hiroshi Funakubo
  • 雑誌名: Jpn. J. App. Phys. 巻: 51
  • NAID: 210000141222
  • 査読あり
• [学会発表] Piezoresponse behavior at a Morphotropic Phase Boundary in (Bi,Sm)FeO_3 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, I. Takeuchi
  • 学会等名: Electronic Materialsand Applications 2014
  • 発表場所: Double Tree by Hilton Orland at Sea World,Orland, FL., USA
• [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] Characterizations of Bi(Mg_1/2Ti_1/2)O_3 - Bi(Zn_1/2Ti_1/2)O_3 Solid Solution Films Prepared by Pulsed Laser Deposition (2013)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Oikawa, Shintaro Yasui, TakayukiWatanabe, Hisato Yabuta, Kaoru Miura,Takeshi Kobayashi, and Hiroshi Funakubo
  • 学会等名: 2013JSAP-MRS Joint Symposia
  • 発表場所: Doshisha University, Kyoto,Japan
• [学会発表] PLD法によるBi(Mg_1/2Ti_1/2)O_3基固溶体膜の作製と評価 (2013)
  • 著者名/発表者名: 及川貴弘, 安井伸太郎, 真鍋直人, 渡邉隆之, 薮田久人, 三浦薫, 小林健, 舟窪浩
  • 学会等名: 第60回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学
• [学会発表] Characterizations of Bi(Mg1/2Ti1/2)O3-Bi(Zn1/2Ti1/2)O3 Solid Solution Films Prepared by Pulsed Laser Deposition (2013)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Oikawa, Shintaro Yasui, Takayuki Watanabe, Hisato Yabuta, Kaoru Miura, Takeshi Kobayashi, and Hiroshi Funakubo
  • 学会等名: 2013 JSAP-MRS Joint Symposia
  • 発表場所: 同志社大学京田辺キャンパス(京都府）
• [学会発表] PLD法によるBi(Mg1/2Ti1/2)O3基固容体膜の作製と評価 (2013)
  • 著者名/発表者名: 及川貴弘、安井伸太郎、真鍋直人、渡邉隆之、薮田久人、三浦薫、小林健、舟窪浩
  • 学会等名: 第60回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学（神奈川県）
• [学会発表] 高圧合成法で作製したBi(Zn_1/2Ti_1/2)O_3 - Bi(Mg_1/2Ti_1/2)O_3 - BiFeO_3系における単斜晶相の特徴 (2012)
  • 著者名/発表者名: 真鍋直人, 安井伸太郎, 坂口智可, 岡研吾, 東正樹, 舟窪浩
  • 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
• [学会発表] Characterization of Lead-free Piezoelectric Bi(Mg_1/2Ti_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: IUMRSInternational Conference on Electronic Materials 2012 (IUMRS-ICEM 2012)
  • 発表場所: Pacifico Yokohama,Yokohama, Japan
• [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] PLD 法で作製したBi(Mg_1/2Ti_1/2)O_3 膜の評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 及川貴弘, 安井伸太郎, 渡邉隆之, 薮田久人, 福井哲朗, 舟窪 浩
  • 学会等名: 第29回強誘電体応用会議(FMA29)
  • 発表場所: コープイン京都
• [学会発表] PLD法で作製したBi(Mg1/2Ti1/2)O3膜の評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 及川貴弘、安井伸太郎、渡邉隆之、薮田久人、福井哲朗、舟窪浩
  • 学会等名: 第29回強誘電体応用会議（FMA29）
  • 発表場所: コープイン京都（京都府）
• [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回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 松山大学 文京キャンパス（愛媛県）
• [学会発表] Characterization of lead-free piezoelectric Bi(Mg1/2Ti1/2)O3 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] 高圧合成法で作製したBi(Zn1/2Ti1/2)O3-Bi(Mg1/2Ti1/2)O3-BiFeO3系における単斜晶相の特徴 (2012)
  • 著者名/発表者名: 真鍋直人、安井伸太郎、坂口智可、岡研吾、東正樹、舟窪浩
  • 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（東京都）
• [備考]
  • URL: http://f-lab.iem.titech.ac.jp/
• [備考] 東京工業大学 舟窪研究室
  • URL: http://f-lab.iem.titech.ac.jp/f-lab.htm