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Si基板上への理想配向PZT系単結晶薄膜の形成とそのMEMSへの適用可能性の実証

研究課題

研究課題/領域番号 25286033
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 ナノマイクロシステム
研究機関東北大学

研究代表者

田中 秀治  東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (00312611)

研究分担者 吉田 慎哉  東北大学, 大学院工学研究科, 特任准教授 (30509691)
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
18,850千円 (直接経費: 14,500千円、間接経費: 4,350千円)
2015年度: 7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円)
2014年度: 7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円)
2013年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
キーワードPZT / エピタキシャル成長 / 単結晶圧電薄膜 / 急冷法 / 誘電率 / MEMS / 圧電薄膜 / バッファ層 / キュリー点 / スパッタリング / チタン酸ジルコン酸鉛 / スパッタ成膜 / 単結晶膜 / シリコン基板 / 圧電定数
研究成果の概要

Si基板上に理想的な配向を示すPZT系単結晶薄膜をエピタキシャル成長させる技術を開発した。PZTの成膜法はスパッタ法であり,急冷法を用いて,従来はSi基板上では不可能であった理想的な配向制御(正方晶のc軸配向制御)を実現した。その結果,高い圧電定数,低い誘電率,それらから導かれる極めて大きな性能指数,バルク材料のそれより大幅に高いキュリー点など,これまでに実現されていない応用上極めて優れた特性を確認した。低抵抗の金属バッファ層のスパッタ成膜にも成功した。さらに,得られたPZT系単結晶薄膜の実用性を実証するため,MEMS構造を作製し,プロセスダメージが生じないことも確認した。

報告書

(4件)
  • 2015 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2016 2015 2014

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 6件、 招待講演 5件)

  • [雑誌論文] Fabrication and characterization of large figure-of-merit epitaxialPMnN-PZT/Si transducer for piezoelectric MEMS sensors2016

    • 著者名/発表者名
      Shinya Yoshida, Hiroaki Hanzawa, Kiyotaka Wasa, Shuji Tanaka
    • 雑誌名

      Sensors and Actuators A

      巻: 239 ページ: 201-208

    • DOI

      10.1016/j.sna.2016.01.031

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] PZT薄膜とPZT MEMS2015

    • 著者名/発表者名
      吉田慎哉, 森山雅昭
    • 雑誌名

      金属

      巻: 85 ページ: 701-707

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [雑誌論文] Highly c-Axis Oriented Monocrystalline Pb(Zr, Ti)O3 Thin Films on Si Wafer Prepared by Fast Cooling Immediately after Sputter Deposition2014

    • 著者名/発表者名
      Shinya Yoshida, Hiroaki Hanzawa, Kiyotaka Wasa, Masayosh Esashi, Shuji Tanaka
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Ultrasonics, Feroelectrics, and Frequency Control

      巻: 61 号: 9 ページ: 1552-1558

    • DOI

      10.1109/tuffc.2014.3069

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Advanced Piezoelectric Films for MEMS and Acoustic Wave Devices2015

    • 著者名/発表者名
      S. Tanaka, S. Yoshida, M. Kadota, K. Wasa
    • 学会等名
      Sixth International Symposium on Acoustic Wave Devices for Future Mobile Communication Systems
    • 発表場所
      千葉, 千葉大学
    • 年月日
      2015-11-24
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] MEMSの最新動向と圧電応用2015

    • 著者名/発表者名
      田中秀治
    • 学会等名
      第153回電子セラミック・プロセス研究会
    • 発表場所
      横浜, 横浜港湾福利厚生協会波止場会館
    • 年月日
      2015-10-17
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] MEMS研究者から見た見た圧電MEMS と圧電材料2015

    • 著者名/発表者名
      吉田慎哉, 田中秀治
    • 学会等名
      応用物理学会春季講演会
    • 発表場所
      名古屋, 名古屋国際会議場
    • 年月日
      2015-09-13
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Advanced Piezoelectric Thin Films and Devices2015

    • 著者名/発表者名
      Shuji Tanaka
    • 学会等名
      19th Nano Engineering and Microsystem Technology Conference
    • 発表場所
      台北, 台湾
    • 年月日
      2015-08-13
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] LARGE FIGURE-OF-MERIT EPITAXIAL PB(MN,NB)O3-PB(ZR,TI)O3/SI TRANSDUCER FOR PIEZOELECTRIC MEMS SENSORS2015

    • 著者名/発表者名
      Hiroaki Hanzawa, Shinya Yoshida, Kiyotaka Wasa, and Shuji Tanaka
    • 学会等名
      18th International Conference on Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems, Transducers 2015
    • 発表場所
      Anchorage, Alaska, USA
    • 年月日
      2015-06-21
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Sputter Deposition of Epitaxial Yttria-Stabilized Zirconia (YSZ) Buffer Layer on Large Diameter Si Wafer for Epitaxial PZT Thin Film Transducer2015

    • 著者名/発表者名
      S. Yoshida, S. Nishizawa, T. Hayasaka, K. Wasa and S. Tanaka
    • 学会等名
      IEEE International Symposium on Applications of Ferroelectric (ISAF)
    • 発表場所
      Singapore
    • 年月日
      2015-05-24
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Epitaxial Growth of (100)/(001) PZT-Based Thin Film on (111) Si Wafer Using SrRuO3/LaNiO3/Pt/CeO2 Buffer Layer2015

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Hayasaka, Shinya Yoshida, Shuji Tanaka
    • 学会等名
      IEEE International Symposium on Applications of Ferroelectric (ISAF)
    • 発表場所
      Singapore
    • 年月日
      2015-05-24
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] K. Wasa, H. Hanzawa, S. Yoshida, S. Tanaka, H. Adachi, T. Matsunaga, Structure and Ferroelectric Properties of High TcBi(Me)O3-PbTiO3 Single Crystal Thin Films2015

    • 著者名/発表者名
      K. Wasa, H. Hanzawa, S. Yoshida, S. Tanaka, H. Adachi, T. Matsunaga
    • 学会等名
      IEEE International Symposium on Applications of Ferroelectric (ISAF)
    • 発表場所
      Singapore
    • 年月日
      2015-05-24
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 急冷法によってc軸配向させたSi基板上のPMnN-PZT単結晶薄膜の高温特性2015

    • 著者名/発表者名
      半澤弘明, 吉田慎哉, 和佐清孝, 田中秀治
    • 学会等名
      第62回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東海大学湘南キャンパス,平塚,神奈川
    • 年月日
      2015-03-11 – 2015-03-14
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 圧電MEMSのためのスパッタ堆積による大口径Si基板上へのYSZバッファ層のエピタキシャル成長2015

    • 著者名/発表者名
      西澤信典, 吉田慎哉, 和佐清孝, 田中秀治
    • 学会等名
      第62回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東海大学湘南キャンパス,平塚,神奈川
    • 年月日
      2015-03-11 – 2015-03-14
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 高性能圧電MEMSセンサのためのc軸配向PMnN-PZTエピタキシャル薄膜のSi基板上への形成2015

    • 著者名/発表者名
      吉田慎哉, 半澤弘明, 和佐清孝, 田中秀治
    • 学会等名
      圧電材料・デバイスシンポジウム2015
    • 発表場所
      東北大学,仙台,宮城
    • 年月日
      2015-02-18 – 2015-02-19
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Advanced Piezoeletric Thin Film and Devices2014

    • 著者名/発表者名
      Shuji Tanaka
    • 学会等名
      10th Fraunhofer Symposium in Sendai
    • 発表場所
      東北大学,仙台,宮城
    • 年月日
      2014-11-26
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Highly c-Axis Oriented Monocrystalline Pb(Zr, Ti)O3 based Thin Film on Si Wafer by Sputter Deposition with Fast Cooling Process2014

    • 著者名/発表者名
      Hiroaki Hanzawa, Shinya Yoshida, Kiyotaka Wasa and Shuji Tanaka
    • 学会等名
      2014 IEEE International Ultrasonics Symposium
    • 発表場所
      Chicago, Illinois, USA
    • 年月日
      2014-09-03 – 2014-09-06
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

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公開日: 2013-05-21   更新日: 2019-07-29  

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