| 研究概要 |
本研究では、強誘電体-常誘電体"ナノオブリック構造"による巨大非線形応答材料の開発を目指した。具体的には、電界印加により誘電分極の非線形応答(チューナブル特性)を示す強誘電体(BaTiO3,(Ba,Sr)TiO3,Pb(Zr,Ti)O3等)を、低誘電率常誘電体に三次元の配向を持って埋め込んだナノコンポジット構造を作製し、強誘電体のサイズや形状、傾斜角(オブリック角)の制御を狙った。これにより、従来にない大きな非線形応答の実現と高いQ値を目指した。
本年度は、昨年度に引き続き、強誘電体BaTiO3と低誘電率常誘電体CeO2からなるナノオブリック構造の制御を試みた。その結果、CeO2ファセット構造上に堆積することで成長様式は変化するものの、明瞭に分離したオブリック構造を成長させるためには、堆積条件の更なる最適化や異なる材料の組み合わせを検討する必要がある事が明らかとなった。後者のアプローチとして、強誘電体と空隙(低誘電率相)からなるナノコンポジット構造の作製に取り組んだ。PLD法を用いて、1Torr以上の酸素圧力下で強誘電体Pb(Zr,Ti)O3をSrRuO3/SrTiO3基板上に堆積させる事で、強誘電体Pb(Zr,Ti)O3のナノロッドアレイが成長した。このナノロッドアレイ上に電極を作製する事により、明瞭に分離した1(強誘電)-3(常誘電)ナノコンポジット構造の作製に成功した。得られた構造の静電容量の電界依存性を測定した結果、ナノロッド間の空隙が低誘電率相として作用することで大きな非線形特性を示す可能性が示唆された。正確な非線形定数を求めるためには、ナノロッドアレイ上の電極作製方法を今後改善する必要がある。また理論的なアプローチとして、オブリック構造の配向様式(強誘電体の形状や傾斜角)と各相の誘電率がチューナブル特性(非線形定数、Q値)に与える影響をモデル化した。
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