ナノメータ分極制御とコヒーレント検出

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11450139
• 研究機関: 静岡大学
• 研究代表者: 皆方 誠 静岡大学, 電子工学研究所, 教授 (80174085)
• 研究分担者: 符 徳勝 産業技術総合研究所, 中部センター, 研究員 ; 石川 賢司 四日市大学, 情報学部, 教授 (50022140)
• キーワード: 電子ビーム照射 / 電荷分布モデル / LiTaO3 / 調和組成 / 分極反転しきい値 / P-Eヒステリシスカーブ / クーロン相互作用 / ナノメータサイズ分極反転

研究概要

今年度は以下のような研究成果が得られた。
1)電子ビーム描画法による電荷分布の観察: 結晶表面に蓄積した電荷分布と結晶に注入した電荷分布の様相をSEMを用いて測定することができた。これより「砂時計型電荷分布モデル」を証明できた。また、電荷分布形成機構の新たな知見を得た。
2)クーロン相互作用の定量化: コントロールリング(内径50μm、幅10μm)とその中央に描画した微小四角形パターン間に働くクーロン相互作用を定量的に検討した。まず、理論式を導出してから実験を行った。その結果、クーロン力一定の条件下では反転サイズがほぼ等しくなり、リング幅やドーズ量を変化させた場合にはクーロン力が大きくなり、計算から予想される定量的関係を満足することが証明できた。
3)FCE法の実験的検討: 提案した微小周期分極反転-FCE法を用いてパルス電界印加実験を行った。電極とレジスト直下の電界強度比E/E_Rが大きいほど分極反転は有利であること、周期4μmおよび1μm径の分極反転実験を試み良好な結果を得た。
4)AFMによるPZT薄膜の観察: (011)配向PZT薄膜を作製し、AFMを用いて100nm程度の分極反転を作製できた。コヒーレント検出測定を行い反転観察ができた。
5)超広帯域光変調器: 2.8Vの駆動電圧で40Gbit/sの伝送速度をもつ超広帯域光変調器を世界で初めて開発した。変調帯域は50GHz、消光比25dB、20年間の安定寿命が見込める。共同開発中のNGK(株)が今後商品化を進める予定。

研究成果

• [文献書誌] D.S.Fu, K.Ishikawa, M.Minakata, H.Suzuki: "Observation of Piezoelectric Relaxation in Ferroelectric Thin Films by Continuous Charge Integration"Jpn.J.Appl.Phis.. 40 Part 1 No.9B. 5683-5686 (2001)
• [文献書誌] D.S.Fu, K.Ishikawa, M.Minakata, K.Kodaira, H.Suzuki: "Dielectric and Piezoelectric properties of Pb(ZrTi)O3-Pb(MgNb)O3 Multi-layer Thin Films"Ferroelectrics. 77,10. 1532-1534 (2001)
• [文献書誌] M.Minakata: "Active and Passive Optical Components for WDM Communication"SPIE SERIES. Vol.4532. 16-27 (2001)
• [文献書誌] D.S.Fu, Y.Yoshimi, H.Suzuki, K.Ishikawa: "Dielectric and Piezoelectric, Ferroelectric, Piezoelectric Properties of Highly Oriented Pb(ZrTi)O3 Thin Films"Proc.1st Asian Meeting on Electroceramics. (2001)
• [文献書誌] 皆方 誠: "40Gbps光変調器の現状と今後の動向"第3回光材料/応用技術研究会(光産業振興協会). (2001)
• [文献書誌] D.S.Fu, K.Ishikawa, M.Minakata, K.Kodaira, H.Suzuki: "Dielectric and Piezoelectric properties of Pb(ZrTi)O3-Pb(MgNb)O3 Multi-layer Thin Films"10th Int.Meeting on Ferroelectricity. (2001)