モルフォトロピック相境界組成をもつリラクサー誘電体のミクロ構造制御

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14204031
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 研究機関: 早稲田大学
• 研究代表者: 上江洲 由晃 早稲田大学, 理工学部, 教授 (10063744)
• キーワード: リラクサー / 複合ペロブスカイト酸化物 / 強誘電体薄膜 / レーザーデポジション成膜装置 / 圧電性 / 誘電率 / モルフォトロピック相境界

研究概要

交付申請書に記載した目標に対応させて、本年度研究実績をまとめる。なお括弧内は達成度の自己評価を記す。
(1)パルスレーザー成膜装置の設計・組み立て、および調整:エキシマレーザーの出力調整(最大フルーエンス500mJ)、光学系、真空排気系、ターゲットの位置・回転数、基板温度、雰囲気ガスなどすべて順調に調整し、期待した装置を組み立てた(90%)。
(2)ターゲットセラミックスの作成:海外共同研究者のDr.Li(北京大)およびDr.Kiat(Ecole Centrale Paris)の協力を得て、リラクサー圧電体PSN,PSN/PTおよび鉛を含まないリラクサーBLTCのセラミックスを組成を変えて作成した(85%)。
(3)単一相をもつ酸化物薄膜の作成:装置の性能評価のためにまずBaTi03薄膜作成を行い、次にリラクサー複合酸化物PSN,PSN/PTの薄膜作成を種々の条件を変えて作成し、最適条件(特に基板温度、酸素圧、前後処理)を見出した。薄膜の構造評価をX線回折法により、また誘電特性、D-E履歴曲線測定、ならびに圧電評価を行った。X線回折から確かにバルクと同じ構造をもつことを確認したが、誘電特性と圧電特性についてはさらなる向上をめざしたい(75%)。
(4)新しい小型簡易圧電測定器の開発:薄膜とセラミックスの圧電特性を簡単かつ正確に評価できる装置を新しく開発した(特許申請中)。(95%)
(5)ヘテロ構造をもつ多層薄膜の作成は、ターゲットとなるセラミック作成にとどまった(30%)。

研究成果

• [文献書誌] 上江洲由晃: "複合ペロブスカイト酸化物の巨大圧電効果"日本物理学会誌. 57巻9号. 646-653 (2002)
• [文献書誌] Y.Uesu et al.: "Symmetry of high-piezoelectric Pb based complex perovskites at the morphotoropic phase boundary I"J.Phys.Soc.Japan. 71,No.3. 960-965 (2002)
• [文献書誌] Y.Yamada, Y.Uesu et al.: "Symmetry of high-piezoelectric Pb based complex perovskites at the morphotoropic phase boundary II"J.Phys.Soc.Japan. 71,No.3. 966-970 (2002)
• [文献書誌] J.M, Kiat, Y.Uesu et al.: "Monoclinic structure of unpoled morphotropic high piezoelectric PMN-PT and PZN-PT compounds"Phys.Rev.B. 65. 641061-641064 (2002)
• [文献書誌] Li GB, Uesu Y, Kohn K: "Structural characterization of the complex perovskites Ba1-xLaxTi1-xCrx03"J.Solid State Chem.. 164(1). 98-105 (2002)
• [文献書誌] GB.Li GB, XJ.Kuang XJ, SJ.Tian, Y.Uesu, K.Kohn: "Structure and conductivity of perovskites Sr1-xLaxTi1-xCrx03"J.Solid State Chem.. 165. 381-192 (2002)
• [文献書誌] M.Fukunaga, GB Li, Y.Uesu, K.Kohn: "Structural and dielectric properties of Ni-doped and La-Cr-doped BaTi03"Jpn.J.Appl.Phys.. 41. 6926-6928 (2002)