強誘電体薄膜のエレクトロンエミッションに関する研究

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14655238
• 研究機関: 静岡大学
• 研究代表者: 鈴木 久男 静岡大学, 工学部, 助教授 (70154573)
• キーワード: ゾルゲル法 / 強誘電体 / 薄膜 / 電子放射 / 分極反転

研究概要

強誘電体からの電子放射(エレクトロンエミッション)は、基本的には強誘電体の本質である電界の印可による分極反転を利用した現象であると認識されるが、電子の供給源など不明な点も少なくない。しかも、実質的に蛍光体を光らせることができる強誘電体薄膜の報告はなされていない。これは、高性能強誘電体薄膜の低温形成とマイクロパターニングが困難であること及び電子放射の本質的な原理が完全には解明されていないことに帰因する。
本研究では強誘電体薄膜からの電子放射を実現するために、強誘電体薄膜の特性改善と電子放射特性との関係を明らかにすることを目的とした。前者については、PZT系について研究を行った。その結果、独自のゾルゲル法による強誘電体薄膜の低温形成技術を開発し、成膜したPZT系薄膜について電子放射特性の基礎となる分域構造を分析し、優れた電子放射特性を実現する薄膜の形成方法の基盤研究を行った。
後者については、湿式法をベースとした安価なマイクロパターン形成法による強誘電体薄膜形成技術を開発した。
湿式法による強誘電体薄膜マイクロパターン形成法は、実際に中小のメーカーで製造する上で非常に大きな利点となる。すなわち、本研究は工学的であるとともに非常に先駆的であり、国内での草分け的存在となる独創的なマイクロパターン形成法を開発できた。
一方、強誘電体薄膜の電子放射の原理に関する研究は、現在までのところ解明できていない。この様な研究は海外を含めて報告されておらず萌芽研究で申請した所以であるが、残念ながら本研究でも本質は解明できなかった。さらなる研究が期待される。

研究成果

• [文献書誌] T.Ohno, H.Suzuki, D.S.Fu, M.Takahashi, T.Ota, K.Ishikawa: "Effect of Rapid Thermal Annealing on Residual Stress in Lead Titanate Thin Film by Chemical Solution Deposition"J.Ceram.International. in press.
• [文献書誌] H.Suzuki, T.Mori, T.Fujinami, T.Ota, M.Fuji, M.Takahashi: "Micro-patterning of Sol-Gel-derived PZT Thin Film with SAM"J.Ceram.International. in press.
• [文献書誌] Desheng Fu, Kazuyuki Suzuki, Kazumi Kato, Hisao Suzuki: "Effect of built-in bias fields on the nanoscale switching in ferroelectric thin films"Appl.Phys.Lett.,82. in press.
• [文献書誌] H.Nakayama, S.Suzuki, S.Miyahara, H.Suzuki: "Pb(Zr, Ti)O_3 Thin Film Grown on Seeding Layer with Electric Field-Assisted Annealing"Transactions of Materials Research Society of Japan. in press.
• [文献書誌] H.Nakayama, M.shouichi, S.Suzuki, H.Suzuki: "Influence of Electric-Field-Assisted Annealing on Orientation of PZT Thin Films"Jpn.J.Appl.Phys. 43. 242-246 (2004)
• [文献書誌] T.Ohno, D.S.Fu, H.Suzukil, H.Miyazaki, K.Ishikawa: "Residual Stress in Lead Titanate Thin Film on Different Substrates"J.Euro.Ceram.Soc.. 24. 1669-1672 (2004)