研究課題
本研究では、化学溶液法(CSD法;Chemical Solution Deposition)によりSi基板上に強誘電体薄膜及び酸化物電極薄膜あるいは有機薄膜を複合的に形成し(ハイブリッドインテグレーション)、人体の複数の感覚を代替するスマートナノセンサーの開発を最終目的とする。具体的には、厚さが数百nmでサイズが数十〜数百μmの強誘電体薄膜パターン、電極薄膜あるいは多孔質薄膜を分子設計された化学溶液からSi基板上に形成し、その誘電・圧電・焦電あるいは強誘電特性を利用する。そして、Si基板上に高性能強誘電体薄膜や多孔質薄膜の微細なパターンを形成し、数十〜数百μmの複数のパターンの情報から人体の五感の複数機能を代替できるスマートセンサーを開発するための基盤研究を目指す。この目的のため、Si基板上に電極および強誘電体薄膜をCSD法により積層させ、さらに有機薄膜の自己組織化手法を用いてマイクロパターンを形成し、その誘電・圧電・焦電あるいは強誘電特性を評価することから研究をスタートした。最終年度の本年度は、デバイス特性として重要なダイヤフラム構造としたときに、ハイブリッドインテグレーションした薄膜の特性の膜厚依存性などを評価した。この目的にも、本研究経費で購入した高性能SPMによる強誘電体薄膜の特性評価が非常に有効であった。結果として、実際にナノセンサーとして応用するためには、電極薄膜の種類やダイヤフラム構造としたときの残留Si基板の厚さが強誘電あるいは圧電特性に非常に大きな影響を与えることが明らかとなった。特に、疲労特性を改善できるPZT/LNOハイブリッドインテグレーション構造では、電極薄膜の厚さや構造及びダイヤフラム構造の残留Si基板の厚さにより圧電特性が著しく変化することを明らかにした。この事実は、実際のナノセンサーを形成する上で、非常に有用な情報であると思われた。
すべて 2006
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