2018 年度研究成果報告書

光アクチュエータを指向した強誘電体薄膜における異常光起電力効果の増強

研究課題

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研究課題/領域番号	16K06272
研究種目	基盤研究(C)
配分区分	基金
応募区分	一般
研究分野	電子・電気材料工学
研究機関	兵庫県立大学
研究代表者	中嶋誠二兵庫県立大学, 工学研究科, 准教授 (80552702)
研究協力者	藤沢浩訓清水勝
研究期間 (年度)	2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード	強誘電体 / 薄膜 / バルク光起電力効果 / 異常光起電力効果 / 光アクチュエータ
研究成果の概要	本研究では、光を照射することで電圧を発生させ、その電圧で歪をすることで光駆動アクチュエータの作製を試みた。そのために強誘電体BiFeO3(BFO)薄膜を用いた。BFOは可視光を照射することで電圧を発生するバルク光起電力効果と電圧を印加することで結晶が歪む逆圧電効果を呈することから光アクチュエータへの応用に適した材料である。本研究ではBFOにMnをドープすることで光起電力のが向上し、室温にて約11.7 kV/cmの電場をBFO自身に発生することができ、15 mm × 1.5 mm × 70 umtのカンチレバー上光アクチュエータ先端において約 8 umの変位量を確認した。
自由記述の分野	固体電子工学
研究成果の学術的意義や社会的意義	光アクチュエータは有機材料、特に生体材料において大きな歪が報告されている。しかし、その応答速度はmsオーダーで遅い。方、強誘電体では、変位量は今のところ小さいが応答速度が速くnsオーダーの高速応答が可能である。また、光アクチュエータは無配線給電が可能となるシステムであることから、宇宙空間や原発廃炉内といった極限環境下で駆動するアクチュエータに適用可能なシステムであり、本研究はこのようなシステム実現に貢献するものである。