酸化物ナノシート表面におけるPZT薄膜の配向成長およびドメイン形成機構の解明

2018 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 16K06731
• 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: 無機材料・物性
• 研究機関: 上智大学
• 研究代表者: 内田 寛 上智大学, 理工学部, 教授 (60327880)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: 強誘電体 / 薄膜 / チタン酸ジルコン酸鉛 / 分極 / 結晶配向性 / ナノシート / ゾルゲル

研究成果の概要

擬ペロブスカイト型結晶構造を有する酸化物ナノシート表面におけるチタン酸ジルコン酸鉛Pb(Zr,Ti)O3 (PZT) 薄膜の結晶成長とドメイン形成の機構を検証した。ペロブスカイト型酸化物と良好な格子整合性を有するCa2Nb3O10などのナノシートを担持した基板上においてPZT結晶の選択的な結晶配向性長を確認することができた。更に、その結晶配向性はナノシートを担持した基板材用の熱膨張係数に由来して発生する“熱応力”によって更に制御することができた。これらの特性を組み合わせることで、エピタキシャルPZT薄膜に匹敵する分極特性を汎用基板上に堆積した配向性PZT薄膜においても発現することに成功した。

自由記述の分野

無機材料化学

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究の最重要点は、酸化物ナノシート上でのPZT薄膜の結晶成長挙動を十分理解した上でその知見を有効に応用し、これまで単結晶基板上のエピタキシャルPZT薄膜でしか達成できなかった分極軸配向ならびに巨大分極発現を他の汎用基板上においても効果的に実現できることを実証した点にある。このの成果は、単結晶表面上でのペロブスカイト型酸化物のエピタキシャル成長機構をより詳しく解明するといった学理的な観点、ならびにMEMSアクチュエータ/エナジーハーベスタなどの強誘電体薄膜素子を利用した電子デバイスの機能向上といった応用的な観点、といった各観点より学術ならびに産業の発展に寄与することものと期待する。