| 研究課題/領域番号 |
17360322
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
無機材料・物性
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
鶴見 敬章 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (70188647)
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| 研究分担者 |
和田 智志 山梨大学, 大学院・医学工学総合教育部, 助教授 (60240545)
掛本 博文 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助手 (10334509)
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| 研究期間 (年度) |
2005 – 2006
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| キーワード | ペロブスカイト化合物 / 人工超格子 / 誘電性 / 分子線エピタキシー / スパッタ法 / 強誘電性 |
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| 研究概要 |
本研究は、ペロブスカイト型人工超格子構造において、結晶格子内に導入される格子歪みにより誘電性を制御し、これを用いたデバイス化を行うことを目的としている。従来までの研究で、ペロブスカイト構造の単位格子を10層ずつ組み合わせた人工超格子が、極めて高い誘電率を示すことを明らかにしていたが、その高い誘電率が温度に対しどのように変化するかは、デバイス化を図る上で非常に重要であるにも関わらず不明であった。本研究では、人工超格子のような超薄膜の誘電率の温度特性をマイクロ波領域で測定する技術を確立し、分子線エピタキシー法で作製した試料について測定を行った。その結果、誘電率の温度特性は温度に対し平坦な変化を示すことが明らかとなった、この結果は、バルク試料とは明らかに異なるもので、人工超格子の高い誘電性を利用しデバイスを形成する上で重要な知見が得られた。次に、実用プロセスとして確立しているスパッタ法により人工超格子類似構造を作製し、理想的な人工超格子と同様の誘電率の増強が認められるか検討した。その結果、スパッタ法で作製した試料はX線回折で超格子構造は認められず構造の乱れが存在するものの、その誘電率はチタン酸バリウムとチタン酸ストロンチウムがランダムに混ざった固溶体よりも顕著に高い値を示すことが明らかとなった。さらに、実用化が期待されている非線形誘電体薄膜であるチタン酸バリウム-チタン酸ストロンチウム系固溶体薄膜について、誘電物性が電極材料によりどのように変化するかを明らかにするための研究を行った。RFマグネトロンスパッタ法で、単結晶チタン酸ストロンチウム基板上にルテニウム酸ストロンチウム膜を介して、エピタキシャル膜を作製した。この膜上にインジウム、金、銀、白金の上部電極を形成して、誘電特性を測定した。誘電特性は上部電極により大きく異なることが明らかとなった。この変化を、既存のショットキー障壁理論を、非線形誘電性を考慮した形に改良した新しい理論式により解析した。解析の結果、作製した薄膜はp型半導体であり、これと仕事関数の異なる金属との接触により形成されるショットキー障壁を仮定すると、薄膜の誘電特性が合理的に説明できることを明らかにした。
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