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2018 年度 実績報告書

ドメイン・相共存を利用した蛍石型強誘電体の機能創発

研究課題

研究課題/領域番号 17K14807
研究機関東京工業大学

研究代表者

清水 荘雄  東京工業大学, 物質理工学院, 助教 (60707587)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2019-03-31
キーワードHfO2 / エピタキシャル薄膜 / その場観察 / ドメインスイッチング / 強誘電性
研究実績の概要

最終年度にあたる平成30年度は、(1)HfO2基エピタキシャル薄膜における強誘電相発現過程の解明、(2)HfO2基エピタキシャル薄膜の厚膜化と強誘電特性の膜厚依存性、また(3)HfO2基薄膜におけるドメインスイッチングについて検討した。
(1)HfO2基エピタキシャル薄膜における強誘電相発現過程の解明ついては、(111)イットリア安定化ジルコニア上に室温で成膜したYO1.5をドープしたHfO2基エピタキシャル薄膜について、高温X線回折測定を用いたその場観察を行った。実験の結果、室温で成膜した薄膜は単斜晶として薄膜に堆積しており、高温で正方晶相に相転移し、その後冷却過程で斜方晶相に相転移することが分かった。これまで、強誘電相である斜方晶相は安定相である単斜晶相から熱処理によって相転移することはないと考えられていたが、本系ではそのような相転移が起きていることが明らかになった。
このような性質を利用することによって、今まで不可能と考えられていた厚膜の作製が可能となり、(2)について行った。結果として930nmという1 μmスケールの膜厚においても強誘電性の発現を確認した。さらにこの材料系では、厚さによって抗電界がほとんど変わらないという特徴を持っていることが明らかになった。
(3)HfO2基薄膜におけるドメインスイッチングについては、昨年度放射光X線回折測定によって明らかにした電界によるドメインスイッチングについて、走査透過電子顕微鏡についても確認した。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (4件)

  • [雑誌論文] Effects of heat treatment and in situ high-temperature X-ray diffraction study on the formation of ferroelectric epitaxial Y-doped HfO2 film2019

    • 著者名/発表者名
      Mimura Takanori、Shimizu Takao、Kiguchi Takanori、Akama Akihiro、Konno Toyohiko J.、Katsuya Yoshio、Sakata Osami、Funakubo Hiroshi
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 58 ページ: SBBB09~SBBB09

    • DOI

      https://doi.org/10.7567/1347-4065/aafed1

  • [雑誌論文] Stability of the orthorhombic phase in (111)-oriented YO<sub>1.5</sub>-substituted HfO<sub>2</sub> films2018

    • 著者名/発表者名
      SHIMIZU Takao、KATAYAMA Kiliha、FUNAKUBO Hiroshi
    • 雑誌名

      Journal of the Ceramic Society of Japan

      巻: 126 ページ: 269~275

    • DOI

      http://doi.org/10.2109/jcersj2.17247

  • [雑誌論文] Epitaxial ferroelectric Y-doped HfO2 film grown by the RF magnetron sputtering2018

    • 著者名/発表者名
      Suzuki Taisei、Shimizu Takao、Mimura Takanori、Uchida Hiroshi、Funakubo Hiroshi
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 57 ページ: 11UF15~11UF15

    • DOI

      https://doi.org/10.7567/JJAP.57.11UF15

  • [雑誌論文] Ferroelectricity mediated by ferroelastic domain switching in HfO2-based epitaxial thin films2018

    • 著者名/発表者名
      Shimizu Takao、Mimura Takanori、Kiguchi Takanori、Shiraishi Takahisa、Konno Toyohiko、Katsuya Yoshio、Sakata Osami、Funakubo Hiroshi
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 113 ページ: 212901~212901

    • DOI

      doi: 10.1063/1.5055258

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公開日: 2019-12-27  

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