2019 年度研究成果報告書

HfO2基強誘電体の圧電MEMS応用開拓

研究課題

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研究課題/領域番号	18K19016
研究種目	挑戦的研究(萌芽)
配分区分	基金
審査区分	中区分29:応用物理物性およびその関連分野
研究機関	東京工業大学
研究代表者	舟窪浩東京工業大学, 物質理工学院, 教授 (90219080)
研究期間 (年度)	2018-06-29 – 2020-03-31
キーワード	酸化ハフニウム基強誘電体 / 圧電性
研究成果の概要	本研究の目的は、蛍石型構造強誘電体について、厚膜化と圧電特性の向上により圧電MEMSへの応用を開拓することである。(111)ITO//(111)YSZおよびITO/Pt/Si基板上に膜厚約１μmまでのYドープHfO2膜を作製し、強誘電相の作成に成功した。また、得られた強誘電性に大きな膜厚依存性は認められなかった。(100)ITO//(100)YSZおよび(100)ITO//(100)YSZ/(100)Si基板上には、ほぼ｛100｝に単一配向したエピタキシャル膜が作製できた。得られた膜の圧電性は最大3pm/Vであった。室温合成でも、膜厚が１ミクロンの膜でも強誘電性を確認した。
自由記述の分野	無機機能材料
研究成果の学術的意義や社会的意義	HfO2はトランジスターのゲート酸化物で実用になっており、Si基の半導体プロセスと高い親和性を有する。従来の圧電体はこのプロセスとの親和性が低く、圧電MEMSの実用化はなかなか進んでこなかった。本研究によって、HfO2基の強誘電体が圧電MEMSで必要な１μmまでの厚膜化が実現できたこと、室温プロセスが実現できたことは、圧電MEMSへのHfO2の応用の可能性を開いた研究と言え、その社会的意義は大きい。