| 研究課題/領域番号 |
18K19037
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| 研究機関 | 早稲田大学 |
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研究代表者 |
柳谷 隆彦 早稲田大学, 理工学術院, 准教授 (10450652)
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| 研究期間 (年度) |
2018-06-29 – 2021-03-31
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| キーワード | 圧電薄膜 |
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| 研究実績の概要 |
スマートフォン向けの周波数フィルタは国際ローミングの影響で一台に５０個以上搭載され、高いものでは１個数十円以上にもなり、１０年後の大きな市場に向けて各メーカが凌ぎを削っている。このフィルタの圧電材料の電気機械結合係数が大きいほど通過帯域を広くすることができ、挿入損失も低くすることができる。そんななか近年、希土類のScをAlNにドープした薄膜において、大きな電気機械結合係数が得られることが発見され、実用化されつつある。
本研究では、高価なScの代替材料として安価で中国に依存しない元素（以後Reと記載）に注目した。低酸素、低炭素の希土類スパッタターゲット作製プロセスを構築し、ReとAlNの組み合わせおいて圧電性特性を調べるものである。本年度では、自作の電子ビーム照射による真空溶融装置を用いて、炭素るつぼ内でReとAlを昇温還元・合金化した。この際に昨年まで問題になっていた、水漏れ箇所と真空リークを修理して、劣化していた到達真空度を改善した。高真空チャンバー内で熱電子放出により電子ビームを発生させて照射・昇温・溶解させる。この自作溶融作製したReと各メーカから集めたReについて、赤外分光を用いた酸素濃度および炭素濃度分析を行い、比較した。その結果、炭素の濃度が予想に反して真空溶解処理を行うことにより、増大していることが判明した。そこで、炭素るつぼを窒化ホウ素でコーティングした結果、炭素濃度の増大を大幅に抑制できることがわかった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
今回、赤外分光を用いた炭素濃度分析により、予想外の炭素るつぼに起因したReの炭素濃度の増加が観測された。炭素の増加はスパッタ成膜時の窒化炭素負イオン発生を引き起こし、結果としてその高速負イオン衝突による、ｃ軸配向ReAlN薄膜の結晶配向性劣化を招く。しかしながら、今回窒化ホウ素コーティングによる、炭素低減にも成功しており、研究計画はおおむね順調に進展している。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後、複数のRe金属インゴットに対しても、赤外分光を用いた高感度の酸素濃度・炭素濃度の分析を行っていく。これにより、再現性を確認するとともに、最適な真空溶解の条件についても探っていく。
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