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2022 年度 実績報告書

次世代コンデンサ用誘電体ナノキューブ単層膜の高効率開発

研究課題

研究課題/領域番号 20H02446
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所

研究代表者

三村 憲一  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (20709555)

研究分担者 板坂 浩樹  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 研究員 (30816468)
安井 久一  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (30277842)
劉 崢  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 上級主任研究員 (80333904)
高田 瑶子  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (00805640)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
キーワードチタン酸バリウム / ナノキューブ / 超薄膜コンデンサ / 規則配列集積膜 / グラフェン電極
研究実績の概要

前年度までに計算により検討してきたフレクソエレクトリック効果と強誘電効果が併存する場合に、BaTiO3ナノキューブ集積体の誘電率の平滑な温度依存性を理論的に検討した。既往の実験によると(T.Tsurumi et al., Jpn. J. Appl. Phys. 41, 6929 (2002))、強誘電体の誘電率の温度依存性は、交流電界の強度を増加させると平滑になることが報告されている。一方、以前におこなったフレクソエレクトリック効果による誘電率の計算(K.Yasui et al., J. Phys.: Condens. Matter 32, 495301 (2020))によれば、温度依存性はほぼフラットになることを見出してきており、これら2つの結果を考慮することにより、BaTiO3ナノキューブ集積体の誘電率の平滑な温度依存性が説明できることが示唆された。また、昨年度に可能となったグラフェンを用いたナノキューブ単層膜コンデンサ構造について、プロセス最適化によりおよそ0.3cm^2の領域にグラフェン電極を作製することを可能にし、大幅な大面積化を達成した。前年度に構築した走査プローブ顕微鏡及び導電性カンチレバーを用いた評価システムを用いた評価から、上記の大面積化を達成したグラフェン電極を用いるコンデンサ構造のリーク電流が10^-11~10^-9A/cm^2オーダーを電界強度~1.5 MV/cmまで示し、昨年度の電界強度(0.6 MV/cm)の2倍以上の電界強度を達成した。この構造を最適化することにより、昨年度作製に成功したグラフェン/ナノキューブ/グラフェン/ナノキューブ・・・の積層構造体がコンデンサとして動作し得る可能性を見出した。

現在までの達成度 (段落)

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (2件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Critical Roles of Impurities and Imperfections in Various Phases of Materials2023

    • 著者名/発表者名
      Yasui Kyuichi
    • 雑誌名

      Materials

      巻: 16 ページ: 1612~1612

    • DOI

      10.3390/ma16041612

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Ferroelectric properties of BaTiO3 nanocube self-assembled monolayers: an investigation using piezoresponse force microscopy2022

    • 著者名/発表者名
      Itasaka Hiroki、Mimura Ken-ichi、Yasui Kyuichi、Hamamoto Koichi、Kato Kazumi
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 15 ページ: 095002~095002

    • DOI

      10.35848/1882-0786/ac8969

    • 査読あり
  • [学会発表] BaTiO3ナノキューブ集積体におけるフレクソエレクトリックと強誘電効果の併存2023

    • 著者名/発表者名
      安井久一、板坂浩樹、三村憲一、加藤一実
    • 学会等名
      日本セラミックス協会 2023年年会
  • [学会発表] 誘電体ナノキューブ単層膜の自己組織集積と超薄層キャパシタの開発2022

    • 著者名/発表者名
      板坂浩樹
    • 学会等名
      第73回コロイド及び界面化学討論会
    • 招待講演

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公開日: 2024-12-25  

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