高品質チタン酸ジルコン酸鉛単結晶膜の作製とその基礎特性解明

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21360316
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 無機材料・物性
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 舟窪 浩 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 准教授 (90219080)
• 研究分担者: 和田 智志 山梨大学, 医学工学総合研究部, 教授 (60240545)
• 連携研究者: 和田 智志 山梨大学, 医学工学総合研究部, 教授 (60240545)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• キーワード: 単結晶 / チタン酸ジルコン酸鉛 / 基礎特性

研究概要

MOCVD法を用いて作製した高品質のPb(Zr, Ti) O_3膜を用いて、これまで実験的に明らかになっていなかった基礎物性を明らかにすることを試みた。その結果、分極値の結晶方位依存性や非分極軸のドメインの体積分率依存性等の基礎特性を実験的に初めて明らかにした。分極値は、分極値の電界印階方向と分極軸のなす角度の関係から説明できた。また分極軸配向の体積分率に直線的に変化した。

研究成果

• [雑誌論文] Non-contact prove method of ferroelectric property estimation of PbTiO_3 based films for micro electro mechanical systems (2012)
  • 著者名/発表者名: Yoshitaka Ehara, Satoru Utsugi, Mitsumasa Nakajima, Mohamed Tahar, Chentir, Tomokai Yamada, Takashi Iijima, Ken Nishida, Takashi Yamamoto, and Hiroshi Funakubo
  • 雑誌名: J. Mater. Res. 巻: (掲載確定)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Temperature and Frequency Dependencies of Ferroelectric Properties in Rhombohedral Epitaxial Pb(Zr, Ti) O_3 Films with Perfect(111) Orientations Grown on CaF_2 Substrates (2012)
  • 著者名/発表者名: Yoshitaka Ehara, Tomoaki Yamada, Takashi Iijima, Valanoor Nagarajan, and Hiroshi Funakubo
  • 雑誌名: Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 巻: (掲載確定)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spontaneous polarization estimation from the soft mode in strain-free epitaxial polar axis-oriented Pb(Zr, Ti) O_3 thick films with tetragonal symmetry (2011)
  • 著者名/発表者名: Yoshitaka Ehara, Satoru Utsugi, Mitsumasa Nakajima, Tomoaki Yamada, Takashi Iijima, Hiroki Taniguchi, Mitsuru Itoh, and Hiroshi Funakubo
  • 雑誌名: Appl Phys Lett. 巻: 98 ページ: 141914-1-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhancement of piezoelectric response in(100)/(001) oriented tetragonal PZT films by controlling tetragonality and volume fraction of the(001) orientation (2011)
  • 著者名/発表者名: Mitsumasa Nakajima, Syoji Okamoto, Hiroshi Nakaki, Tomoaki Yamada, and Hiroshi Funakubo
  • 雑誌名: J. Appl. Phys. 巻: 109 ページ: 091601-1-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] TEM Observation on Ferroelectric Domain Structure of PbTiO_3 Epitaxal Films (2011)
  • 著者名/発表者名: Kenta Aoyagi, Takanori Kiguchi, Yoshitaka Ehara, Hiroshi Funakubo, and Toyohiko Konno
  • 雑誌名: Key Eng. Mater. 巻: 485 ページ: 179-182
  • 査読あり
• [雑誌論文] Intrinsic Characteristics of Bi(Zn_<1/2> Ti_<1/2>) O_3-substituted Pb(Zr_<0. 4> Ti_<0. 6>) O_3 Thin Films (2011)
  • 著者名/発表者名: M. T. Chentir, Yoshitaka Ehara, Y. Sugiyama, Y. Tasaki, H. Ishiwara, and H. Funakubo
  • 雑誌名: Materials Science and Engineering 巻: 18 ページ: 092008-1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ultrafast switching of ferroelastic nanodomains in bilayered ferroelectric thin films (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Ehara, S. Yasui, J. Nagata, D. Kan, V. Anbusathaiah, T. Yamada, O. Sakata, H. Funakubo, and V. Nagarajan
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 巻: 99 ページ: 182906-1-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Configuration and local elastic interaction of ferroelectric domains and misfit dislocation in PbTiO_3/SrTiO_3 epitaxial thin films (2011)
  • 著者名/発表者名: Takanori Kiguchi, Kenta Aoyagi, Yoshitaka Ehara, Hiroshi Funakubo, Tomoaki Yamada, Noritaka Usami, and Toyohiko J Konno
  • 雑誌名: Sci. Technol. Adv. Mater. 巻: 12 ページ: 034413-1-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] Diffraction contrast analysis of 90°and 180°ferroelectric domain structures of PbTiO3 thin films (2011)
  • 著者名/発表者名: Kenta Aoyagi, Takanori Kiguchi, Yoshitaka Ehara, Tomoaki Yamada, Hiroshi Funakubo, and Toyohiko J Konno
  • 雑誌名: Sci. Technol. Adv. Mater. 巻: 12 ページ: 0344031-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Determination Factors of Strain-relaxed Complex Domain Structure Observed in Thick Epitaxial Pb(Zr, Ti) O_3 Films (2010)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Nakaki, Satoru Utsugi, Takashi Fujisawa, Mitsumasa Nakajima, Yoshitaka Ehara, Tomoaki Yamada, Hitoshi Morioka, Toshihiro Ifuku, and Hiroshi Funakubo
  • 雑誌名: Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 巻: 1199 ページ: 1199-F08-08
  • 査読あり
• [雑誌論文] Geometric Phase Analysis of Nano-Scale Strain Fields Around 90°Domains in PbTiO3/SrTiO3 Epitaxial Thin Film (2010)
  • 著者名/発表者名: Takanori Kiguchi, Kenta Aoyagi, Toyohiko J. Konno, Satoru Utsugi, Tomoaki Yamada, and Hiroshi Funakubo
  • 雑誌名: Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 巻: 1199 ページ: 1199-F09-08
  • 査読あり
• [雑誌論文] Orientation control of(001) and(101) in epitaxial tetragonal Pb(Zr, Ti) O_3 films with(100)/(001) and(110)/(101) mixture orientations (2010)
  • 著者名/発表者名: Satoru Utsugi, Takashi Fujisawa, Yoshitaka Ehara, Tomoaki Yamada, Shintaro Yasui, Mohamed-Tahar Chentir, Hitoshi Morioka, Takashi Iijima, and Hiroshi Funakubo
  • 雑誌名: J. Ceram. Soc. Jpn. 巻: 118[ 8] ページ: 627-630
  • 査読あり
• [雑誌論文] Single crystal-like selection rules for unipolar-axis oriented tetragonal Pb(Zr, Ti) O_3 thick epitaxial films (2010)
  • 著者名/発表者名: Mitsumasa Nakajima, Takashi Fujisawa, Yoshitaka Ehara, Tomoaki Yamada, Hiroshi Funakubo, Hiroshi Naganuma, Soichiro Okamura, Ken Nishida, Takashi Yamamoto, and Minoru Osada
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 巻: 97 ページ: 111901-1-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Growth of polar axis-oriented tetragonal Pb(Zr, Ti) O3 films on CaF2 substrates with transparent(La_<0. 07> Sr_<0. 93>) SnO_3 (2010)
  • 著者名/発表者名: Satoru Utsugi, Yoshitaka Ehara, Hidenori Tanaka, Tomoaki Yamada, Hiroshi Funakubo, and Hiroshi Uchida
  • 雑誌名: J. Crystal Growth 巻: 312 ページ: 3127-3130
  • 査読あり
• [雑誌論文] In-situ Raman spectroscopy for characterization of the domain contributions to electrical and piezoelectric responses in Pb(Zr, Ti) O_3 films (2010)
  • 著者名/発表者名: Mitsumasa Nakajima, Hiroshi Nakaki, Yoshitaka Ehara, Tomoaki Yamada, Ken Nishida, Takashi Yamamoto, Minoru Osada, and Hiroshi Funakubo
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 巻: 97 ページ: 181907-1-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Investigation of Oxygen vacancies in Micro-patterned PZT Thin Films using Raman spectroscopy (2010)
  • 著者名/発表者名: Ken Nishida, Minoru Osada, Shintaro Yokoyama, Takafumi Kamo, Takashi Fujisawa, Keisuke Saito, Hiroshi Funakubo, Takashi Katoda, and Takashi Yamamoto
  • 雑誌名: Key Eng. Mater. 巻: 421-422 ページ: 135-138
  • 査読あり
• [雑誌論文] Experimental evidence for orientation property of Pb(Zr_<0. 35> Ti_<0. 65>) O_3 by manipulating polar axis angle using CaF_2 substrate (2010)
  • 著者名/発表者名: Satoru Utsugi, Takashi Fujisawa, Yoshitaka Ehara, Tomoaki Yamada, Masaaki Matsushima, Hitoshi Morioka, and Hiroshi Funakubo
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 巻: 96 ページ: 1029051-1-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Strain-relaxed structure in(001)/(100)-oriented epitaxial Pb(Zr, Ti) O_3 films grown on(100) SrTiO_3 substrates by metal organic chemical vapor deposition (2009)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Nakaki, Yong Kwan Kim, Shintaro Yokoyama, Rikyu Ikariyama, Hiroshi Funakubo, Ken Nishida, Keisuke Saito, Hitoshi Morioka, Osami Sakata, Hee Han, and Sunggi Baik
  • 雑誌名: J. Appl. Phys. 巻: 105 ページ: 014107-1-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electric-Field-Induced Transverse Displacement in Pt/Pb(Zr, Ti) O_3 Film/Pt/Si Structure (2009)
  • 著者名/発表者名: Takashi Yamamoto, Mitsutaka Yamamoto, Ken Nishida, Hiroshi Funakubo, Takashi Iijima, Toru Aiso, and Yasuko Ichikawa
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 巻: 48 ページ: 09KA04-1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Composition dependency of epitaxial Pb(Zr, Ti) O_3 films with different film thickness (2009)
  • 著者名/発表者名: Shintaro Yokoyama, Hiroshi Funakubo, Hitoshi Morioka, Keisuke Saito, Tomoaki Yamada, and Mutsuo Ishikawa
  • 雑誌名: Ferroelectrics 巻: 389[ 1] ページ: 10-17
  • 査読あり
• [学会発表] 分極軸配向エピタキシャルPb(Zr, Ti) O_3膜の強誘電特性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 江原祥隆・安井伸太郎・及川貴弘・山田智明・飯島高志・坂田修身・舟窪浩
  • 学会等名: 日本セラミックス協会2012年年会(招待講演)
  • 発表場所: 京都大学吉田キャンパス
  • 年月日: 20120319-21
• [学会発表] PbTiO_3薄膜における90°ドメイン底部境界構造の解明 (2012)
  • 著者名/発表者名: 木口賢紀、青柳健大、今野豊彦、江原祥隆、舟窪浩
  • 学会等名: 第37回セラミックスに関する顕微鏡写真展(日本セラミックス協会2012年年会)(招待講演)
  • 発表場所: 京都大学吉田キャンパス
  • 年月日: 20120319-21
• [学会発表] MPB近傍PZT圧膜におけるインコメンシュレート相の発見 (2012)
  • 著者名/発表者名: 青柳健大・木口賢紀・今野豊彦・和田亜由美・江原祥隆・舟窪浩
  • 学会等名: 第37回セラミックスに関する顕微鏡写真展(日本セラミックス協会2012年年会)(招待講演)
  • 発表場所: 京都大学吉田キャンパス
  • 年月日: 20120319-21
• [学会発表] MPB近傍PZT薄膜の90°ドメインと帯電した菱面体晶ドメイン境界 (2012)
  • 著者名/発表者名: 青柳健大・木口賢紀・今野豊彦・和田亜由美・江原祥隆・舟窪浩
  • 学会等名: 第37回セラミックスに関する顕微鏡写真展(日本セラミックス協会2012年年会)(招待講演)
  • 発表場所: 京都大学吉田キャンパス
  • 年月日: 20120319-21
• [学会発表] CaF_2基板上の作製したエピタキシャルPb(Zr, Ti) O_3膜の結晶構造および強誘電特性のZr/(Zr+ Ti)比依存性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 江原祥隆,安井伸太郎,森岡仁,山田智明,舟窪浩
  • 学会等名: 2012年春季第59回応用物理学関係連合講演会(招待講演)
  • 発表場所: 早稲田大学早稲田キャンパス
  • 年月日: 20120315-18
• [学会発表] Crystal Structure and Ferroelectric property of Epitaxial Rhombonedral Pb(Zr, Ti) O_3 Films (2012)
  • 著者名/発表者名: Yoshitaka Ehara, Shintaro Yasui, Takahiro Oikawa, Mitsumasa Nakajima, Tomoaki Yamada, and Hiroshi Funakubo
  • 学会等名: Electronic Materials and Applications(EMA) 2012(招待講演)
  • 発表場所: Double Tree by Hilton Orlando at Sea World, Orlando, FL, USA
  • 年月日: 20120118-20
• [学会発表] Proving of the Ferroelectric and Piezoelec tricProperties of Pb(Zr, Ti) O_3 Films by Raman Spectroscopy (2011)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Funakubo, Mitsumasa Nakajima,Yoshitaka Ehara, Ayumi Wada, Tomoaki Yamada, Nobuyasu Mizutani, Takashi Iijima, Hiroki Taniguchi, Mitsuru Itoh,Ken Nishida, Takashi Yamamoto, and Minoru Osada
  • 学会等名: 2011 MRS Fall Meeting(招待講演)
  • 発表場所: Hynes Conven tionCenter, Boston, MA, USA
  • 年月日: 20111128-1202
• [学会発表] Proving of Strain Relaxation by and under Applying Electric Field in Pb(Zr, Ti) O_3 Thick Films (2011)
  • 著者名/発表者名: Ayumi Wada, Yoshitaka Ehara, Shintaro Yasui, Mitsumasa Nakajima, Megu Wada, Soichiro Okamura, Ken Nishida, Takashi Yamamoto, Takeshi Kobayashi, Hitoshi Morioka, and Hiroshi Funakubo
  • 学会等名: 15th US-Japan Seminar on Dielectric and Piezoelectric Ceramics(招待講演)
  • 発表場所: Shiroyama Kanko Hotel, Kagoshima
  • 年月日: 20111106-09
• [学会発表] PbTiO_3厚膜における格子欠陥のTEM解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 青柳健大、木口賢紀、今野豊彦、江原祥隆、舟窪浩
  • 学会等名: 第31回エレクトロセラミックス研究討論会(招待講演)
  • 発表場所: 東京大学駒場IIリサーチキャンパス
  • 年月日: 20111028-29
• [学会発表] PbTiO_3薄膜の90°ドメイン境界の構造とミスフィット転位との弾性相互作用 (2011)
  • 著者名/発表者名: 木口賢紀、青柳健大、江原祥隆、舟窪浩、山田智明、宇佐美徳隆、今野豊彦
  • 学会等名: 第31回エレクトロセラミックス研究討論会(招待講演)
  • 発表場所: 東京大学駒場IIリサーチキャンパス
  • 年月日: 20111028-29
• [学会発表] 積層欠陥を含むPbTiO_3厚膜の組織解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 青柳健大、兒玉裕美子、木口賢紀、宇佐美徳隆、今野豊彦、江原祥隆、舟窪浩、山田智明
  • 学会等名: 日本セラミックス協会第24回秋季シンポジウム(招待講演)
  • 発表場所: 北海道大学、札幌キャンパス
  • 年月日: 20110907-09
• [学会発表] ミスフィット転位との弾性相互作用によるPbTiO_3薄膜90°ドメインの核生成・成長メカニズム (2011)
  • 著者名/発表者名: 木口賢紀、青柳健大、江原祥隆、舟窪浩、山田智明、宇佐美徳隆、今野豊彦
  • 学会等名: 日本セラミックス協会第24回秋季シンポジウム(招待講演)
  • 発表場所: 北海道大学、札幌キャンパス
  • 年月日: 20110907-09
• [学会発表] 菱面体晶Pb(Zr, Ti) O_3エピタキシャル膜の結晶構造と強誘電特性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 江原祥隆、宇津木覚、中島光雅、山田智明、飯島高志、舟窪浩
  • 学会等名: 第71回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 長崎大学文教キャンパス(長崎市)
  • 年月日: 20100914-17
• [学会発表] Domain Density Control of PZT Thick Films and Their Piezoelectricity Enhancement (2010)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Funakubo, Mitsumasa Nakajima, Satoru Utsugi, Yoshitaka Ehara, Hiroshi Nakaki, Tomoaki Yamada, and Hitoshi Morioka
  • 学会等名: The 8th Japan-Korea Conference on Ferroelectrics(JKC-FE08)
  • 発表場所: Egret Himeji, Himeji, Japan
  • 年月日: 20100803-06
• [学会発表] 歪みの少ないエピタキシャル正方晶分極軸配向Pb(Zr, Ti) O_3厚膜を用いたソフトモードによる強誘電性の見積もり (2010)
  • 著者名/発表者名: 江原祥隆、宇津木覚、中島光雅、山田智明、舟窪浩、飯島高志、木口賢紀、今野豊彦
  • 学会等名: 第27回強誘電体応用会議(FMA-27)
  • 発表場所: コープイン京都(京都市)
  • 年月日: 20100526-29
• [学会発表] Enhancement of Piezoelectric response in tetragonal Pb(Ti, Zr) O_3 thick films by 90°-domain wall density control (2010)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Funakubo, Mitsumasa Nakajima, Hiroshi Nakaki, Tomoaki Yamada and Hitoshi Morioka
  • 学会等名: 2010 U. S. Navy Workshop on Acoustic Transduction Materials and Devices
  • 発表場所: The Penn State Conference Center Hotel, State College, Pennsylvania, USA
  • 年月日: 20100511-13
• [学会発表] PbTiO_3/SrTiO_3薄膜における90°ドメイン構造の歪み場イメージング (2010)
  • 著者名/発表者名: 木口賢紀、青柳健大、今野豊彦、宇津木覚、山田智明、舟窪浩
  • 学会等名: 日本セラミックス協会2010年年会
  • 発表場所: 東京農工大
  • 年月日: 2010-03-22
• [学会発表] 幾何学的位相解析によるPbTiO_3薄膜90ドメインの局所歪み場解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 木口賢紀、今野豊彦、青柳健大、宇津木覚、山田智明、舟窪浩
  • 発表場所: 東海大学
  • 年月日: 2010-03-19
• [学会発表] CaF_2基板上の作製した菱面体組成エピタキシャルPb(Zr, Ti) O_3膜の結晶構造および強誘電特性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 江原祥隆、宇津木覚、中島光雅、森岡仁、山田智明、舟窪浩
  • 学会等名: 2010年春季第57回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 東海大学
  • 年月日: 2010-03-18
• [学会発表] 分極軸単一配向した歪みの少ないエピタキシャル正方晶Pb(Zr, Ti) O_3厚膜を用いたソフトモードによる強誘電性の見積もり (2010)
  • 著者名/発表者名: 江原祥隆、宇津木覚、中島光雅、山田智明、飯島高志、舟窪浩
  • 学会等名: 2010年春季第57回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 東海大学
  • 年月日: 2010-03-17
• [学会発表] (001),(101),(111)-Single-oriented Epitaxial Pb(Zr, Ti) O_3 Films Grown on CaF_2 Substrates and their Characterization (2009)
  • 著者名/発表者名: Satoru Utsugi, Takashi Fujisawa, Yoshitaka Ehara, Tomoaki Yamada, Shintaro Yasui, Hitoshi Morioka, Takashi Iijima, and Hiroshi Funakubo
  • 学会等名: 2009 MRS Fall Meeting
  • 発表場所: Hynes Convention Center and Sheraton Boston Hotel, Boston, MA, U. S. A
  • 年月日: 2009-11-30
• [学会発表] Characterization of Tetragonal and Rhombohedral Pb(Zr, Ti) O_3 Phase in MPB Using Raman Spectroscopy-In-depth profile of Volume Fraction on Epitaxial Pb(Zr, Ti) O_3 Thick Films (2009)
  • 著者名/発表者名: Masamichi Nishide, Hiroshige Takeuchi, Ken Nishida, Takashi Yamamoto, Shintaro Yokoyama, Shintaro Yasui, Hiroshi Funakubo, and Takashi Katoda
  • 学会等名: ISIF^2 2009
  • 発表場所: Antlers Hilton Colorado Springs, Colorado Springs, CO, USA.
  • 年月日: 2009-09-29
• [学会発表] CaF_2基板上に作製したエピタキシャルPb(Zr, Ti) O_3膜の強誘電特性の組成依存 (2009)
  • 著者名/発表者名: 江原祥隆、宇津木覚、中島光雅、森岡仁、山田智明、舟窪浩
  • 学会等名: 2009年秋季第70回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 富山大学
  • 年月日: 2009-09-11
• [図書] edited by Mickael Lallert, Chapter 12,"Change of CrystalStructure and Electrical Propertieswith Zr/(Zr+ Ti) Ratio for Epitaxial Pb(Zr, Ti) O_3 films Grown on(100) cSrRuO_3//(100) SrTiO_3 Substrates by Metal Organic Chemical VaporDeposition" (2011)
  • 著者名/発表者名: Chentir Mohamed-Tahar, Hitoshi Morioka, Keisuke Saito, Yoshitaka Ehara, Shintaro Yokoyama Takahiro Oikawa, andHiroshi Funakubo
  • 総ページ数: 229-244
  • 出版者: INTECH,"Ferroelectrics, Characterization andModeling"
• [備考]
  • URL: http://f-lab.iem.titech.ac.jp/f-lab.htm