不均一構造導入による圧電体膜の圧電特性向上に関する研究

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23560804
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 無機材料・物性
• 研究機関: 東京理科大学
• 研究代表者: 岡村 総一郎 東京理科大学, 理学部, 教授 (60224060)
• 研究分担者: 飯島 高志 独立行政法人産業技術総合研究所, 研究員 (90356402)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• キーワード: 圧電体 / 薄膜 / 空孔率 / PZT / 歪み / ナノ粒子

研究概要

圧電体薄膜にミクロなレベルでの不均一構造を導入し、不安定な結晶格子の割合を増加させることで、圧電特性の向上が可能ではないかとの仮説に基づき研究を行った。膜厚300 nmのPb(Zr,Ti)O3薄膜において、人為的に空孔を導入し膜密度を0.92～0.98と変化させたところ、空孔率が高くなるにつれ圧電定数は40%ほど増大した。また、白金ナノ粒子導入に関しては、配合率0～2%の範囲では、配合率の上昇とともに圧電定数が50%ほど増大することが確認された。

研究成果

• [雑誌論文] Crystal Structure Change with Applied Electric Field for (100)/(001)-oriented Polycrystalline Lead Zirconate Titanate Films (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Wada, Y. Ehara, S. Yasui, T. Oikawa, M. Nakajima, M. Wada, P. S. S. R. Krishnan, S. Okamura, K. Nishida, T. Yamamoto, T. Kobayashi, H. Morioka and H. Funakubo
  • 雑誌名: MRS Proceedings 巻: 1507 ページ: 6
  • DOI: 10.1557/opl.2013.161.
  • 査読あり
• [学会発表] 図8白金ナノ粒子の配合率2%のPZT薄膜相蘇亨、舟窪浩、岡村総一郎、山本孝、のヒステリシス特性および圧電特性飯島高志「Pb(Zr,Ti)O_3膜における圧電定数d_<31>, d_<33>の同時測定」 (2013)
  • 著者名/発表者名: 松岡将史、西出正道、島宏美、西田謙
  • 学会等名: 第30回強誘電体応用会議
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 20130500
• [学会発表] Comparison of Piezoelectric Properties of Pb(Zr_<0.4>, Ti_<0.6>)O_3 Thin Films with Different Microstructures (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Okamura, R. Yanase, Y. Fujiuchi, T. Nakajima and T. Iijima
  • 学会等名: 9th International Work shop on Piezoelectric Materials and Applications in Actuators
  • 発表場所: Hirosaki
  • 年月日: 20120400
• [学会発表] 「不均一構造導入による圧電体膜の特性改善」
  • 著者名/発表者名: 柳瀬亮、中嶋宇史、飯島高志、岡村総一郎
  • 学会等名: 第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 20110800-20110900