エピタキシャル成長したビスマス層状構造強誘電体ナノプレートの創製と応用

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23560874
• 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: 材料加工・処理
• 研究機関: 兵庫県立大学
• 研究代表者: 小舟 正文 兵庫県立大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90240960)
• 連携研究者: 藤澤 浩訓 兵庫県立大学, 大学院工学研究科, 准教授 (30285340)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• キーワード: 薄膜プロセス / 非平衡プロセス / 界面制御 / 微細加工

研究概要

高温スパッタ法によりNb:TiO2(101) (Nb = 0.79 mass%)基板上に膜厚約3μmのBi3.25Nd0.75Ti3O12 (BNT-0.75)及びBi3.25Nd0.75-xEuxTi3O12 (BNEuT, x = 0-0.75)薄膜の作製を行い、ナノプレート構造体作製のための至適なスパッタ諸条件 (過剰Bi2O3量、基板加熱温度、ガス圧及び有効電力密度)を明らかにした。作製したビスマス層状構造強誘電体ナノプレートの物性評価を詳細に行い、当該材料が強誘電・圧電・マルチフェロイック応用に有望であることを実証した。

研究成果

• [雑誌論文] Lattice Distortion and Piezoelectric Properties in (Bi_<3.25>Nd_<0.75->xEu_x)Ti_3O_<12> Nanoplates with a- and b-Axis Orientations (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Kobune, T. Kugimiya, Y. Kaneko, Ueshima, T. Kikuchi, N. Fukumuro, H. Matsuda, K. Fukushima, H. Fujisawa, S. Nakashima, and M. Shimizu
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 巻: 53, 02BC07 ページ: 5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication of Inorganic-Organic Composites containing Ferroelectric Nanoplates and Evaluation of their Piezoelectric Response Characterisitics (2013)
  • 著者名/発表者名: R. Kishimoto, M. Kobune, H. Nishioka, T. Kikuchi, H. Kishi, H. Fujisawa, S. Nakashima, M. Shimizu, and S. Kimura
  • 雑誌名: J. Korean Phys. Soc. 巻: 62 ページ: 999-1003
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of Eu^<3+> Doping on Characteristics of (Bi_<3.25>Nd_<0.75>)Ti_3O_<12> Nanoplates (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Kobune, Y. Kaneko, R. Kishimoto, Kugimiya, S. Ueshima, H. Nishioka, T. Kikuchi, H. Fujisawa, S. Nakashima, M. Shimizu, N. Fukumuro, and H. Matsuda
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 巻: 52, 09KA10 ページ: 5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ferro- and Piezoelectric Properites of (Bi_<3.25>Nd_<0.75>)Ti_3O_<12> Nanoplates Epitaxially Grown on Nb : TiO_2(101) Substrates by Sputtering (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Kobune, A. Tamura, K. Imagawa, R. Kishimoto, H. Nishioka, S. Nakashima, H. Fujisawa, M. Shimizu, H. Yamaguchi, and K. Honda
  • 雑誌名: 2011 Inter. Sym. on Appli. of Ferroelectrics and 2011 Inter. Sym. on Piezoresponse Force Microscopy and Nanoscale Phenomena in Polar Materials 巻: 6014115
• [雑誌論文] Effect of Substrate Materials on Physical Properties of Nd-substituted Bi_4Ti_3O_<12> Thin Films with a^- and b-axis Orientations Deposited on IrO_2/Al_2O_3 and Nb:TiO_2 Substrates (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Kobune, H. Oshima, A. Tamura, K. Imagawa, Y. Daiko, A. Mineshige, T. Yazawa, H. Morioka, K. Saito, H. Yamaguchi, and K. Honda
  • 雑誌名: J. Korean Phys. Soc. 巻: 59 ページ: 2519-2523
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural Characteristics of Epitaxially a- and b-Axis–Oriented (Bi_<3.25>Nd_<0.75>)Ti_3O_<12> Films Fabricated on Conductive Nb : TiO_2 Substrates by High-Temperature Sputtering (2011)
  • 著者名/発表者名: A. Tamura, M. Kobune, K. Imagawa, Y. Daiko, A. Mineshige, T. Yazawa, H.Nishioka, H. Fujisawa, M. Shimizu, H. Yamaguchi, and K. Honda
  • 雑誌名: J. Korean Phys. Soc. 巻: 59 ページ: 2528-2531
  • 査読あり
• [学会発表] Sr_2Bi_4Ti_5O_<18>ナノプレート構造体の創製と特性評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 上島慧史, 小舟正文, 金子勇作, 釘宮拓也, 栗山知侑, 西岡洋, 菊池丈幸, 藤澤浩訓, 中嶋誠二, 清水勝, 福室直樹, 松田均
  • 学会等名: 第31回強誘電体応用会議
  • 発表場所: コープイン京都、京都市
  • 年月日: 2014-05-28
• [学会発表] スパッタ法による層状構造強誘電体のナノプレート化とその長距離格子整合性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 上島慧史, 小舟正文, 金子勇作, 釘宮拓也, 西岡洋, 菊池丈幸, 福室直樹, 松田均
  • 学会等名: 第8回日本セラミックス協会関西支部学術講演会
  • 発表場所: 龍谷大学瀬田学舎、大津市
  • 年月日: 2013-07-26
• [学会発表] (Bi_<3.25>Nd_<0.75>)Ti_3O_<12>ナノプレートの諸特性に及ぼすEu^<3+>添加効果 (2013)
  • 著者名/発表者名: 金子勇作, 小舟正文, 岸本亮, 釘宮拓也, 上島慧史, 西岡洋, 菊池丈幸, 藤澤浩訓, 中嶋誠二, 清水勝
  • 学会等名: 第30回強誘電体応用会議
  • 発表場所: コープイン京都、京都市
  • 年月日: 2013-05-22
• [学会発表] 強誘電性Bi_<3.25>Nd_<0.75>Ti_3O_<12>ナノプレートの諸特性に及ぼすEu^<3+>添加効果 (2012)
  • 著者名/発表者名: 金子勇作, 小舟正文, 岸本亮, 釘宮拓也, 上島慧史, 西岡洋, 菊池丈幸
  • 学会等名: 日本セラミックス協会第25回秋季シンポジウム
  • 発表場所: 名古屋大学東山キャンパス、名古屋市
  • 年月日: 2012-09-19
• [学会発表] Fabrication and Characterization of Inorganic-Organic Composites Using Ferroelectric Nanoplates (2012)
  • 著者名/発表者名: R. Kishimoto, M. Kobune, H. Nishioka, T. Kikuchi, H. Kishi, H. Fujisawa, S. Nakashima, M. Shimizu, and S. Kimura
  • 学会等名: KJC-FE09 Conference in
  • 発表場所: University of Ulsan, Ulsan, Korea
  • 年月日: 2012-08-07
• [学会発表] (Bi,Nd,Eu)_4Ti_3O_<12>ナノプレートの構造及び電気特性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 岸本亮, 小舟正文, 樽磨直希, 西岡洋, 菊池丈幸, 中嶋誠二, 藤澤浩訓, 清水勝
  • 学会等名: 第29回強誘電体応用会議
  • 発表場所: コープイン京都、京都市
  • 年月日: 2012-05-23
• [学会発表] Nb : TiO_2基板上にエピタキシャル成長した強誘電性チタン酸ビスマスネオジウムナノプレートの構造及び電気特性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 小舟正文, 岸本亮, 西岡洋, 中嶋誠二, 藤澤浩訓, 清水勝, 山口秀史, 本田耕一郎
  • 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
  • 発表場所: 北海道大学札幌キャンパス、札幌市
  • 年月日: 2011-09-07
• [学会発表] rfマグネトロンスパッタリング法を用いて作製した(Bi_<4->xPr_x)Ti_3O_<12>膜の電気及び構造特性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 岸本亮, 小舟正文, 西岡洋
  • 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
  • 発表場所: 北海道大学札幌キャンパス、札幌市
  • 年月日: 2011-09-07
• [学会発表] 高温スパッタ法による(Bi_<4->xPr_x)Ti_3O_<12>膜の作製とその電気特性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 岸本亮, 小舟正文, 今川一輝, 田村昭裕, 西岡洋
  • 学会等名: 第6回日本セラミックス協会関西支部学術講演会
  • 発表場所: イーグレひめじ、姫路市
  • 年月日: 2011-07-29
• [学会発表] Ferro- and Piezoelectric Properites of (Bi_<3.25>Nd_<0.75>)Ti_3O_<12> Nanoplates Epitaxially Grown on Nb : TiO_2(101) Substrates by Sputtering (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Kobune, A. Tamura, K. Imagawa, R. Kishimoto, H. Nishioka, H. Fujisawa, M. Shimizu, H. Yamaguchi, and K. Honda
  • 学会等名: ISAF-PFM- 2011 Conference in Vancouver
  • 発表場所: Westin Bayshore Hotel, Vancouver, Canada
  • 年月日: 2011-07-24
• [備考]
  • URL: http://www.eng.u-hyogo.ac.jp/msc/msc6/