| 研究課題/領域番号 |
23760290
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| 研究機関 | 兵庫県立大学 |
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研究代表者 |
中嶋 誠二 兵庫県立大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (80552702)
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| 研究期間 (年度) |
2011-04-28 – 2013-03-31
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| キーワード | ビスマスフェライト / 薄膜 / イオンビームスパッタ / 高周波スパッタ |
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| 研究概要 |
平成23年度はイオンビームスパッタ（ＩＢＳ）およびＲＦマグネトロンスパッタ（ＲＦＳＰＴ）を用いた、BiFeO3薄膜の作製とその基礎物性の解明を行った。SrRuO3/SrTiO3基板上における巨大c/aを有するBFO薄膜は低温かつ低酸素分圧下で成膜することで形成されることを明らかにした。また、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いた詳細な解析により、菱面体晶相と巨大c/a比BFO相は膜中で混在しており、その境界はドメイン壁が存在していることを確認した。さらに、エネルギー分散型X線分光器（EDS）を用いて、薄膜断面における組成マッピングを測定したところ、Bi欠損相が分布していることが確認でき、巨大c.a比BFO相の生成とBi欠損相の存在との間に相関がある可能性があるが、詳細は不明である。また、巨大c/a比BFO相の強誘電性ヒステリシス特性を測定したところ、リーク成分を多く含んでいるものの、室温でヒステリシス特性を観察することに成功した。今後は低温(80K)において強誘電性ヒステリシス特性の観察を試みる。 また、RFプレーナマグネトロンスパッタリングを用いて、610℃の基板温度で微傾斜SrTiO3単結晶基板上にBFO薄膜を作製することでシングルドメインBFO薄膜の形成が確認できた。このBFO薄膜において、室温で完全に飽和したD-Eヒステリシスループの観察に成功した。これはこれまで難しいとされてきたRFプレーナマグネトロンスパッタによるBFO薄膜の作製例では世界初である。今後は、600℃程度の高温で巨大c/a比BFO薄膜の作製を試みると共に、ドメイン構造の詳細な評価を行う。
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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
当初計画は平成23年度に、イオンビームスパッタおよびＲＦスパッタを用いたBFO薄膜の作製とその基礎物性の評価を行う予定であり、「研究実績の概要」欄記載のように、巨大a/c比BFO薄膜の作製とその詳細な構造および電気的特性の評価を行い、新たな知見を得た。また、研究費の使用状況も当初計画どおりであり、繰越、前倒し等はない。このことから概ね計画どおりに進捗しているといえる。
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| 今後の研究の推進方策 |
平成24年度は菱面体晶・巨大正方晶歪BFOおよびそれらの混相薄膜を作製し、ドメイン構造に起因する物性を詳細に明らかにすると共に、デバイス応用に向けた基礎データを得る。 まず、菱面体晶、巨大正方晶歪BFOおよびそれらの混相薄膜の普遍的な最適成膜条件を見出す。また、次項に述べる評価を用いて、新規ドメイン構造および、新規ドメイン構造に起因する物性を明らかにする。また、ミスカット角の異なる基板上に作製することでドメイン構造制御の可能性を検討し、系統的なデータを得る。 さらに、走査プローブ顕微鏡(SPM)（現有）を用いて新規ドメイン構造を測定する。特に膜断面方向における非180°ドメインウォールの動きは大きな歪や磁気電気効果に直結する物性であり、測定を試みる また、これまでに得られた結果からデバイス応用の可能性を検討する。デバイスとしては圧電振動発電やセンサ等の圧電デバイスと磁気電気効果を用いた新規デバイスを考えている。また、得られた研究結果を総括して、随時、学会発表、論文投稿を積極的に行う。
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| 次年度の研究費の使用計画 |
主にBFO薄膜形成に伴う、イオンビームスパッタおよびＲＦスパッタ装置における基板加熱ヒータエレメント、各装置の消耗品の購入に使用する。また、BFO薄膜の成長に必要な単結晶基板を購入する。さらに研究打ち合わせと学会発表に伴う旅費、参加費、学術誌への投稿料に使用する。
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