• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2012 年度 実施状況報告書

内部ポテンシャル変調に着目した強誘電体薄膜リーク機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 24656372
研究種目

挑戦的萌芽研究

研究機関東北大学

研究代表者

木口 賢紀  東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (70311660)

研究分担者 佐藤 和久  東北大学, 金属材料研究所, 助教 (70314424)
研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2014-03-31
キーワード強誘電体 / リーク / 電子顕微鏡 / 位相 / 内部ポテンシャル / 薄膜 / CSD法
研究概要

本年度は、MOD原料を用いたCSD法でSrTiO3単結晶基板上へのBiFe0.97Fe0.03O3薄膜及びPb(Mg1/3Nb2/3)O3薄膜のエピタキシャル成長条件を検討し、高分解能電子顕微鏡法により結晶構造と組織を詳細に調べた。BiFe0.97Fe0.03O3薄膜については、(1) BiFe0.97Fe0.03O3薄膜に対し、窒素雰囲気中650℃以上でポストアニールを行うことで配向性が向上すること、(2)積層するごとに550℃の本焼、650℃以上でポストアニールを行うことでBi2Fe4OがBiFeO3に対し配向関係を保って成長するが、Bi2Fe4O9は膜表面近傍で生成しやすく自形を保って成長すること、(3) 酸素中ではBiFeO3の分解反応が促進され、ポストアニールを750℃以上で10分間行うことで巨大なBi2Fe4O9を中心とした島状組織を形成すること、(4)Bi10%過剰の仕込み組成でBiFeO3を成膜することで、Bi2Fe4O9の生成を抑制することができること、(5)BaTiO3をBiFeO3に固溶させることで構造が安定化し異相の生成を抑制できるものの、配向性が著しく低下することを見出した。
Pb(Mg1/3Nb2/3)O3薄膜については、
(1) Pb10at%過剰の仕込み組成で酸素雰囲気中650℃で本焼し、700℃以上でポストアニールすることで、パイロクロア相の生成を抑制しペロブスカイト相単相のエピタキシャル薄膜の成長を実現できること、(2) 1nA/cm2オーダーの優れたリーク電流特性を実現できることを見出した。

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

本年度は、CSD法によりBiFeO3薄膜ならびにPb(Mg1/3Nb2/3)O3薄膜のエピタキシャル成長条件を確立すると共に、高分解能電子顕微鏡観察によるナノ組織の解明まで到達した。
ほぼ単相で、結晶性の高いエピタキシャル成長が可能であったことから、電子顕微鏡を活用した内部ポテンシャル解析やリーク特性評価に耐えうる試料が得られたと考えられ、概ね順調に進展している。

今後の研究の推進方策

本年度は薄膜合成を中心に研究を進めてきた。次年度は、得られた薄膜を使用して、高分解能電子顕微鏡画像の位相再構築による内部ポテンシャル評価を中心に研究を進めるとともに、マクロな電気特性との対応を明らかにする予定である。

次年度の研究費の使用計画

平成24年度未使用額は、研究が効率的に進展したためであり、平成25年度分と併せて次年度の試料合成、電子顕微鏡試料作製、ならびに論文投稿や学会発表など成果の公表等研に充てる予定である。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2013 2012

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (7件) (うち招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Effects of Annealing Process on the Structure of Mn-Doped BiFeO3 Thin Films2013

    • 著者名/発表者名
      M. Mizugai, T. Kiguchi, N. Usami, K. Shinozaki, T.J. Konno
    • 雑誌名

      Key Engineering Materials

      巻: 566 ページ: 155-158

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Analysis of Lattice Defects in an Epitaxial PbTiO3 Thick Film by Transmission Electron Microscopy2013

    • 著者名/発表者名
      K. Aoyagi, T. Kiguchi, Y. Ehara, H. Funakub, and , T. J. Konno
    • 雑誌名

      Key Engineering Materials

      巻: 566 ページ: 171-174

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of Facing Annealing on Crystallization and Decomposition of Pb(Mg1/3Nb2/3)O3 Thin Films Prepared by CSD Technique Using MOD Solution2013

    • 著者名/発表者名
      Takanori Kiguchi, Yoshihiro Misaka, Masahiko Nishijima, Naonori Sakamoto, Naoki Wakiya, Hisao Suzuki, and Toyohiko J. Konno
    • 雑誌名

      Journal of Ceramics Society Japan

      巻: 121 ページ: 236-241

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Stress state analysis of stress engineered BaTiO3 thin film by LaNiO3 bottom electrode2013

    • 著者名/発表者名
      Kohei MURAKOSHI, Kohei FUKAMACHI, Naonori SAKAMOTO, Tomoya OHNO, Takanori KIGUCHI, Takeshi MATSUDA, Toyohiko KONNO, Naoki WAKIYA and Hisao SUZUKI
    • 雑誌名

      Journal of Ceramics Society Japan

      巻: 121 ページ: 273-277

    • 査読あり
  • [雑誌論文] TEM microstructure analysis for stressed Pb(Zr,Ti)O3 thin firms by oxide electrodes2013

    • 著者名/発表者名
      K. Ozawa, M Ishizuka, N. Sakamoto, T. Kiguchi, T. Konno, N. Wakiya, S. Hisao
    • 雑誌名

      Key Engineering Materials

      巻: 未定 ページ: 印刷中

    • 査読あり
  • [学会発表] 高分解能電子顕微鏡の結像原理と強誘電体薄膜への応用2012

    • 著者名/発表者名
      木口賢紀
    • 学会等名
      第237回応用セラミックス研究所講演会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      20121221-20121221
    • 招待講演
  • [学会発表] TEM analysis of the nanostructure of Pb(Mg1/3Nb2/3)O3 thin films by MOD method2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Misaka, T. Kiguchi, K. Sato, T. Nishimatsu, T. Yamada, N. Usami, and T.J. Konno
    • 学会等名
      Summit of Material Science (第124回金属材料研究所講演会)
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      20121129-20121129
  • [学会発表] Domain structures in ferroelectric thin films2012

    • 著者名/発表者名
      Takanori Kiguchi, Kenta Aoyagi and Toyohiko J. Konno
    • 学会等名
      ICC-IMR - ELyT workshop on materials science
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      20121126-20121126
    • 招待講演
  • [学会発表] Direct Observation of Atomic Arrangement around 90˚ Domain Wall in Lead Titanate Thin Film2012

    • 著者名/発表者名
      T. Kiguchi, T.J. Konno, Y. Ehara, T. Yamada, H. Funakubo
    • 学会等名
      Materials Research Society 2012 Fall Meeting
    • 発表場所
      米国ボストン
    • 年月日
      20121125-20121130
  • [学会発表] MOD 法により成膜したPb(Mg1/3Nb2/3)O3 薄膜のナノ構造のTEM 観察2012

    • 著者名/発表者名
      三坂好央、木口賢紀、佐藤和久、西松毅、山田智明、宇佐美徳隆、今野豊彦
    • 学会等名
      第32回エレクトロセラミックス研究討論会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      20121026-20121027
  • [学会発表] ポストアニール温度がPMN薄膜の化学的秩序領域に及ぼす影響2012

    • 著者名/発表者名
      三坂好央、木口賢紀、佐藤和久、西松毅、宇佐美徳隆、今野豊彦、山田智明
    • 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
    • 年月日
      20120919-20120921
  • [学会発表] MPB 組成近傍Pb(Zr,Ti)O3 エピタキシャル膜のナノ双晶構造2012

    • 著者名/発表者名
      木口 賢紀, 青柳 健大, 宇佐美 徳隆, 舟窪 浩, 今野 豊彦
    • 学会等名
      第123回金属材料研究所講演会
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      20120523-20120524

URL: 

公開日: 2014-07-24  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi