巨大正方晶歪みを有するビスマス強誘電体の電圧印加による４つの極状態の実現

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 24656378
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 補助金
• 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, 総合理工学研究科(研究院), 教授 (90219080)
• 研究分担者: 木口 賢紀 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (70311660)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: 誘電体物質 / 強誘電体 / エピタキシャル膜 / 分極状態

研究概要

ビスマス強誘電体単結晶膜について、電圧印加によって上下の分極状態それぞれについての大小2つの歪み状態を実現することを試みた。その結果、 [(2/3)[Bi((Zn1-xMgx)1/2Ti1/2)O3]-(1/3)[BiFeO3]組成のエピタキシャル膜では、組成を変えることによって、歪の異なる２種類の正方晶の強誘電体を作製できることを明らかにした。しかしその正方晶性は温度によっては大きく変化しなかった。さらに絶縁性改善を目指して、Bi((ZnxMg1-x)1/2Ti1/2)O3の薄膜の作製を行い、20%以上の大きな歪をもつ単相膜の作製はできなかったものの、約７％の歪を有する膜の作製には成功した。

研究成果

• [雑誌論文] 巨大正方晶強誘電体薄膜 (2013)
  • 著者名/発表者名: 安井伸太郎, 舟窪 浩
  • 雑誌名: 工業製品技術協会(株式会社テクノプラザ)セラミックスデータブック 2013/14 工業と製品 巻: 41(95) ページ: 153-157
• [雑誌論文] Fabrication of BiFeO_3-Bi(Zn_1/2Ti_1/2)O_3 Solid Solution Thin Films Using Perovskite-Type Oxide Interface Layer (2013)
  • 著者名/発表者名: Mari Hayashi, Shintaro Yasui, Hiroshi Funakubo, and Hiroshi Uchida
  • 雑誌名: Key. Eng. Mater 巻: 566 ページ: 163-166
  • 査読あり
• [雑誌論文] Unusual 90o domain structure in (2/3)Bi(Zn_1/2Ti_1/2)O_3 - (1/3)BiFeO_3 epitaxial films with giant 22% tetragonal distortion (2013)
  • 著者名/発表者名: Shintaro Yasui, Keisuke Yazawa, Masaaki Matsushima, Tomoaki Yamada, Hiroshi Funakubo, Hitoshi Morioka, Hiroshi Uchida, Takashi Iijima, Lu You, and Junling Wang
  • 雑誌名: Appl. Phys Lett 巻: 103 ページ: 042904-1-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Preparation of Bismuth – Based Perovskites with Non-integer A and B Site Valence and Their Properties (2013)
  • 著者名/発表者名: Ichiro Fujii, Atsushi Shimamura, Kouichi Nakashima, Nobuhiro Kumada, Hiroshi Funakubo, Yoshihiro Kuroiwa, and Satoshi Wada
  • 雑誌名: Trans. Mater.Res. Soc. Jpn 巻: 8[1] ページ: 49-52
  • 査読あり
• [雑誌論文] Growth of (111) One-Axis-Oriented Bi(Mg_1/2Ti_1/2)O_3 Films on (100)Si Substrates (2013)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Oikawa, Shintaro Yasui, Takayuki Watanabe, Koji Ishii, Yoshitaka Ehara, Hisato Yabuta, Takeshi Kobayashi, Tetsuro Fukui, Kaoru Miura, and Hiroshi Funakubo
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys 巻: 52 ページ: 04CH09-1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Small-strain (100) / (001) -oriented Epitaxial PbTiO_3 Films with Film Thickness Ranging From Nano to Micrometer Order Grown on (100)CaF_2 Substrates by Metal Organic Chemical Vapor Deposition (2013)
  • 著者名/発表者名: Mohamed-Tahar Chentir, Satoru Utsugi, Takashi Fujisawa, Yoshitaka Ehara, Mutsuo Ishikawa, Hitoshi orioka, Tomoaki Yamada, Masaaki Matsushima, and Hiroshi Funakubo
  • 雑誌名: J. Mater. Res 巻: 28(5) ページ: 696-701
  • 査読あり
• [雑誌論文] Film Thickness Dependence of Ferroelectric Properties of (111)-Oriented Epitaxial Bi(Mg_1/2Ti_1/2)O_3 Films (2012)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Oikawa, Shintaro Yasui, Takayuki Watanabe, Hisato Yabuta, Yoshitaka Ehara, Tetsuro Fukui, and Hiroshi Funakubo
  • 雑誌名: Jpn. J. App. Phys 巻: 51 ページ: 9LA04-1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Complex Domain Structure in Relaxed PbTiO_3 Thick Films Grown on (100)_cSrRuO_3//(100)SrTiO_3 Substrates (2012)
  • 著者名/発表者名: Shintaro Yasui, Yoshitaka Ehara, Satoru Utsugi, Mitsumasa Nakajima, Hiroshi Funakubo, and Alexei Gruverman
  • 雑誌名: J. Appl. Phys ページ: 052001-1-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Growth of (111)-oriented BaTiO_3 - Bi(Mg_<0.5>Ti_<0.5>)O_3 Epitaxial Films and Their Crystal Structure and Electrical Property Characterizations (2012)
  • 著者名/発表者名: Hidenori Tanaka, M.T. Chentir, Tomoaki Yamada, Shintaro Yasui, Yoshitaka Ehara, Keisuke Yamato, Yuta Kashiwagi, Chua Ngeah Theng, Junling Wang, Soichiro Okamura, Hiroshi Uchida, Takashi Iijima, Satoshi Wada, and Hiroshi Funakubo
  • 雑誌名: J. Appl. Phys 巻: 111 ページ: 084108
  • 査読あり
• [学会発表] Piezoresponse behavior at a Morphotropic Phase Boundary in (Bi,Sm)FeO_3 Films (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Yasui, Y. Ehara, T. Shiraishi, T. Shimizu,H. Funakubo, M. Itoh, Y. Imai, H. Tajiri, O.Sakata, I. Takeuchi
  • 学会等名: Electronic Materialsand Applications 2014
  • 発表場所: Double Tree by Hilton Orland at Sea World,Orland, FL., USA
  • 年月日: 20140122-24
• [学会発表] Characterizations of Bi(Mg_1/2Ti_1/2)O_3 - Bi(Zn_1/2Ti_1/2)O_3 Solid Solution Films Prepared by Pulsed Laser Deposition (2013)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Oikawa, Shintaro Yasui, TakayukiWatanabe, Hisato Yabuta, Kaoru Miura,Takeshi Kobayashi, and Hiroshi Funakubo
  • 学会等名: 2013JSAP-MRS Joint Symposia
  • 発表場所: Doshisha University, Kyoto,Japan
  • 年月日: 20130916-20
• [学会発表] PLD法によるBi(Mg_1/2Ti_1/2)O_3基固溶体膜の作製と評価 (2013)
  • 著者名/発表者名: 及川貴弘, 安井伸太郎, 真鍋直人, 渡邉隆之, 薮田久人, 三浦薫, 小林健, 舟窪浩
  • 学会等名: 第60回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学
  • 年月日: 20130327-30
• [学会発表] 高圧合成法で作製したBi(Zn_1/2Ti_1/2)O_3 - Bi(Mg_1/2Ti_1/2)O_3 - BiFeO_3系における単斜晶相の特徴 (2012)
  • 著者名/発表者名: 真鍋直人, 安井伸太郎, 坂口智可, 岡研吾, 東正樹, 舟窪浩
  • 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: 東京工業大学大岡山キャンパス
  • 年月日: 20121026-27
• [学会発表] Characterization of Lead-free Piezoelectric Bi(Mg_1/2Ti_1/2)O_3 Films (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Oikawa, S. Yasui, T. Watanabe, H. Yabuta, T. Fukui, and H. Funakubo
  • 学会等名: IUMRSInternational Conference on Electronic Materials 2012 (IUMRS-ICEM 2012)
  • 発表場所: Pacifico Yokohama,Yokohama, Japan
  • 年月日: 20120923-28
• [学会発表] シリコン基板上に作製したビスマス基圧電体膜の特性評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 及川貴弘,安井伸太郎,真鍋直人,小林健,渡邉隆之,薮田久人,三浦 薫,舟窪 浩
  • 学会等名: 第73回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 松山大学文京キャンパス
  • 年月日: 20120911-14
• [学会発表] PLD 法で作製したBi(Mg_1/2Ti_1/2)O_3 膜の評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 及川貴弘, 安井伸太郎, 渡邉隆之, 薮田久人, 福井哲朗, 舟窪 浩
  • 学会等名: 第29回強誘電体応用会議(FMA29)
  • 発表場所: コープイン京都
  • 年月日: 20120523-26
• [備考]
  • URL: http://f-lab.iem.titech.ac.jp/