| 研究課題/領域番号 |
25286033
|
|---|
| 研究機関 | 東北大学 |
|---|
研究代表者 |
田中 秀治 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (00312611)
|
|---|
| 研究分担者 |
吉田 慎哉 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30509691)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2016-03-31
|
| キーワード | 圧電薄膜 / エピタキシャル成長 / PZT / MEMS / バッファ層 / キュリー点 / スパッタリング |
|---|
| 研究実績の概要 |
本研究の目的は，Si基板上に高い圧電定数と低い誘電率を両立するPZT系単結晶薄膜を成長させ，これまでにない高性能のトランスデューサ薄膜を得ることである。成膜方法はスパッタ法であるが，研究代表者らが見出した「急冷法」を用いて，従来は不可能であった理想的な配向制御を行う。さらに，得られたPZT系単結晶薄膜の実用性を実証するため，MEMS構造を作製し，プロセスダメージ等について調査し，それを防ぐ方法を開発する。
昨年度までの研究によって，高い圧電定数，低い誘電率，それらから導かれる極めて大きなFigure of Merit（FOM），バルク材料のそれより大幅に高いキュリー点など，これまでに実現されていない応用上極めて優れた特性を確認した。MEMS加工前後でPZT単結晶膜がプロセスダメージを受けないことも確認した。このように，当初研究計画を前倒しで達成できた。
ここまでPZTのバッファ層としてPLD（Pulse Laser Deposition）によって成膜したYSZ/CeO2/LSCO/SROを用いていたが，PLDは基礎研究には便利であるものの，実用上は望ましくない。本年度はバッファ層をスパッタ成膜する研究に取り組み，6インチウェハ上でのエピタキシャル成長を確認できた。また，電気抵抗を下げるため，酸化膜バッファ層を金属バッファ層に代える挑戦にも成功し，これら2つの成果はPZT単結晶膜をMEMSセンサに応用するにあたって重大な進歩である。
さらに，PZTより高い圧電性を示すPMN-PTにも開発した成膜法を適用し，エピタキシャル成長を確認した。PMN-PTはキュリー点の低さが実用上の問題であるが，この材料でもキュリー点の大幅な上昇を確認でき，これは実用性を強く期待させる重大な成果である。
最後に，多くの成膜実験を行う中，研究代表者らが考えていた急冷法によるc軸配向のメカニズムが正しいことも証明されたと考えている。
|
| 現在までの達成度 (段落) |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| 今後の研究の推進方策 |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| 次年度使用額が生じた理由 |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| 次年度使用額の使用計画 |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
|
