研究課題/領域番号 |
25286033
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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)
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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)
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研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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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。
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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。
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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。
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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。
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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。
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