2002 Fiscal Year Annual Research Report
Project/Area Number |
01J11492
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Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
Principal Investigator |
渡邉 隆之 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 特別研究員(DC1)
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Keywords | 強誘電体薄膜 / ビスマス層状強誘電体 / 非鉛 / MOCVD法 / エピタキシャル成長 |
Research Abstract |
MOCVD法を用いて800℃前後の析出温度でチタン酸ビスマスのビスマスサイトをLaで置換したエピタキシャル成長薄膜を作成し、その自発分極値をLaを加えないチタン酸ビスマス薄膜の自発分極値と比較することによって、La置換が強誘電性に及ぼす影響を評価した。 Laを加えない場合(Bi_4Ti_3O^<12>)の自発分極値はバルク単結晶での報告例と等しい50μC/cm^2であるのに対し、Laを加えることによって[(Bi_<3.25>La_<0.75>)Ti_3O_<12>]自発分極値は38μC/cm^2と減少し、膜厚に依存した強誘電性の変化は観察されなかった。多結晶薄膜の場合、Laを加えることによって、より大きな分極量が観察されることが広く報告されている。しかし本研究の結果より、この原因はLa置換によって自発分極量は低下しているものの、結晶中の欠陥がLa置換によって低減し、ピニングされていたドメインの反転がスムーズに行われるようになった為であるとの結論に達した。次に結晶欠陥を低減させつつ結晶中のイオンの変位を増大させることのできる置換元素が、より大きな分極量を得るために有効であると考えた。 Laよりもイオン半径の小さなNdで置換した薄膜[(Bi_<3.5>Nd_<0.5>)Ti_3O_<12>]を同様に作成し、自発分極値を評価したところ、上述の薄膜を上回る58μC/cm^2もの自発分極値を有することを明らかにした。Nd置換によって、一般に材料の分極量と強い相関のあるキュリー点はBi_4Ti_3O_<12>と比較して低下していることから、以下のような有力な仮説が導かれた。チタン酸ビスマスはバルク単結晶といえども欠陥の少ない完全な単結晶の育成はきわめて困難であり、多量の欠陥のため反転が容易ではないピニングされたドメインが多く存在しており、全てのドメインが反転した場合の自発分極値は70-90μC/cm^2程度の巨大な特性であることである。
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Research Products
(17 results)
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[Publications] 渡邉 隆之: "Ferroelectric property of a-/b-axis-oriented epitaxial Sr_<0.8>Bi_<2.2>Ta_2O_9 thin films grown by metalorganic chemical vapor deposition"Japanese Journal of Applied Physics. 41,12B. L1478-L1481 (2002)
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[Publications] 渡邉 隆之: "Preparation and characterization of a-and b-axes-oriented epitaxially-grown Bi_4Ti_3O_<12>-based thin films"Technical Report of IEICE, SDM. 2001-254. 1-5 (2002)
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[Publications] 渡邉 隆之: "Preparation and characterization of a-and b-axes-oriented epitaxially-grown Bi_4Ti_3O_<12>-based thin films with long-range lattice matching"Applied Physics Letters. 81,9. 1660-1662 (2002)
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[Publications] 渡邉 隆之: "Preparation and characterization of a-and b-axes-oriented epitaxially grown Bi_4Ti_3O_<12>-based thin films on rutile-type oxides"Materials Research Society Proceedings. 688. 155-160 (2002)
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[Publications] 渡邉 隆之: "Large remanent polarization of Bi_4Ti_3O_<12>-based thin films modified by the site engineering technique"Journal of Applied Physics. 92,3. 1518-1521 (2002)
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[Publications] 内田 寛: "Fabrication of V-Substituted (Bi,M)_4Ti_3O_<12> [M=Lanthanoids] Thin Films by Chemical Solution Deposition Method"Materials Research Society Proceedings. 688. 41-46 (2002)
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[Publications] 舟窪 浩: "サイトエンジニアリングコンセプトに基づくBi_4Ti_3O_<12>基強誘電体の設計"工業材料. 50,3. 101-105 (2002)
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[Publications] 松田 弘文: "Synthesis and Ferroelectric Properties of Sr-and Nb-codoped Bi_<4-X>Sr_XTi_<3-X>Nb_XO_<12> Thin Films by Sol-Gel Method"Materials Research Society Proceedings. 688. 107-111 (2002)
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[Publications] 額賀 紀全: "Hetero-epitaxial Growth of (1,0,m+1) One Axis-oriented Bismuth Layered Structured Ferroelectrics Thin Films Directly Crystallized by MOCVD"Materials Research Society Proceedings. 688. 35-40 (2002)
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[Publications] 小嶌 隆志: "Large remanent polarization of (Bi,Nd)_4Ti_3O_<12> epitaxial thin films grown by metalorganic chemical vapor deposition"Applied Physics Letters. 80,15. 2746-2748 (2002)
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[Publications] 舟窪 浩: "Improvement of SrBi_2Ta_2O_9 Thin Films Prepared at 600℃ by Pulse-MOCVD"Integrated Ferroelectrics. 36. 103-110 (2002)
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[Publications] 酒井 朋裕: "Effect of La-Substitution on Electrical Properties of Highly-Oriented Bi_4Ti_3O_<12> Films Prepared by Metalorganic Chemical Vapor Deposition"Japanese Journal of Applied Physics. 42,1. 166-169 (2003)
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[Publications] 内田 寛: "Approach for enhanced polarization of polycrystalline bismuth titanate films by Nd^<3+>/V^<5+> cosubstitution"Applied Physics Letters. 81,12. 2229-2231 (2002)
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[Publications] 舟窪 浩: "Property design of Bi_4Ti_3O_<12>-based thin films using a site-engineering concept"Journal of Crystal Growth. 248. 180-185 (2003)
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[Publications] 小嶌 隆志: "Ferroelectric Properties of Lanthanoide-Substituted Bi_4Ti_3O_<12> Epitaxial Thin Films Grown by Metalorganic Chemical Vapor Deposition"Journal of Applied Physics. 93,3. 1707-1712 (2003)
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[Publications] 内田 寛: "Fabrication of M^<3+>-substituted and M^<3+>/V^<5+>-Cosubstituted Bismuth Titanate Thin Films [M=lanthanoid] by Chemical Solution Deposition Technique"Japanese Journal of Applied Physics. 41,11B. 6820-6824 (2002)
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[Publications] 鈴木宗泰: "Direct Crystallization and Characterization of Bi_3TiTaO_9 Thin Films Prepared by Metalorganic Chemical Vapor Deposition"Japanese Journal of Applied Physics. 41,11B. 6825-6828 (2002)