2016 Fiscal Year Annual Research Report
“基板のクランプ効果による可逆配向スイッチング機構”を用いた巨大圧電体膜の創成
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15H04121
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
舟窪 浩 東京工業大学, 物質理工学院, 教授 (90219080)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
清水 荘雄 東京工業大学, 物質理工学院, 特任助教 (60707587)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 誘電体 / 圧電MEMS |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、研究代表者が見出した“基板のクランプ効果により可逆応答する配向スイッチング機構”を用いて、巨大圧電特性を有する膜を創成することである。
変位を阻害するため、否定的に捉えられてきた圧電体膜基板の“クランプ効果”を“配向をスイッチバックさせるための推進機構”として積極活用する。従来、圧電特性発現には電界に対しての結晶相の不安定性を利用した“相境界組成”が不可欠とされてきたが、これを用いることなく大きな圧電特性の発現を目指す。 さらに、これまで“相境界組成”は鉛元素なしでは作製できないと考えられており、圧電体の非鉛化は困難とされてきたが、新機構の導入により非鉛圧電体膜を実現する。本年度は以下の成果を得た。
１）SiおよびSrTiO3基板上にZr/(Zr+Ti)比を変化させて{100}配向したエピタキシャル膜を作製した。その結果、 (100)の体積分率が大きく、正方晶性が低いZr/(Zr+Ti)比の高い組成で、大きな圧電性が得られることが明らかになった。
２）非鉛圧電体として(Bi1/2K1/2)TiO3膜の作製を行い、(100)SrTiO3基板上に正方晶のエピタキシャル膜を作製することに成功した。さらに得られた膜は強誘電性を有し、その残留分極値は、膜の正方晶性から予想される自発分極値とおおよそ一致することを確認した。この成果によって、非鉛の強誘電体でもドメインスイッチングによる大きな圧電性発現の可能性が見いだされた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
非鉛圧電体の正方晶強誘電体の(Bi1/2K1/2)TiO3のエピタキシャル膜の作製に成功したことで、組成相境界を用いない大きな圧電性の発現が非鉛材料でも実現できる可能性がでてきた。
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| Strategy for Future Research Activity |
正方晶強誘電体の(Bi1/2K1/2)TiO3に(100)/(001)の両方の配向を導入し、ドメインスイッチングによる大きな圧電性発現を目指す。
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Research Products
(20 results)
