Investigation of ferroelectric character in Wurtzite ferroelectrics using epitaxial films

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 18H01701
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 26020:Inorganic materials and properties-related
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: FUNAKUBO Hiroshi 東京工業大学, 物質理工学院, 教授 (90219080)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 清水 荘雄 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, 独立研究者 (60707587)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 酸化ハフニウム / 強誘電性 / 特性支配因子

Outline of Final Research Achievements

Stable ferroelectricity was observed for the films with 14-111 nm in thickness. Phase change temperature between tetragonal and orthorhombic phases shows large hysteresis. Field induced strain from tetragonal to orthorhombic phase was discovered. Sputtered film without heating shows good ferroelectric properties compatible to that of heat-treated one at 1000℃.

Free Research Field

無機材料科学　機能性薄膜

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

強誘電体の研究は、長年ぺロブスカイト構造とその関連構造の酸化物について主に行われてきたが、2011年に蛍石構造を有するHfO2基酸化物薄膜において強誘電性が見出された。しかし現有の強誘電体理論では説明できない点も多く、新たな理論の構築が待たれる状況にある。最大の課題は、蛍石強誘電体の強誘電特性の起源が解明されていないことにある。本研究は、研究代表者が世界で初めて作製に成功したエピタキシャル膜を用いて、蛍石構造強誘電体の特性支配因子を明らかにすることである。結晶構造やドメイン構造を制御する特性支配因子を解明することによって、従来の理論では説明できなかった蛍石構造強誘電体の強誘電性の起源に迫った。