パルス光照射を用いた分極傾斜ナノ構造膜の作製手法創出

点击翻译按钮获取中文摘要

誘電体材料の高機能化手法として、異なる分極状態を持つ材料をナノ領域で人工的に複合化し、界面領域に分極傾斜構造を構築する方法が期待されている。本研究では、ナノ構造を含有した有機金属溶液を光照射によって結晶化し、膜中に分極傾斜構造を含有する薄膜形成プロセスを開発することを目的とする。BaTiO3ナノ粒子とアルカリNb系有機金属溶液を用いた分極傾斜構造膜の作製を実施した。昨年度までにナノ粒子を核膜の結晶化を達成し、分極傾斜構造を持つ薄膜の作製に成功したが、膜中の欠陥構造が原因で漏れ電流が大きく、正確な電気物性評価が困難だった。本年度は、光照射条件の最適化と元素ドーピングによって絶縁性を向上させ、漏れ電流の影響なく薄膜の強誘電性の評価を実現した。この成果をもとに、傾斜組成の異なる種々の構造薄膜を作製・物性評価し、異種材料ナノ粒子の含有が膜物性に及ぼす影響を明らかとした。一方で、ナノ粒子近傍の結晶構造が膜全体の電気物性に影響を及ぼす機構については未解明であることが今後の課題である。上記の未解明な機構を明らかにし、さらに電子状態計算を用いた分極傾斜構造の物性予測を実現に向けて、アルカリNb系材料の構造計算も引き続き実施した。多様な結晶構造をとりうるNb系ペロブスカイトの構造計算を効率化する目的で、機械学習を取り入れた材料物性計算を実施し、外部電場で引き起こされる結晶相変化の様子を調べた。電子状態計算によって得られた成果を中心に、対外的な発表も行っている。