超小型電気光学デバイスの実現を目指した強誘電体薄膜のストレインエンジニアリング

旨在实现超小型电光器件的铁电薄膜应变工程

基本信息

批准号：
19J12654
负责人：
近藤真矢
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Okayama University (2020)Nagoya University (2019)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J12654/
关键词：
電気光学効果強誘電体薄膜ドメイン歪み

项目摘要

強誘電体のダイナミックかつ可逆的なドメインの再配向が電気光学（EO）効果に及ぼす影響を明らかにするために、強誘電体PbxZr1-xTiO3（PZT）薄膜のドメイン構造及びそのドメイン割合を薄膜に発生する歪みによって制御し、ダイナミックな電界下でのPZT薄膜の強弾性ドメインがEO特性に及ぼす影響を評価した。本年度は、以下の点で進捗があった。・強誘電体のドメイン構造を考慮してEO効果の再測定を行った。この実験から異なる配向の膜を対等に比較することが可能となり、ドメイン構造の影響を加味したEO応答が明らかになった。PZTのEO特性についてはバルク単結晶のデータが無く、本研究結果とシングルドメイン構造との比較ができていなかった。そこで、・CaF2(001)基板上で適切なバッファー層を用いることで、x = 0.35の正方晶組成及びx = 0.7の菱面体晶組成のシングルドメインPZT膜を作製した。これらのPZT膜のEO特性の評価を行い、同組成のシングルドメインPZTで初めてEO係数が明らかになった。また、これらの結果や理論予測の値と比較することで、これまでの多くの文献値のEO係数は、組成による内因的なEO効果の増大だけでは説明できず、外因的なEO効果の影響が非常に大きいことが示唆された。・前年度に得られた結果の解析をより詳細に行った。特に、圧電応答顕微鏡の測定結果から圧電振幅と位相の情報を詳細に解析することで、強弾性ドメインのドメインスイッチングの様相がより鮮明になった。このように、これらの研究結果は電場によって動的にドメインスイッチングを起こすことで、膜全体の屈折率が動的に変化し、EO効果が向上したことを示唆しており、本研究課題の目的を達成できたと考えている。

为了阐明铁电的动态和可逆领域重新定位对电气（EO）效应，域的结构和域的结构和域的比例，由在薄膜中，薄膜和薄膜的效应在薄膜和薄膜中的效应，pbxzr1-xtio3（pzt）薄膜受到薄膜和per的效应的控制，是薄膜的效应，以及persot的效应。评估。今年，在以下几点中取得了进展： - 考虑到铁电的域结构，对EO效应进行了重新测量。该实验使得可以在平等的基础上比较膜的不同方向，并揭示了EO响应考虑到域结构的影响。没有关于PZT的EO特性的批量单晶数据的数据，并且该研究的结果未与单个域结构进行比较。因此，通过在CAF2（001）底物上使用适当的缓冲层，制备了四方组成的单个域PZT膜，并制备了X = 0.7的菱形组成的四方组成和菱形组成。评估了这些PZT膜的EO特性，并首先在同一组成的单个域PZT中揭示了EO系数。此外，将这些结果与理论预测的值进行比较表明，仅由于组成而增加的内源性EO效应不能解释许多以前的文献值的EO系数，并且外源性EO效应的影响很大。 - 在上一年获得的结果的分析进行了更详细的范围。特别是，对压电响应显微镜测量结果的压电幅度和相位信息的详细分析使铁弹性域的域切换的出现更加清晰。因此，这些研究结果表明，由电场引起的动态域切换动态地改变了整个薄膜的折射率，从而改善了EO效应，我们相信实现了该研究主题的目标。

项目成果

期刊论文数量（8）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

エピタキシャルHfO2基強誘電体薄膜の電気光学特性

外延HfO2基铁电薄膜的电光特性

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
近藤真矢;志村礼司郎;舟窪浩;寺西貴志;岸本昭;山田智明
通讯作者：
山田智明

超音波TECHN

超声波技术

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
0
作者：
近藤真矢;山田智明;吉野正人;長崎正雅
通讯作者：
長崎正雅

AC Field Dependence of Electro-optic Property in Epitaxial Pb(Zr, Ti)O3 Thin Films

外延 Pb(Zr, Ti)O3 薄膜电光特性的交流场依赖性

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
S. Kondo;T. Yamada;M. Yoshino;and T. Nagasaki
通讯作者：
and T. Nagasaki

エピタキシャルPb(Zr, Ti)O3薄膜の配向及び晶系が電気光学特性に与える影響

取向和晶系对外延Pb(Zr,Ti)O3薄膜电光性能的影响

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
近藤真矢;山田智明;吉野正人;長崎正雅
通讯作者：
長崎正雅

Large impact of strain on the electro-optic effect in (Ba, Sr)TiO3 thin films: Experiment and theoretical comparison

DOI：
10.1063/1.5117218
发表时间：
2019-08
期刊：
Applied Physics Letters
影响因子：
4
作者：
S. Kondo;Tomoaki Yamada;A. Tagantsev;P. Ma;J. Leuthold;P. Martelli;P. Boffi;M. Martinelli;M. Yoshino;T. Nagasaki
通讯作者：
S. Kondo;Tomoaki Yamada;A. Tagantsev;P. Ma;J. Leuthold;P. Martelli;P. Boffi;M. Martinelli;M. Yoshino;T. Nagasaki