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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。

The reorientation of ferroelectric PbxZr1-xTiO3 (PZT) thin films and its influence on EO properties are discussed. This year, the following points are entered. The structure of the strong induction material is considered and the EO effect is re-determined. The difference in the orientation of the film can be compared with the difference in the structure of the film. The EO properties of PZT are different from those of PZT crystals. The results of this study are different from those of PZT crystals. The PZT film with the tetragonal crystal composition of x = 0.35 and the rhombohedral crystal composition of x = 0.7 was fabricated on the CaF2 (001) substrate. The EO characteristics of PZT films were evaluated, and the EO coefficients of PZT films with the same composition were determined. The EO coefficient of many literature values is higher than that of the theoretical prediction. The EO coefficient of many literature values is higher than that of the composition. The EO coefficient of many literature values is higher than that of many literature values. The previous year's results were analyzed in detail The measurement results of the voltage response micro-mirror include detailed analysis of the voltage amplitude and phase information, and clear analysis of the phase information of the voltage response micro-mirror The results of this study are as follows: 1. The change of the refractive index of the membrane is the result of the change of the refractive index of the membrane. 2. The purpose of this study is to achieve the goal of the membrane.