強誘電体薄膜の圧電特性評価

铁电薄膜的压电性能评价

• 批准号: 11750270
• 负责人: 眞岩 宏司
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Shonan Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 2000
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-11750270/
• 关键词: 強誘電体薄膜; 走査型プローブ顕微鏡; マイクロアクチュエーター; (Pb,La)TiO_3; Pb(Zr,Ti)O_3; 圧電特性; 化学溶液塗布法; PbZrO_3; ダブルビームレーザー干渉計

多元スパッタリングにより作製した(Pb,La)TiO_3(PLT)薄膜の電界誘起歪みを走査型プローブ顕微鏡(SPM)とダブルビームレーザー干渉計により評価した。電気的特性(分極、比誘電率)から電界誘起歪みを計算した。測定結果と計算結果は定性的な一致をみた。Laを17%置換した試料では典型的な歪みのヒステリシスである蝶型のループが得られた。全般的に歪みのループ形状は分極ヒステリシスの形状を反映したものとなっていることがわかる。Laを22%置換した試料では、電界に対して線型に応答する細いループが得られた。また、ここで示した薄膜の圧電定数と電気的特性からの計算結果が比較的良い一致をみたことは、今回使用したような薄膜では単結晶シングルドメインと同様な状況すなわち非180度ドメインの回転が歪みに寄与しない状況が起きていることを示している。また、SPMの圧電振動モード測定を化学溶液塗布法(CSD)により作製したPb(Zr,Ti)O_3(PZT)薄膜について行った。分極反転疲労した試料を微小領域ごとに測定したところ、疲労前と変化ない圧電ヒステリシスループを描く「健康な」領域と、分極が固定化され、外部電界を加えても圧電定数の符号が変化しない「病んだ」領域に分かれることが分かった。これは分極反転疲労がミクロに見ると平均的に劣化する現象ではなく、劣化した領域が統計的に増えていく過程であることを示している。また、ここで得られた結果は、強誘電体不揮発メモリのセルサイズに下限があることを示している。その他、得られた結果としては、CSDで作製したPbZrO_3(PZ)薄膜における電界誘起相転移の観測、AlドープTINのバリア材料としての特性評価、CSDで作製したMnもしくはNbを添加したBi_4Ti_3O_<12>薄膜の特性評価、がある。

Electro-induced polarization of (Pb,La)TiO_3(PLT) thin films by multi-dimensional polarization microscopy (SPM) and polarization measurement Electric characteristics (polarization, specific inductivity) are calculated from electric field induction. The results of measurement and calculation are consistent. La 17% replacement of the sample is typical of the butterfly type. The shape of the whole picture is different from the shape of the picture. La 22% replacement of the sample, the electrical field, the linear type of the sample, and the results. The calculation results of the voltage constant and electrical characteristics of the thin film are in good agreement with each other. The thin film is used in the same condition. The temperature of the film is not 180 degrees. The temperature of the film is not 180 degrees. In addition, SPM piezoelectric vibration sensor measurements are performed on Pb(Zr,Ti)O_3(PZT) thin films prepared by chemical solution coating (CSD). The polarization of the sample is measured in the small field, and the polarization of the sample is measured in the "healthy" field. The polarization of the sample is immobilized. The external electrical field is added to the "sick" field. The phenomenon of polarization and average degradation is reflected in the statistical process of degradation. The result is that the strong dielectric does not emit light. The results show that CSD has been used to prepare PbZrO_3(PZ) thin films. The phase shift induced by the electric field has been measured. The properties of Al_2O_3 (PZ) thin films have been evaluated. CSD has been used to prepare Mn thin films with Nb addition<12>.

项目成果

H.Maiwa et al.: "Measurement of Piezoelectric Displacements of Pb(Zr,Ti)O_3 Thin Films Using a Double-Beam Interferometer"Japanese Journal of Applied Physics. 38・9B. 5402-5405 (1999)

H. Maiwa 等人：“使用双束干涉仪测量 Pb(Zr,Ti)O_3 薄膜的压电位移”日本应用物理学杂志 38・9B 5402-5405 (1999)。

H.Maiwa and N.Ichinose: "Measurement of Electric-Field-Induced Displacements in (Pb,La)TiO_3 Thin Films Using Scanning Probe Microscopy."Jpn.J.Appl.Phys.. 39・98. 5403-5407 (2000)

H.Maiwa 和​​ N.Ichinose：“使用扫描探针显微镜测量 (Pb,La)TiO_3 薄膜中的电场引起的位移”。Jpn.J.Appl.Phys.. 39・98 (2000) ）

J.A.Christman,S-H.Kim,H.Maiwa, et al..,: "Spatial Variation of Ferroelectric Properties in Pb(Zr_<0.3>,Ti_<0.7>)O_3 Thin Films Studied by Atomic Force Microscopy."J.Appl.Phys.. 87・11. 8031-8034 (2000)

J.A.Christman、S-H.Kim、H.Maiwa 等人：“通过原子力显微镜研究 Pb(Zr_<0.3>,Ti_<0.7>)O_3 薄膜中铁电特性的空间变化。”J.Appl。物理.. 87・11. 8031-8034 (2000)