強誘電体薄膜の圧電特性評価

点击翻译按钮获取中文摘要

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。