超高結合ニオブ酸カリウム圧電薄膜の成長とその応用

超高结合铌酸钾压电薄膜的生长及其应用

• 批准号: 17360134
• 负责人: 中村 僖良
• 金额: $ 6.85万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17360134/
• 关键词: 圧電; 薄膜; KNbO_3; PLD; 強誘電体; 電気機械結合係数; ECR; 圧電膜

本研究は、高結合KNbO_3圧電結晶について、ECR酸素ビームとPLD(パルスレーザデポジション)を組み合わせた独自の方法により、高品質な単結晶膜をエピタキシャル成長させることを目指している。本年度の成果概要を以下に示す。1.Nd:YAGレーザ4倍波を用いるPLDにECR酸素ビームを組み合わせた膜成長法を採用して(110)MgOおよびSrTiO_3基板上に膜成長を行い、擬立方晶(001)配向のKNbO_3膜の成長に成功した。2.ECR酸素ビームを導入した場合と単なる酸素ガスを導入した場合について実験を行い、ECR酸素ビームが膜成長に有効であることを明らかにし、酸素圧力、ECRパワー、基板温度などの最適条件を求めた。また、膜の組成比をEDSにより調べた結果、ターゲット組成比K:Nbが1:1よりも2:1の場合の方がK/Nb【approximately equal】1.0の良い膜が得られることがわかった。3.X線ロッキングカーブ測定を行い、半値幅FWHMの膜厚依存性を明らかにした。4.ポールフィギュア測定により、膜がエピ成長していることを検証し、基板との面内方位関係を決定した。5.X線回折用高温アタッチメントを用いてKNbO_3結晶と基板の格子定数の温度による変化を調べるとともに、成長時および冷却する際の相転移点通過時における基板との格子定数の関係で決まる面方位との関係について考察した。6.参考のため、格子定数がほぼ同じBaTiO_3強誘電薄膜を同じ方法で作成・評価して比較検討した。7.膜の導電率を測定し、10^6Ωcmと比較的高いことがわかった。またD-Eヒステリシス曲線を測定し、強誘電性を確認した。8.薄膜の圧電性の評価を行い、超高周波厚み縦振動の電気機械結合係数k_tは約27%であることがわかった。9.相転移点付近でポーリングすることにより2種類の90°ドメインからなる有極性マルチドメインを形成し、その圧電特性などを調べて圧電性がエンハンスされることを明らかにした。

は of this research, as well as the combination of high KNbO_3 圧 electrocrystallization に つ い て, ECR acid ビ ー ム と PLD (パ ル ス レ ー ザ デ ポ ジ シ ョ ン) を group み close わ せ た の way alone に よ り, high-quality な 単 crystallization membrane を エ ピ タ キ シ ャ ル growth さ せ る こ と を refers し て い る. A summary of the achievements of this year を the following に shows す. Nd: YAG レ ー ザ 4 times wave を with い る PLD に ECR acid element ビ ー ム を group み close わ せ を た film growth method using し て (110) MgO style お よ び SrTiO_3 substrate に film growth line を い, quasi cubic (001) with your の KNbO_3 membrane の growth に success し た. 2. The ECR acid element ビ ー ム を import し た occasions と 単 な る acid element ガ ス を import し た occasions に つ い て be 験 を い, ECR acid element ビ ー ム が film growth に have sharper で あ る こ と を Ming ら か に し, acid pressure, ECR パ ワ ー, substrate temperature な ど の を optimum conditions for め た. ま の た, film than を EDS に よ り adjustable べ た results, タ ー ゲ ッ ト composition ratio K: Nb が 1:1 よ り も 2:1 の occasions の party が K/Nb (approximately equal 】 1.0 good の い membrane が must ら れ る こ と が わ か っ た. 3. X-ray ロッキ グカ グカ ブ ブ ブ is used to determine the を row ロッキ, half-amplitude FWHM <s:1> thickness dependence を, ら ら に た た. 4. ポ ー ル フ ィ ギ ュ ア determination に よ り, membrane が エ ピ growth し て い る こ と を 検 し, substrate と の in-plane orientation masato is determined を し た. 5. X-ray with high-temperature ア inflexion タ ッ チ メ ン ト を with い て KNbO_3 crystals と substrate の lattice constant temperature に の よ る variations change を adjustable べ る と と も に, grow お よ び cooling す when planning the event る の phase shift point by に お け る substrate と の lattice constant の masato is で definitely ま る surface bearing と の masato is に つ い て investigation し た. Number 6. Reference の た め, grid が ほ ぼ with じ BaTiO_3 strong electric film を lure で done with じ methods, evaluation of 価 し て compare beg し 検 た. 7. The <s:1> conductivity を of the membrane was measured by <s:1>, and the comparison of 10^6Ωcmと was higher than that of <s:1> とがわ とがわ った った. Youdaoplaceholder0 D-Eヒステリシス curve を determination of ヒステリシス, strong inductance を confirmation of <s:1> た. 8. Film の 圧 electrical の review 価 を い, ultra-high Zhou Bohou み 縦 の electric 気 mechanical vibration combination coefficient k_t は about 27% で あ る こ と が わ か っ た. 9. In planning point pay nearly で ポ ー リ ン グ す る こ と に よ り 2 kinds の 90 ° ド メ イ ン か ら な る polar マ ル チ ド メ イ ン を し, そ の 圧 electrical characteristics な ど を adjustable べ て 圧 electrical が エ ン ハ ン ス さ れ る こ と を Ming ら か に し た.

项目成果

ECR-PLD法によるKNbO_3膜およびBaTiO_3膜の作成と圧電特性の評価

ECR-PLD法制备KNbO_3薄膜和BaTiO_3薄膜及压电性能评价

• 发表时间: 2006
• 期刊: 日本学術振興会弾性波素子技術第150委員会資料
• 作者: Masato Watanabe;Yusuke Sakai;Eiki Hotta;伊藤重夫
• 通讯作者: 伊藤重夫

KNbO_345°X板への応力印加によるY板への変換

KNbO_345°通过对X板施加应力转换为Y板

• 发表时间: 2005
• 期刊: 日本学術振興会弾性波素子技術第150委員会資料
• 作者: Masato Watanabe;Yusuke Sakai;Eiki Hotta;伊藤重夫;中村僖良;小山博功;S.Ito;中村僖良
• 通讯作者: 中村僖良

KNbO_3結晶の交流電界による分極処理

交流电场对KNbO_3晶体的极化处理

• 发表时间: 2006
• 期刊: 圧電材料・デバイスシンポジウム2006
• 作者: Masato Watanabe;Yusuke Sakai;Eiki Hotta;伊藤重夫;中村僖良;小山博功
• 通讯作者: 小山博功

縦結合SMR型圧電薄膜フィルタの解析

纵向耦合SMR型压电薄膜滤波器分析

• 发表时间: 2006
• 期刊: 日本学術振興会弾性波素子技術第150委員会資料
• 作者: Masato Watanabe;Yusuke Sakai;Eiki Hotta;伊藤重夫;中村僖良
• 通讯作者: 中村僖良

Piezoelectric Properties of BaTiO_3 Thin Films Grown by ECR-PLD

ECR-PLD法生长BaTiO_3薄膜的压电性能

• 发表时间: 2005
• 期刊: Proc. 2005 IEEE Ultrasonics Symposium
• 作者: Masato Watanabe;Yusuke Sakai;Eiki Hotta;伊藤重夫;中村僖良;小山博功;S.Ito
• 通讯作者: S.Ito