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Bi系非鉛圧電体薄膜の厚膜化とSiデバイス作製プロセスの確立

Bi基无铅压电薄膜的增厚及Si器件制备工艺的建立

基本信息

批准号：
11J09386
负责人：
安井伸太郎
金额：
$ 1.02万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2011
资助国家：
日本
起止时间：
2011 至 2012
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11J09386/
关键词：
圧電体薄膜強誘電体薄膜 MEMS デバイス化 Si基板

项目摘要

今年度初旬に計画した通りに研究を進めてきた。まずはプロセスに関して、ローカルエピタキシャル成長のための(111)SrRuO_3/(111)Pt/(111)Si基板をスパッタリング法を用いて作製した。この基板を用いて、ローカルエピタキシャル成長させた一軸配向Bi系圧電体薄膜を堆積させた。強誘電体材料は高圧相材料であるBi(Mg_<1/2>Ti_<1/2>)O_3、およびその固溶体Bi(Zn_<1/2>Ti_<1/2>)O_3-Bi(Mn_<1/2>Ti_<1/2>)O_3-BiFeO_3を用いた。XRDθ-2θパターンおよびX線極点図の結果より、堆積されたこれらの薄膜材料は基板の方位に沿って(111)軸に配向しており、また面内方向はランダムであった。これは作製した薄膜がローカルエピタキシャル成長している結果である。作製したSi基板上のこれらの薄膜について、圧電応答顕微鏡(PFM)を用いて、基板垂直方向の圧電特性d_<33>を測定した。このPFM測定にはAFMのZ-piezo信号を用いた歪電界曲線を用いた。その結果、Bi(Mg_<1/2>Ti_<1/2>)O_3、およびその固溶体Bi(Zn_<1/2>Ti_<1/2>)O_3-Bi(Mn_<1/2>Ti_<1/2>)O_3-BiFeO_3において40pm/vおよび75pm/Vであった。後者の材料の圧電特性は(111)SrRuO_3//SrTiO_3基板上に作製されたエピタキシャル薄膜の場合で150pm/V程度の圧電性を示したが、ローカルエピタキシャル膜の場合は半分程度の値となった。この理由はモルフォトロピック相境界の組成領域が、成長させる基板で異なる可能性がある、言い換えると内部の残留歪に敏感であり、異なる組成域を示す可能性が考えられる。事実、高圧合成法で作製された粉末の結晶構造解析の結果より、薄膜におけるモルフォトロピック相境界と粉末におけるそれは、異なる組成を示した。今後、カンチレバーおよびSAWデバイス用に加工した基板を用いて、上記で調査した特性を基に必要な組成・方位の薄膜を作製する予定である。

This year's plan is to make progress. (111) SrRuO_3/(111) Pt/(111) Si substrate is fabricated by using the method of crystal growth. The substrate is used for the deposition of Bi-based piezoelectric thin films with one axis alignment. The strong dielectric materials and high voltage phase materials are Bi (Mg_<1/2> Ti_<1/2>) O_3, Bi (Zn_<1/2> Ti_<1/2>) O_3-Bi (Mn_<1/2> Ti_<1/2>) O_3-BiFeO_3. XRD θ-2 θThe result of this is that the film is very thin. The thin film on the Si substrate was fabricated, and the voltage response micromirror (PFM) was used. The voltage characteristics in the vertical direction of the substrate were measured.<33>For this PFM measurement, AFM's Z-piezo signal and skewed electrical curves were used. Bi (Mg_<1/2> Ti_<1/2>) O_3, Bi (Zn_<1/2> Ti_<1/2>) O_3-Bi (Mn_<1/2> Ti_<1/2>) O_3-BiFeO_3, Bi (Mg_<1/2> Ti_<1/2>) O_3-BiFeO_3, Bi (Zn_<1/2> Ti_<1/2>) O_3-BiFeO_3, Bi (Zn_<1/2> Ti_<1/2>) O_3-BiFeO_3, Bi (Zn_<1/2> Ti_<1/2>) O_3-Bi (Mn_<1/2> Ti_<1/2>) O_3-BiFeO_3, Bi (Zn_<1/2> Ti_<1/2>) O_3-Bi (Zn_<1/2>) O_3-Bi (Mn_<1/2> Ti_<1/2> O The voltage-electric property of the latter material is similar to that of the (111) SrRuO_3//SrTiO_3 substrate, and the voltage-electric property is similar to that of the (111) SrRuO_3/SrTiO_3 substrate, and the voltage-electric property is similar to that of the (111) SrRuO_3/SrTiO_3 substrate. The reason for this is that the composition domain of the phase boundary is different from that of the substrate, and the possibility of the substrate being different from that of being different from that of the substrate being different from that of being different from that of the substrate being different from that of being different from that of The crystal structure analysis results of the powder prepared by the high-pressure synthesis method are shown in the table below. In the future, the substrate used for processing and the characteristics of the substrate are investigated, and the necessary composition and orientation of the film are determined.

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

シリコン基板上に作製したビスマス基圧電体膜の特性評価

硅衬底上铋基压电薄膜的特性评估

DOI：
发表时间：
2012
期刊：
影响因子：
0
作者：
T. Oikawa;S. Yasui;T. Watanabe;H. Yabuta;T. Fukui;and H. Funakubo;Hiroki Gima and Tsuyoshi Yoshitake;及川貴弘,安井伸太郎,真鍋直人,小林健,渡邉隆之,薮田久人,三浦薫,舟窪浩
通讯作者：
及川貴弘,安井伸太郎,真鍋直人,小林健,渡邉隆之,薮田久人,三浦薫,舟窪浩

新規正方晶Biペロブスカイト圧電体薄膜の作製と評価

新型四方Bi钙钛矿压电薄膜的制备与评价

DOI：
发表时间：
2011
期刊：
影响因子：
0
作者：
長田潤一;安井伸太郎;内田寛;舟窪浩
通讯作者：
舟窪浩

Growth of (111)-oriented BaTiO_3-Bi(Mg_<0.5>Ti_<0.5>)O_3 epitaxial films and their crystal structure and electrical property characterizations

(111)取向BaTiO_3-Bi(Mg_<0.5>Ti_<0.5>)O_3外延薄膜的生长及其晶体结构和电性能表征

DOI：
10.1063/1.4704384
发表时间：
2012
期刊：
J. Appl. Phys.
影响因子：
0
作者：
Hidenori Tanaka;Mohamed- Tahar Chentir;Tomoaki Yamada;Shintaro Yasui;Yoshitaka Ehara;Keisuke Yamato;Yuta Kashiwagi;Chua Ngeah Theng;Junling Wang;Soichiro Okamura;Hiroshi Uchida;Takashi Iijima;Satoshi Wada;Hiroshi Funakubo
通讯作者：
Hiroshi Funakubo

Fabrication of lead-free tetragonal ferroelectric films by MOCVD

MOCVD法制备无铅四方铁电薄膜

DOI：
发表时间：
2011
期刊：
影响因子：
0
作者：
Shintaro Yasui;Jun-ichi Nagata;Minoru K.Kurosawa;Hiroshi Funakubo
通讯作者：
Hiroshi Funakubo

Film Thickness Dependence of Ferroelectric Properties of (111)-Oriented Epitaxial Bi(Mg_<1/2>Ti_<1/2>)O_3 Films

(111)取向外延Bi(Mg_<1/2>Ti_<1/2>)O_3薄膜铁电性能的膜厚依赖性

DOI：
10.1143/jjap.51.09la04
发表时间：
2012
期刊：
Jpn. J. Appl. Phys.
影响因子：
0
作者：
Takahiro Oikawa;Shintaro Yasui;Takayuki Watanabe;Hisato Yabuta;Yoshitaka Ehara;Tetsuo Fukui;Hiroshi Funakubo
通讯作者：
Hiroshi Funakubo