Bi0.5Na0.5TiO3固溶体ベースとした電界チューナブルの作製

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チタン酸バリウム(BaTiO_3:BT)をベースとした高電界下で使用可能なチューナブルデバイス材料の固溶体候補として,本研究者はチタン酸ビスマスナトリウム(Bi_<0.5>Na_<0.5>TiO_3:BNT)に着目している.本研究では,電界チューナブル特性を有する周波数制御デバイスを可能とするBT-BNT系薄膜材料を合成することを目的とした.昨年度はナトリウムやビスマスが高温で蒸発しやすいことを考慮し,ゾルゲル法によりBNT含有量を低く設定した5mol%BNT含有BT(95BT-5BNT)薄膜を合成した.その結果,厚さ1μmを超える薄膜の合成に成功している.本年度は,同薄膜を用いて電気的特性評価ならびに電気光学特性評価を行った.電気的特性評価用の試料として,95BT-5BNT薄膜をPt/Si上に堆積させ上下電極を形成したものを用意した.また,サファイア上に同薄膜を堆積させ平面電極を形成して,電気光学特性を測定した.95BT-5BNT薄膜の比誘電率は低電界で80前後を示したものの,印加電界4kV/mm前後から誘電損失が急上昇した.SEM観察により膜中に直径1μm程度の空隙が散在していることが分かり,これがリークパスになっていると考えられる.電気光学特性について,空隙の有る膜であるにもかかわらず良好な電気光学特性を示し,その値は高い電気光学効果を有するチタン酸バリウムストロンチウム(Ba_xSr_<1-x>TiO_3:BST)の1/5程度であった.尚,BST薄膜は高電界下では使用できない.今後,95BT-5BNT薄膜の膜質を改善することで,同薄膜がBSTを超える電気光学効果を有し且つ耐高電圧を有する材料となることが期待できる.