ピエゾＭＥＭＳの信頼性確保を目指した圧電体膜の結晶構造およびドメイン構造評価

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MEMS(Microelectro mechanical system)は、人間の脳を高度化したのがコンピュータだとすると、筋肉や五感（目、鼻、耳、触感）等を高度化するデバイスであり、安全で安心な社会構築に向けて非常に重要な技術である。圧電体を用いたMEMSは小型化に有利なことから、MEMSの本命技術といわれているが、実用化の例は必ずしも多くない。最大の問題は、圧電体を再現性良く作製することが非常に難しいことによっている。本研究では、圧電MEMSの性能を決定している圧電体のドメイン構造の制御および観察を行うことを目的としている。これまで行ってきた膜の特性劣化の機構を透過型電子顕微鏡やラマン分光法を駆使して解析し、その原因を突き止める。これによって、特性の劣化を引き起こす原因を明らかにした。振動を用いた発電に使用への期待がある水熱合成(K,Na)NbO3について、TEMによる解析を行ったところ、膜厚方向にKとNaの組成分布が存在することが明らかになった。これがバルクで観察される大きな圧電性のK/(K+Na)依存性が膜では観察されない原因であることを突き止めた。また、膜厚がナノメータオーダーのMEMSに適用の可能性にある(Zr,Hf)O2膜についても研究を行い、緻密な結晶化した膜が作製できていることを確認した。