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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

评估压电薄膜的晶体结构和畴结构，以确保压电MEMS的可靠性

基本信息

批准号：
12F02766
负责人：
舟窪浩
金额：
$ 1.47万
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：
2012
资助国家：
日本
起止时间：
2012-04-01 至 2015-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12F02766/
关键词：
MEMS 圧電体 Pb(Zr, Ti)O3 電界下測定劣化機構解明 Pb(Zr, Ti)0_3 Pb(Zr,Ti)O_3

项目摘要

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。

MEMS(Micro electrical mechanical system) is a very important technology for the development of human beings, such as human body, muscle, five senses (eyes, nose, ears, touch), etc. MEMS for voltage applications is advantageous for miniaturization, and MEMS technology is essential for practical applications. The biggest problem is the reproducibility of the voltage. It is very difficult to control it. This study is aimed at determining the performance of voltage MEMS. The mechanism of film characteristic deterioration is analyzed by transmission electron microscope and spectroscopy. The reasons for the deterioration of the characteristics are clear. Hydrothermal synthesis of (K,Na) NbO3, TEM analysis, and composition distribution of K and Na in the film thickness direction are expected to exist. The K/(K+Na) dependence of the voltage-dependent properties of the films was investigated. (Zr,Hf)O2 film is studied in the process of preparation, and the crystallization of the film is confirmed.