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フラストレーションによるリラクサー薄膜の巨大誘電特性

由于挫败而导致弛豫薄膜具有巨大的介电特性

基本信息

批准号：
16J03132
负责人：
範滄宇
金额：
$ 0.83万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-04-22 至 2018-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、緩和型強誘電体PMN-PTがもつ特異な巨大強誘電特性の発現メカニズムを解明するために、薄膜試料に存在する残留応力に着目し、その相安定性及び電気特性に与える影響について解析する事を目的としている。本年度では、以下の項目について研究を行った。・PMN-PT薄膜中の残留応力が相安定性に及ぼす影響薄膜中の残留応力の影響を調査するために、組成変調させた超格子薄膜の堆積による格子ミスマッチの影響と、種々の基板上に堆積させた単層膜における熱膨張係数の影響を解析した。PMN-0.9PT(単層膜では正方相)層と異なる組成を持つ層を交互に積層させた超格子薄膜では、格子ミスマッチが充分小さい試料では、単層膜と同様の90°ナノドメイン構造を形成するのに対し、格子ミスマッチの増加に伴いドメイン構造の消失が確認され、PMN-0.9PT層のc/a比の減少が確認された。更に格子ミスマッチを増加させた試料では、各層の界面にミスフィット転位が導入され、歪み解放によりPMN-0.9PT層のc/a比が元の正方相に近い値まで復元される事が明らかとなった。基板種を変更させた試料では、熱膨張係数の増加と共に面外方向の格子面間隔が膨脹する事が明らかとなった。この格子面間隔の増加と、基板の格子定数の間には相関が確認されなかった。これらは、PMN-PT薄膜に印加される残留応力が基板との熱膨張係数差に依存しており、MPB組成のシフトに影響を及ぼすことを示唆する。・PMN-PT薄膜における構造変化が電気特性に及ぼす影響透過電子顕微鏡を用いた解析では、PMN-PT薄膜のMPB組成近傍に特異な2相共存組織を確認している。電気特性測定により、この特異な組織の出現に伴い残留分極が極大値を示す事が確認された。これより、緩和型強誘電体の薄膜試料では、基板との熱膨張係数差を用いた残留応力制御によって、強誘電特性の向上が期待される。

This study is aimed at explaining the effects of residual stress on phase stability and electrical properties of PMN-PT thin film samples. This year, the following projects were carried out: Investigation of residual stress in PMN-PT thin films and its influence on phase stability and thermal expansion coefficient of thin films deposited on substrates with different compositions PMN-0.9PT(single-layer film) layers with different compositions are alternately laminated on superlattice films with sufficiently small lattice structures. The formation of 90° lattice structures with the same structure in single-layer films is confirmed. The decrease in c/a ratio of PMN-0.9PT layers is confirmed. In addition, the interface of each layer is introduced, and the c/a ratio of the PMN-0.9PT layer is increased. The increase of thermal expansion coefficient of the substrate and the increase of lattice spacing in the out-of-plane direction are obvious. The increase of the lattice spacing and the correlation between the lattice spacing of the substrate are confirmed. The residual stress of PMN-PT film depends on the thermal expansion coefficient difference of substrate and MPB composition. PMN-PT thin film structure changes on the electrical characteristics and effects of electron microscopy analysis, PMN-PT thin film MPB composition near the specific two-phase blue shift structure confirmed The electrical characteristics of the sample were determined by the method of "residual polarization" and "maximum polarization". The thin film samples of mild ferroelectric materials are expected to exhibit high dielectric properties due to residual stress control and thermal expansion coefficient difference of the substrate.

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）

Effect of elastiv fields on phase stability in the vicinity of MPB composition in PMN-PT superlattice thin films

弹性场对 PMN-PT 超晶格薄膜中 MPB 成分附近相稳定性的影响

DOI：
发表时间：
2016
期刊：
影响因子：
0
作者：
Cangyu Fan;Takanori Kiguchi;Akihiro Akama;Toyohiko J. Konno
通讯作者：
Toyohiko J. Konno

PMN-PT超格子薄膜中の弾性場が結晶構造に及ぼす影響

PMN-PT超晶格薄膜弹性场对晶体结构的影响

DOI：
发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
0
作者：
Fan Cangyu;Kiguchi Takanori;Shiraishi Takahisa;Akihiro Akama;Konno Toyohiko J.
通讯作者：
Konno Toyohiko J.

Effect of Local Strain State on MPB Composition in PMN-PT Superlattice Film

PMN-PT超晶格薄膜中局部应变状态对MPB成分的影响

DOI：
发表时间：
2016
期刊：
影响因子：
0
作者：
Cangyu Fan;Takanori Kiguchi;Akihiro Akama;Toyohiko J. Konno
通讯作者：
Toyohiko J. Konno

透過電子顕微鏡によるPMN-PT薄膜中の弾性場が組成相境界に与える影響の解析

透射电子显微镜分析 PMN-PT 薄膜弹性场对成分相界的影响

DOI：
发表时间：
2016
期刊：
影响因子：
0
作者：
Mohammad Saadatfar;Hiroshi Takeuchi;Vanessa Robins;Nicolas Francois and Yasuaki Hiraoka;竹内博志;範滄宇,木口賢紀,白石貴久,赤間章裕,今野豊彦
通讯作者：
範滄宇,木口賢紀,白石貴久,赤間章裕,今野豊彦

Atomic-resolution analysis for the effects of heat treatment temperatures on the growth of chemically-ordered regions in Pb(Mg1/3Nb2/3)O3 thin films

热处理温度对Pb(Mg1/3Nb2/3)O3化学有序区域生长影响的原子分辨率分析