Design of ferroelectric domain structure for independent control of piezoelectricity and electricity

压电电独立控制的铁电畴结构设计

• 批准号: 21H01616
• 负责人: 白石 貴久
• 金额: $ 11.15万
• 依托单位: Kumamoto University (2022-2023)Tokyo Institute of Technology (2021)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01616/
• 关键词: 圧電特性; 誘電特性; ドメイン構造; その場測定; (K,Na)NbO3基膜; 組成拡張; 圧電性; 誘電性; 低温成膜; マルチスケール解析

当該年度では、作製した(K,Na,Li)(Nb,Ta)O3膜に対して温度と電界を変化させた際の構造変化を調査することで、電気特性に対するドメインの寄与を調査した。電界を印加したＸ線その場観察を実施することで、3種類のドメインに起因した回折ピークが変化していることを観測した。特に、分極軸が電界印加方向に向いているドメインにおいて大きなピークシフトが観測された。しかし、鉛系圧電体膜で報告されている各ドメインの体積分率変化は明瞭に観測されなかった。熱処理により自己分極状態を解消すると、電界印加に対する回折ピーク位置や面積強度の変化も異なっており、既往研究で報告されている電界印加によるドメインスイッチングが観測された。これより、低温合成による自己分極状態が印加電界に対するドメインの動きに影響していると考えられる。さらに、ラマン分光による電界印加測定を試みたが、優位は変化を観測することはできなかった。自己分極した(K,Na)NbO3膜に対して温度を変えながら電気特性を測定した。その結果、レイリー則に従った変化をしており、分極状態によってその変化が異なることが分かった。以上の結果より、トレードオフの関係を脱するには、ドメイン構造の制御、特に分極状態を創り出すことが重要であると分かった。

在今年，我们通过研究了我们制造的（K，Na，li）（NB，TA）O3膜时，我们研究了域对电性能的贡献。通过使用施加电场进行原位观察，可以观察到由三个结构域引起的衍射峰发生了变化。特别是，在极化轴正朝向场施用方向面向的域中观察到了巨大的峰值变化。但是，在基于铅的压电膜中报告的每个域的体积分数变化尚未清楚地观察到。当通过热处理消除自动极化状态时，衍射峰位置和面积强度相对于电场的应用而变化，如先前的研究所报道，通过电场施加的域切换。因此，人们认为，低温合成引起的自偏态态会影响域相对于施加的电场的运动。此外，尽管我们尝试使用拉曼光谱法测量施加的电场，但我们无法观察到优势的变化。自偏（K，Na）NBO3膜的电气特性在更改温度时测量。结果表明，这些变化是根据瑞利定律进行的，并且根据极化状态而有所不同。从上述结果中可以看出，要摆脱权衡关系，控制域结构，尤其是创建两极分化状态很重要。

项目成果

水熱法を用いてキュリー温度以下で(001), (110), および(111)SrTiO3 基板上合成し たエピタキシャル(Bi,K)TiO3 薄膜のドメイン構造

采用低于居里温度的水热法在 (001)、(110) 和 (111)SrTiO3 衬底上合成的外延 (Bi,K)TiO3 薄膜的域结构。

• 发表时间: 2021
• 作者: 窪田るりか;舘山明紀;伊東良晴;白石貴久;黒澤実;舟窪浩
• 通讯作者: 舟窪浩

Film thickness dependence of ferroelectric properties in polar-axis-oriented epitaxial tetragonal (Bi,K)TiO3 films prepared by hydrothermal method

• DOI: 10.1063/5.0084170
• 发表时间: 2022-03
• 期刊: AIP Advances
• 影响因子: 1.6
• 作者: Rurika Kubota;Akinori Tateyama;T. Shiraishi;Yoshiharu Ito;M. Kurosawa;H. Funakubo

Effect of film thickness on piezoelectric vibrator using hydrothermally synthesized epitaxial (K0.88Na0.12)NbO3 film

水热合成外延(K0.88Na0.12)NbO3薄膜的膜厚对压电振子的影响

• DOI: 10.35848/1347-4065/ac8046
• 发表时间: 2022
• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics
• 影响因子: 1.5
• 作者: Tateyama Akinori;Ito Yoshiharu;Shiraishi Takahisa;Kurosawa Minoru;Ishikawa Mutsuo;Funakubo Hiroshi
• 通讯作者: Funakubo Hiroshi

水熱合成法で作製した(K,Na)NbO3厚膜の 振動 特性及び 発電 特性 の膜厚依存性

水热合成法制备(K,Na)NbO3厚膜的振动特性和发电特性的膜厚依赖性

• 发表时间: 2021
• 作者: 舘山 明紀;伊東 良晴;白石 貴久;折野 裕一郎;黒澤 実;舟窪 浩
• 通讯作者: 舟窪 浩

水熱合成法で作製した(K,Na)NbO3膜 の 圧電特性における方位依存性

水热合成(K,Na)NbO3薄膜压电性能的取向依赖性

• 发表时间: 2021
• 作者: 舘山 明紀;伊東 良晴;白石 貴久;折野 裕一郎;黒澤 実;舟窪 浩
• 通讯作者: 舟窪 浩