Elucidation of nano-flexoelectricity and creation of buckling memory devices

纳米柔性电学的阐明和屈曲存储器件的创建

基本信息

批准号：
21H04534
负责人：
澄川貴志
金额：
$ 27.54万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-05 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

令和4年度の研究実績は、以下のように纏めることができる。1．前年度、二重片持ち梁試験片によって得られた挙動が、フレクソエレクトリック現象に起因するものであることを特定するための試験手法を考案した。チタン酸バリウム（BaTiO3）単結晶で作製した試験片は、ナノサイズの試験部の端部に直交したカンチレバー部を設けたT字形状を有しており、ナノインデンテーション装置を用いてカンチレバーに異なる方向から負荷を与えることで、試験部に正負の曲げ変形を負荷できる。この手法であれば、試験部の初期状態の分極方向が不明であってもフレクソエレクトリシティの効果を検証することができる。試験前の試験部には長手方向に対して斜めに配置されたドメイン壁が存在しており、曲げ負荷を与えるとドメインが消失した。除荷を行うと、試験部の長手軸に対して反転したドメイン壁が現れた。続いて逆方向の曲げ負荷を与えると、同様にドメインが消失し、除荷によって再度反転したドメインが現れた。その後の繰り返し負荷によっても同様の結果が得られた。本結果より、曲げ負荷によるドメイン壁の反転（分極方向の反転）は、フレクソエレクトリシティの効果のよるものであることを特定した。2．前年度に引き続き、フェーズフィールド法解析の解析コードの整備を行い、実際にシミュレーションを実施してその正当性の検証を実施した。また、形状および曲げ負荷を考慮した解析の実現を図った。3．実験で得られた異なる方向の曲げ負荷のドメインスイッチング現象を基に、次年度に作製するバックリングメモリに用いる材料、素子構造及び作製手法について検討を行った。4．メモリ機能を確認するための圧電応答顕微鏡を導入した。

2020财年的研究成果可总结如下。 1.去年，我们设计了一种测试方法来确定双悬臂梁样品的行为是由挠曲电现象引起的。由钛酸钡（BaTiO3）单晶制成的测试件呈T形，悬臂部分与纳米尺寸测试部分的末端正交，并使用纳米压痕装置通过施加载荷将悬臂分成不同的形状。可以从两个方向对测试部分施加正向和负向弯曲变形。通过该方法，即使测试部分初始状态下的极化方向未知，也可以验证挠曲电的效果。试验前，存在相对于长度方向倾斜排列的磁畴壁，施加弯曲载荷时磁畴消失。卸载后，出现相对于测试部分的纵轴反转的畴壁。随后，当施加相反方向的弯曲载荷时，磁畴类似地消失，并且在卸载时，再次出现反转的磁畴。随后的重复加载也获得了类似的结果。从该结果可以看出，弯曲载荷引起的磁畴壁反转（极化方向反转）是由挠曲电效应引起的。 2.延续去年，我们开发了相场分析的分析代码，并进行了仿真验证其有效性。我们还尝试实现考虑形状和弯曲载荷的分析。 3．基于通过实验获得的不同方向弯曲载荷的域切换现象，我们研究了明年制造的屈曲存储器所使用的材料、元件结构和制造方法。 4.引入压电响应显微镜来确认记忆功能。