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機能性セラミックスのナノ界面制御による材料開発への貢献


目的と背景:一般に、セラミックス基板上に形成される薄膜の原子構造や電子構造は、膜と基板の間の界面構造に強く影響を受ける.そのため、透過電子顕微鏡を主体とする様々な解析技術を駆使して、界面および膜の構造と材料特性や材料挙動との関係を見出すことを目的としている.
また,界面構造と材料特性との関係を体系化することにより、所望の材料を設計・創製するための有用な指針を得ることを目指している。

1. 酸化物超電導薄膜とセラミックス基板との界面における原子構造や欠陥構造の理解

写真
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YBa2Cu3O7-y超電導薄膜とNdGaO3単結晶基板が完全に整合している領域の原子構造像


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シミュレーション計算による原子構造の理解


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界面に形成された転位網(結晶欠陥)により相互の格子面間隔の差を調整して安定構造を形成


界面において整合構造や転位網を形成することにより膜内部の結晶欠陥が大幅に減少

【謝辞】本研究は、超電導応用基盤技術研究体の研究として、新エネルギー産業技術総合開発機構(NEDO)の委託により実施したものである。
【引用論文】
1.菅原義弘、幾原雄一、北村 祐、平林 泉、日本金属学会誌、61,942(1997)
2.菅原義弘、齋藤智浩、鈴木敏之、楠美智子、平山 司、幾原雄一、マテリアルインテグレーション、12,39(1999)



2. 金属薄膜と半導体セラミックス基板との界面における結晶構造や優先方位関係の解明

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SiC単結晶基板に面心立方構造の金属Ti薄膜が成長する新事実を発見


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一般的な六方稠密構造のTiと並びSiCに対して高い格子整合性を有する面心立方構造のTi


SiCに対して高い格子整合性を有する面心立方Ti → 電界効果デバイスへの発展を示唆

【引用論文】
Y.Sugawara, N.Shibata, S.Hara, Y.Ikuhara, J.Mater,Res.,15,2121(200)

オリジナル技術:
高分解能透過電子顕微鏡法を主体とした異種界面における原子レベルでの結晶構造、欠陥構造の観察や独自開発したソフトウェアを用いた優先界面方位予測などの総合的な界面解析技術を保有している。

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