ブックタイトル日本結晶学会誌Vol55No5

概要

日本結晶学会誌Vol55No5

安井伸太郎,舟窪浩,坂田修身からなっている.今回用いた原料は使用温度がBi原料が70℃, Fe原料が90℃, Co原料が50℃であり,使用温度ではすべて液体である.各原料は別々の容器に入れられ,使用温度に保持される.キャリアガスによりバブリングすることで原料ガスを得た.これら原料ガスを含有したキャリアガスを混合した後反応室に供給し,加熱した基板に吹き付ける.この際,別系統で導入したO 2ガスと混合して酸化物薄膜を得る.基板には,種々の結晶方位が入手可能なSrTiO 3単結晶を用いた.圧電性などの電気特性の評価を行う場合のために,圧電体膜を作製する前に下部電極として導電性酸化物のSrRuO 3エピタキシャル膜をスパッタリング法により作製した.これらの基板上に約400 nmのBiCoO 3-BiFeO 3エピタキシャル薄膜を作製した.組成比は導入キャリアガス流量を制御することでコントロールした.薄膜の組成比は蛍光X線分析を用いて測定した.薄膜の002におけるPlan-viewマッピング（Omega-Psiロッキングカーブのマッピング）を図5に示す.作製した薄膜はCo量が増加するに従い,その結晶構造は菱面体晶から正方晶に変化することがわかる.菱面体晶の領域において, Co量に依存して構成されるドメインのチルト方向が変化することもわかる.ここで重要なのは,エピタキシャル薄膜を用いた場合には,バルクセラミックスと比較する際に,基板からの歪みの影響について言及しなければならないことである.その歪みの影響を調査するため,膜厚を変化させて作製した薄膜の組成と結晶構造の関係を図6に示す.菱面体晶のBiFeO 3に正方晶のBiCoO 3を固溶させていくと,膜厚によって挙動が異なるものの,結晶構造は菱面体晶から正方晶へと変化し,その中間には菱面体晶と正方晶が共存する組成が存在することがわかる.こうした3．BiCoO 3 -BiFeO 3エピタキシャル薄膜の構造評価8)-11)（100）SrTiO 3基板上に作製した膜厚約400 nmのFe/Co組成xを変化させた薄膜の004および204付近におけるX線逆格子空間マッピングを図4に示す.さらに作製した図5（100）c SrRuO 3//（100）SrTiO 3基板上に作製したxBiCoO 3-（1?x）BiFeO 3薄膜における002回折のPlan-viewマッピング.（Plan-view mappings at 002diffraction in xBiCoO 3-（1?x）BiFeO 3 thin filmsgrown on（100）SrRuO 3//（100）SrTiO 3 substrates.）図4（100）c SrRuO 3//（100）SrTiO 3基板上に作製したxBiCoO 3-（1?x）BiFeO 3薄膜における004回折付近（左図）および204回折付近（右図）のX線逆格子空間マッピング.（HRXRD-RSMs around 004（left）and 204（right）diffractions in xBiCoO 3-（1?x）BiFeO 3thin films grown on（100）c SrRuO 3//（100）SrTiO 3substrates.）（a, b）x＝0,（c, d）x＝0.16,（e, f）x＝0.22.図6（100）cSrRuO 3//（100）SrTiO 3基板上に作製したxBiCoO 3-（1?x）BiFeO 3薄膜における膜厚,組成および結晶構造の関係.（Relationships between film thickness,composition and crystal structure in xBiCoO 3-（1?x）BiFeO 3 thin films grown on（100）cSrRuO 3//（100）SrTiO 3 substrates.）298日本結晶学会誌第55巻第5号（2013）