超格子構造シリカ薄膜における圧電および発光特性(圧電デバイス材料強誘電材料一般)

概要

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筆者らはスパッタリング法により形成したGe:SiO_2に分極処理を施すと、水晶と同等以上の圧電性が現れることを報告した。さらに、ゲルマニウムと同じ4価イオンとなるチタンやスズをドープしたシリカガラス(それぞれTi:SiO_2、 Sn:SiO_2と表記)薄膜においても圧電性が現れることが分かったが、4価のイオンをドープしたシリカガラスの圧電性は、時間とともに急激に消失し、1日〜1週間程度で殆ど消滅するという問題があった。今回、圧電性の保持・安定化を狙いとした薄膜構造について検討した。安定化の一法として、ゲルマニウム、チタン,スズの物性的な差異に着目し、これらの不純物ドープしたGe:SiO_2、Ti:SiO_2、Sn:SiO_2薄膜を各々数nm〜20nmの厚さで順番にかつ周期的に形成することによる人工格子構造を有するシリカ薄膜を提案する。この構造は、隣接層に移動した不純物イオンがピンニングされることにより、分極が維持され圧電性が安定化する。また、この薄膜は紫外線を照射することにより可視光を発光する現象もみられた。
社団法人電子情報通信学会の論文
2004-06-25