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https://hdl.handle.net/20.500.14094/0100503461
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2026-04-17
04:31 集計
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0100503461 (fulltext)
pdf
3.18 MB
9
メタデータ
ファイル出力
メタデータID
0100503461
アクセス権
open access
出版タイプ
Version of Record
タイトル
Layer configuration-driven phase engineering of Sol-Gel epitaxial Pb(Zr,Ti)O₃ thin films for high piezoelectricity on silicon substrate
著者
Kweon, Sang Hyo ; Kasatani, Kota ; Kanno, Isaku
ORCID
0000-0002-5564-1871
著者名
Kweon, Sang Hyo
著者名
Kasatani, Kota
著者ID
A0414
研究者ID
1000070346039
ORCID
0000-0003-3285-0918
KUID
https://kuid-rm-web.ofc.kobe-u.ac.jp/search/detail.html?systemId=a56f282d3260eea8520e17560c007669
著者名
Kanno, Isaku
神野, 伊策
カンノ, イサク
所属機関名
工学研究科
言語
English (英語)
収録物名
Acta Materialia
巻(号)
311
ページ
122162
出版者
Elsevier
刊行日
2026-06-01
公開日
2026-04-06
抄録
In this study, we investigate piezoelectric behavior of sol-gel derived epitaxial Pb(Zr,Ti)O₃ (PZT) thin films with hetero-layered (HL) configurations on Si substrates. HLx/y films are fabricated by stacking two PZT layers with the same or different Zr/Ti ratios, where x and y indicate the Zr contents of the first and second layers, respectively, and this bilayer sequence is repeated throughout the film. We examine HL52/52 (equal to single-composition-deposited film, SCD52), HL60/45, and HL45/60, which share almost identical average compositions, to investigate how the stacking sequence affects film properties. Furthermore, in-situ bias-resolved reciprocal space mapping (RSM) is employed to elucidate the electric-field-induced structural responses associated with their piezoelectric behavior. We extend our discussion to films with various layer configurations, where they are classified into four structural types; α-, β-, γ-, and δ-PZT. The effective transverse piezoelectric coefficient, |e31,f|, is evaluated under both positive and negative unipolar oscillations. A clear correlation is found between the crystal structure and the built-in electric field (BIEF) direction, which significantly influences |e31,f|. Notably, the highest |e31,f| values are found near the morphotropic phase boundary (MPB): HL45/60 achieves 15.9 C m⁻² under negative unipolar oscillation, while HL60/45 reaches 13.5 C m⁻² under positive unipolar oscillation. These results demonstrate that by tailoring the layer configuration, the piezoelectric response of sol-gel derived epitaxial PZT thin films can be effectively optimized.
キーワード
PZT thin film
Epitaxial growth
Hetero-layered
Sol-gel
piezoelectric property
Si substrate
カテゴリ
工学研究科
学術雑誌論文
権利
© 2026 The Author(s). Published by Elsevier Inc. on behalf of Acta Materialia Inc.
This is an open access article under the Creative Commons Attribution 4.0 International license
関連情報
DOI
https://doi.org/10.1016/j.actamat.2026.122162
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資源タイプ
journal article
ISSN
1359-6454
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eISSN
1873-2453
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助成情報
助成機関識別子
https://doi.org/10.13039/501100002241
助成機関名
国立研究開発法人科学技術振興機構
Japan Science and Technology Agency
研究課題番号
JPMJAP2312
研究課題名
強誘電体ルネッサンス:ペロブスカイトを凌駕する「第四世代材料」で実現するカーボンニュートラル
助成機関識別子
https://doi.org/10.13039/501100004921
助成機関名
Shanghai Jiao Tong University
助成機関識別子
https://doi.org/10.13039/501100010997
助成機関名
State Key Laboratory of Metal Matrix Composites
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