（独）物質・材料研究機構と（独）科学技術振興機構は11月22日、代表的な機能性材料の一つであるペロブスカイト型酸化物の結晶薄膜を、安価なガラス基板上に自在に配向成長させる技術を開発したと発表した。ペロブスカイト型酸化物の応用開発を加速・拡大する成果で、次世代デバイス分野の技術革新が期待できるという。
■応用開発を加速・拡大する成果
ペロブスカイト型酸化物は、ペロブスカイト構造と呼ばれる結晶構造を持つ化合物で、チタン酸バリウムのような遷移金属化合物はその代表例。誘電性、強誘電性、圧電性、超電導性、巨大磁気抵抗などの特異な機能を示すことから、MEMS（センサー、アクチュエーター、電子回路などを集積化した微小機械要素部品）をはじめ各種の応用開発が進んでいる。
ただ、その特性は、結晶の方向や結晶性・配向度などに強く依存するため、薄膜の構造や結晶の配向度を精密に制御する必要があり、その作製はこれまで、構造のよく似た単結晶基板を用いてその上に結晶成長（エピタキシャル成長）させるという方法が用いられてきた。しかし、この方法は単結晶基板が高価で、サイズに制約があり、加工しにくいなどの欠点を抱えていた。
そこで研究チームは今回、単結晶基板のかわりに、それと同等な役割をする無機ナノシート（黒鉛のような層状化合物を、結晶構造の基本最小単位である層一枚ごとに剥離した、厚さがナノ（10億分の1）メートルレベルのシート）でガラス基板を覆い、その上に結晶薄膜を配向成長させるという技術に挑戦した。
これまでに合成した数十種類のナノシートの中から、成長させたい方位の構造に合ったナノシートを選択し、それを基板表面に隙間や重なりがないよう配列、ペロブスカイト型酸化物結晶薄膜を気相プロセスで堆積させ、目的の配向性を持った結晶薄膜を得た。
得られた薄膜は無配向の薄膜に比べて2倍以上の誘電性能を示し、この技術の有効性が実証できたという。
この技術を用いるとガラスやプラスチックなどを基板として利用でき、処理プロセスも安価で普遍性が高いため、重要な機能性材料であるペロブスカイト型酸化物の応用に技術革新をもたらすことが期待できるという。
