外延Pt/ZrO₂/Si层中界面结构序列变化的机制

我们很高兴地宣布，我们的研究成果已发表于应用物理学领域的一流学术期刊《Japanese Journal of Applied Physics》。
该论文由I-PEX Piezo Solutions的一位研究人员担任第一作者，并与大阪大学及奈良科学技术大学（NAIST）合作完成。

智能手机、可穿戴设备、汽车及工业设备等电子设备已成为现代生活不可或缺的一部分。MEMS技术推动了这些设备在性能、微型化和功能方面的持续提升。在MEMS技术中，能够将电信号转换为机械运动、反之亦然的压电材料，因其在高灵敏度传感器、致动器及高频通信设备等领域的应用而备受关注。
然而，将高性能压电材料集成到硅衬底上仍然是一项重大挑战。由于压电材料与硅在晶体结构和原子排列上存在根本差异，因此难以实现高质量的晶体生长。为应对这一挑战， I-PEX Piezo Solutions 一直在开发一项专有的外延平台技术，该技术利用形成在硅衬底上的氧化锆（ZrO₂）和铂（Pt）薄膜作为生长功能材料的基础。

在本研究中，我们对Pt/ZrO₂/Si多层结构内的界面进行了原子尺度分析，并阐明了实现高质量晶体生长的机制。研究结果揭示，在氧化锆与铂的界面处形成了一层超薄反应层。该层起到“桥梁”的作用，能够调和两种材料之间的晶体结构差异，从而即使对于原本难以进行外延整合的材料组合，也能实现高质量单晶薄膜的生长。这一成果为基于压电薄膜的高性能MEMS器件的实际应用提供了重要的技术启示。此外， I-PEX Piezo Solutions可提供采用该技术的工业标准6英寸和8英寸硅晶圆，这不仅彰显了其在研发领域的潜力，也预示着其在未来大规模量产应用中的广阔前景。（KRYSTAL^® Wafer）

展望未来，我们将继续利用此次研究获得的知识，加速下一代器件的开发，包括压电MEMS传感器、致动器和射频滤波器。通过为“5G之后/6G”通信、物联网、汽车系统和医疗设备等应用提供更小、性能更高、功耗更低的器件，我们致力于推动技术创新和社会进步。

论文信息与链接
“Mechanism of the sequential interface structures changes in the epitaxial Pt/ZrO₂/Si”
Azusa N. Hattori, Osamu Nakagawara, Hidekazu Tanaka, Ken Hattori and Kenji Ogata
Japanese Journal of Applied Physics, 65 (2026) 165501.
Mechanism of the sequential interface structures changes in the epitaxial Pt/ZrO₂/Si – IOPscience
https://iopscience.iop.org/article/10.35848/1347-4065/ae86a3
注：该技术论文仅提供英文版本。