• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

ヘテロ界面を利用した強誘電ドメイン構造制御手法の創出

Research Project

Project/Area Number 11J06837
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Inorganic materials/Physical properties
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

北中 佑樹  東京大学, 先端科学技術研究センター, 特別研究員(PD)

Project Period (FY) 2011 – 2014-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2013)
Budget Amount *help
¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000)
Fiscal Year 2013: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2012: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2011: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywords強誘電体薄膜 / ドメイン構造制御 / 極性材料 / 自発分極 / 結晶構造解析 / オゾン雰囲気 / 圧電応答顕微鏡 / パルスレーザー堆積 / 圧電性 / 誘電性 / 単結晶 / 結晶成長 / 格子欠陥 / 第一原理計算
Research Abstract

1. 放射光を用いたBi系強誘電体のドメイン反転挙動解明 :
強誘電体のバルク単結晶や単結晶薄膜において、電界によるドメイン反転挙動を理解することはデバイス応用上極めて重要である。対象物質である(Bi1/2Na1/2)TiO3(以後BNT)において、高エネルギー放射光を用いた結晶構造解析手法を応用し、分極反転挙動を評価した結果、BNT単結晶は非180°の分極回転を伴う、多段階の分極反転機構を持つことが明らかとなった。この非180°回転を制御することが、BNT系材料の分極構造制御に重要であると結論した。
2. オゾン雰囲気下成膜によるBi系強誘電体薄膜の高特性化
昨年度に引き続き、オゾン雰囲気下におけるBNT薄膜作製の条件最適化を行い、高品質なエピタキシャル薄膜の作製を達成した。無極性・導電性基板上にオゾン中で作製したBNT薄膜は、酸素中で得られた薄膜より優れた分極特性を示した。Bi係単結晶育成において結晶高機能化に高い効果を示す高酸化性雰囲気が、薄膜作製プロセスにおいても有効であることを実証した。
3. 分極ヘテロ界面の形成と特性評価
極性・半導体性を有する基板にBaTiO3(BT)強誘電体をオゾン雰囲気下PLD法で堆積し、強誘電体/極性材料ヘテロ構造を作製することに成功した。得られたヘテロ構造の電気特性を評価した結果、電場軸方向に大きく偏った特性が得られた。この結果は、ヘテロ界面に特異な電場が形成され、特定方向の分極を持つドメイン構造がBT結晶中で安定化されることを示している。ヘテロ界面の分極不連続性に由来する電場環境を利用して、従来にないドメイン構造制御が可能となることが期待される。

Strategy for Future Research Activity

(抄録なし)

Report

(3 results)
  • 2013 Annual Research Report
  • 2012 Annual Research Report
  • 2011 Annual Research Report
  • Research Products

    (27 results)

All 2014 2013 2012 2011

All Journal Article (8 results) (of which Peer Reviewed: 7 results) Presentation (19 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Non-180° polarization rotation of ferroelectric (Bi0.5Na0.5) TiO3 single crystals under electric fields2014

    • Author(s)
      Yuuki Kitanaka, Ken Yanai, Yuji Noguchi, Masaru Miyayama, Yutaka Kagawa, Chikako Moriyoshi, Yoshihiro Kuroiwa
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 89 Issue: 10

    • DOI

      10.1103/physrevb.89.104104

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Crystal Structural Analyses of Ferrielectric Tetragonal (Hi1/2Na1/2) TiO3-7%BaTiO3 Powders and Single Crystals2013

    • Author(s)
      Yuuki Kitanaka, Motohiro Ogino, Kiyotaka Hirano, Yuji Noguchi, Masaru Miyayama, Yutaka Kagawa, Chikako Moriyoshi, Yoshihiro Kuroiwa, Shuki Torii, Takeshi Kamiyama
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 52 Issue: 9S1 Pages: 09KD01-09KD01

    • DOI

      10.7567/jjap.52.09kd01

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Synchrotron radiation analyses of lattice strain behaviors for rhombohedral Pb(Zn<sub>1/3</sub>Nb<sub>2/3</sub>)O<sub>3</sub>&ndash;PbTiO<sub>3</sub> single crystals under electric fields2013

    • Author(s)
      Yuuki Kitanaka, Yuji Noguchi, Masaru Miyayama, Yutaka Kagawa, Chikako Moriyoshi, Yoshihiro Kuroiwa, Hironori Fujisawa, Masaru Shimizu
    • Journal Title

      Journal of the Ceramic Society of Japan

      Volume: 121 Issue: 1416 Pages: 632-637

    • DOI

      10.2109/jcersj2.121.632

    • NAID

      130004480188

    • ISSN
      1348-6535, 1882-0743
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Synchrotron Radiation Analyses of Domain Switching and Lattice Strain Behaviors for Ferroelectric (BiO. 5NaO. 5)Ti03 Single Crystals under Electric Fields2013

    • Author(s)
      Yuuki Kitanaka, et al.
    • Journal Title

      Ferroelectrics

      Volume: (印刷中)(掲載確定) Issue: 1 Pages: 1-7

    • DOI

      10.1080/00150193.2012.741915

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Elastic and Piezoelectric Properties of High-Quality Ferroelectric Bi4Ti3012 Single Crystals2012

    • Author(s)
      Yuuki Kitanaka, et al.
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 51 Issue: 9S1 Pages: 09LD08-09LD08

    • DOI

      10.1143/jjap.51.09ld08

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Clamping of 90° Domain Walls in Bi-Based Ferroelectric Single Crystals2012

    • Author(s)
      Yuuki Kitanaka, et al
    • Journal Title

      Transactions of the Materials Research Society of Japan

      Volume: 37 Pages: 69-72

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 高圧酸素下溶融引き上げ法による高品質ビスマス系強誘電体単結晶の育成2011

    • Author(s)
      北中佑樹, ほか
    • Journal Title

      セラミックス

      Volume: 46 Pages: 667-672

    • NAID

      10030200633

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Journal Article] High-Performance Ferroelectric Bi0.5Na0.5TiO3 Single Crystals Grown by Top-Seeded Solution Growth Method under High-Pressure Oxygen Atmosphere2011

    • Author(s)
      Yuuki Kitanaka, et al
    • Journal Title

      Ferroelectrics

      Volume: 414 Issue: 1 Pages: 24-29

    • DOI

      10.1080/00150193.2011.577291

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Electric-Field-Induced Ferroelectric-Ferrielectric Phase Transition in (Bi1/2Na1/2) TiO3-BaTiO3 Single Crystals2013

    • Author(s)
      北中佑樹, 平野聖尭, 荻野元裕, 小口岳志, 野口祐二, 宮山 勝, 香川豊, 森吉千佳子, 黒岩芳弘, 鳥居周輝, 神山 崇
    • Organizer
      第23回日本MRS年次大会
    • Place of Presentation
      横浜市開港記念会館(横浜市)
    • Year and Date
      2013-12-09
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 放射光X線回折を用いたPb系・Bi系強誘電体単結晶の電場応答解析2013

    • Author(s)
      北中佑樹, 小口岳志, 野口祐二, 宮山 勝, 香川 豊, 森吉千佳子, 黒岩芳弘
    • Organizer
      日本電子材料技術協会第50回秋期講演大会
    • Place of Presentation
      日本セラミックス協会ビル(東京都新宿区)
    • Year and Date
      2013-11-08
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Electrical Properties and Domain Structures for Single-Crystal Thin Films of Ferroelectric (Bi1/2Na1/2) TiO3 Grown under Ozone Atmosphere2013

    • Author(s)
      Yuuki Kitanaka, Yuji Noguchi, Masaru Miyayama, Yutaka Kagawa
    • Organizer
      The 2013 JSAP-MRS Joint Symposia
    • Place of Presentation
      同志社大学京田辺キャンバス(京都市)
    • Year and Date
      2013-09-19
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 正方晶系(Bi1/2Na1/2) Tl03-BaTi03単結晶の分極反転挙動2013

    • Author(s)
      北中侑樹, 小口岳志, 野口祐二, 宮山 勝, 香川 豊, 森吉千佳子, 黒岩芳弘, 鳥居周輝, 神山 崇
    • Organizer
      第74回応用物理学会秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      同志社大学京田辺キャンパス(京都市)
    • Year and Date
      2013-09-19
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Pb系・Bi系強誘電体単結晶における電界誘起歪み特性と結晶構造解析2013

    • Author(s)
      北中佑樹, 小口岳志, 野口祐二, 宮山 勝, 香川 豊, 森吉千佳子, 黒岩芳弘, 鬼柳亮二, 木村宏之
    • Organizer
      日本セラミッククス協会第26回秋季シンポジウム
    • Place of Presentation
      信州大学 長野キャンパス(長野市)
    • Year and Date
      2013-09-05
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] (Bi1/2Na1/2) TiO3-BaTiO3強誘電・圧電単結晶の電界誘起歪み特性と結晶構造解析2013

    • Author(s)
      北中佑樹, 平野聖尭, 荻野元裕, 小口岳志, 野口祐二, 宮山 勝, 香川 豊, 森吉千佳子, 黒岩芳弘
    • Organizer
      第30回強誘電体応用会議
    • Place of Presentation
      コ一プイン京都(京都市)
    • Year and Date
      2013-05-22
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] オゾン雰囲気下における(B11/2Na1/2)T103強誘電体単結晶薄膜の作製と特性評価2013

    • Author(s)
      北中佑樹、 ほか
    • Organizer
      日本セラミックス協会2013年年会
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2013-03-18
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Enhancement of Piezoelectric Properties for Bi-Based Ferroelectric Crystals with Dense 90° Domain Structures2012

    • Author(s)
      Yuuki Kitanaka, et al.
    • Organizer
      International Union of Materials Research Societies - International Conference on Electronic Materials 2012
    • Place of Presentation
      横浜
    • Year and Date
      2012-09-24
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Bi系強誘電体におけるドメインエンジニアリングと強弾性ドメインの圧電応答2012

    • Author(s)
      北中佑樹、 ほか
    • Organizer
      日本セラミックス協会第24回秋季シンポジウム
    • Place of Presentation
      名古屋
    • Year and Date
      2012-09-21
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 強誘電ドメイン壁における圧電応答の解析2012

    • Author(s)
      北中佑樹、 ほか
    • Organizer
      第73回応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      松山
    • Year and Date
      2012-09-12
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Effects of 90° domain walls on piezoelectric properties of ferroelectric Bi4Ti3012 and PbTi032012

    • Author(s)
      Yuuki Kitanaka, et al.
    • Organizer
      11th International Symposium on Fcrroic Domains and Micro- to Nanoscopic Structures & 11th Russia/CIS/Baltic/Japan Symposium on Ferroelectricity
    • Place of Presentation
      エカテリンブルク、 ロシア
    • Year and Date
      2012-08-22
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Domain Engineering for Enhanced Piezoelectric Properties of Bi4Ti3012 Single Crystals2012

    • Author(s)
      Yuuki Kitanaka, et al.
    • Organizer
      21st International Symposium on Applications of Ferroelectrics & 11th European Conference on Applications or Polar Dielectrics & 4th Conference Piezoresponse Force Microscopy and Nanoscale Phenomena in Polar Materials
    • Place of Presentation
      アヴェイロ、 ポルトガル
    • Year and Date
      2012-07-13
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Bi4Ti3012およびBaT103強誘電体単結晶におけるドメインエンジニアリング2012

    • Author(s)
      北中佑樹、 ほか
    • Organizer
      第29回強誘電体応用会議
    • Place of Presentation
      京都
    • Year and Date
      2012-05-25
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 高品質Bi4Ti3O12強誘電体単結晶におけるドメインエンジニアリング2012

    • Author(s)
      北中佑樹, ほか
    • Organizer
      第59回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2012-03-16
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Influences of 90゜Domain walls upon Piezoelectric Properties of Bi4Ti3O12 Single Crystals2011

    • Author(s)
      北中佑樹, ほか
    • Organizer
      第21回日本MRS学術シンポジウム
    • Place of Presentation
      神奈川
    • Year and Date
      2011-12-21
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 高品質Bi4Ti3O12単結晶の圧電特性およびドメイン構造の影響2011

    • Author(s)
      北中佑樹, ほか
    • Organizer
      第31回エレクトロセラミックス研究討論会
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2011-10-28
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Bi層状構造強誘電体単結晶の圧電特性に及ぼすドメイン構造の影響2011

    • Author(s)
      北中佑樹, ほか
    • Organizer
      日本セラミックス第24回秋季シンポジウム
    • Place of Presentation
      北海道
    • Year and Date
      2011-09-07
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Ferroelectric Properties and Domain Clamping in High-Quality Bi4Ti3O12 Single Crystals grown under High-Pressure Oxygen Atmosphere2011

    • Author(s)
      Yuuki Kitanaka, et al
    • Organizer
      The 20th IEEE International Symposium on Applications of Ferroelectrics-International Symposium on Piezoresponse Force Microscopy & Nanoscale Phenomena in Polar Materials
    • Place of Presentation
      バンクーバー、カナダ
    • Year and Date
      2011-07-25
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] ビスマス系強誘電・圧電性結晶における格子欠陥制御と高機能化2011

    • Author(s)
      北中佑樹, ほか
    • Organizer
      粉体粉末冶金協会平成23年度春季大会
    • Place of Presentation
      東京(招待講演)
    • Year and Date
      2011-05-30
    • Related Report
      2011 Annual Research Report

URL: 

Published: 2011-12-12   Modified: 2024-03-26  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi