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新奇強誘電体材料ペロブスカイト型酸窒化物エピタキシャル薄膜の合成および物性評価

Research Project

Project/Area Number 12J08258
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Functional materials/Devices
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

岡 大地  東京大学, 大学院理学系研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2012-04-01 – 2015-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2014)
Budget Amount *help
¥2,700,000 (Direct Cost: ¥2,700,000)
Fiscal Year 2014: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2013: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2012: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywordsペロブスカイト / 酸窒化物 / エピタキシー / 薄膜 / 強誘電性 / 電気伝導性 / エピタキシャル薄膜 / 圧電応答顕微鏡
Outline of Annual Research Achievements

本年度は前年度に得た知見を基に物質設計を行い、窒素プラズマ支援パルスレーザー堆積(NPA-PLD)法を用いてペロブスカイト型酸窒化物(ABO2N)薄膜のエピタキシャル合成および得られた薄膜の構造・物性評価を行った。AサイトとBサイトを占めるカチオン種を目的に合わせて選択し、酸窒化物の電気特性理解の深化を目的とした。
前年度から継続して行っているSrTaO2Nエピタキシャル薄膜の研究に関しては、圧電応答顕微鏡による強誘電性領域の微細観察、第一原理計算による相安定性の評価、LCRメーターを用いた誘電率測定、高温X線回折による相転移挙動の観察といったこれまでの成果を統合し、学術誌および学会で発表した。
SrTaO2N薄膜を対象とした研究を通して提案した構造制御手法を実験的に証明するためにAサイトのSrをイオン半径の小さいCaで部分置換し、圧縮歪みの大きさが異なる一連の薄膜を合成した。得られた薄膜を偏光X線吸収分光により評価すると歪みの量に応じて窒素のサイト占有率が変化しているのが観察された。さらに、透過型電子顕微鏡を用いたより直接的な観察にも成功した。以上の結果は窒素の配列が確かに圧縮歪みを用いて制御できることを示している。
また、前年度までの研究において電極材料として有望視していたSrNbO2Nの電気伝導機構を詳細に調査した。窒素導入によるランダムポテンシャルの形成が示され、また、付随する効果として低温領域で正の巨大磁気抵抗効果を発見した。
試料品質の問題で物性測定が困難であった酸窒化物材料に関して、以上のような基礎的に重要なデータを得たことは本研究分野における大きな進展であると言える。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2014 Annual Research Report
  • 2013 Annual Research Report
  • 2012 Annual Research Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2015 2014 2013 Other

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (5 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] ペロブスカイト型酸窒化物SrTaO2Nの強誘電性とアニオン配列2015

    • Author(s)
      岡大地、廣瀬靖、長谷川哲也
    • Journal Title

      固体物理

      Volume: 50 Pages: 21-31

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Possible ferroelectricity in perovskite oxynitride SrTaO2N epitaxial thin films2014

    • Author(s)
      D. Oka, Y. Hirose, H. Kamisaka, T. Fukumura, K. Sasa, S. Ishii, H. Matsuzaki, Y. Sato, Y. Ikuhara, and T. Hasegawa
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 4 Issue: 1 Pages: 4987-4987

    • DOI

      10.1038/srep04987

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Stress stabilization of a new ferroelectric phase incorporated into SrTaO2N thin films2014

    • Author(s)
      W. Zhu, H. Kamisaka, D. Oka, Y. Hirose, A. Leto, T. Hasegawa, and G. Pezzotti
    • Journal Title

      Journal of Applied Physics

      Volume: 116 Issue: 5

    • DOI

      10.1063/1.4891981

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Heteroepitaxial Growth of Perovskite CaTaO_2N Thin Films by Nitrogen Plasma-Assisted Pulsed Laser Deposition2014

    • Author(s)
      D. Oka, Y. Hirose, T. Fukumura & T. Hasegawa
    • Journal Title

      Crystal Growth & Design

      Volume: 14 Issue: 1 Pages: 87-90

    • DOI

      10.1021/cg401176j

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Lithium ion battery peformance of silicon nanowires with carbon skin2014

    • Author(s)
      T. D. Bogart, D. Oka, X. Lu, M. Gu, C. Wang & B. A. Korgel
    • Journal Title

      ACS Nano

      Volume: 8 Issue: 1 Pages: 915-922

    • DOI

      10.1021/nn405710w

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] High-Mobility Electron Conduction in Oxynitride : Anatase TaON2013

    • Author(s)
      A. Suzuki, Y. Hirose, D. Oka, S. Nakao, T. ukumura, S. Ishii, K. Sasa, H. Matsuzaki, & T. Hasegawa
    • Journal Title

      Chemistry of Materials

      Volume: 26 Issue: 2 Pages: 976-981

    • DOI

      10.1021/cm402720d

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Control of Anion Arrangement in d0 Perovskite Oxynitrides with Epitaxial Strain2014

    • Author(s)
      D. Oka, Y. Hirose, H. Kamisaka, T. Fukumura and T. Hasegawa
    • Organizer
      2014 MRS Fall Meeting
    • Place of Presentation
      Boston, Massachusetts
    • Year and Date
      2014-12-01
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] エピタキシャル歪みによるペロブスカイト型酸窒化物SrTaO2Nのアニオン配列制御2014

    • Author(s)
      岡大地、廣瀬靖、神坂英幸、福村知昭、長谷川哲也
    • Organizer
      2014年第75回応用物理学会秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      北海道大学(北海道)
    • Year and Date
      2014-09-18
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Nb系ペロブスカイト型酸窒化物薄膜の電気輸送特性2014

    • Author(s)
      岡 大地
    • Organizer
      2014年第61回応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      青山学院大学相模原キャンパス(神奈川県)
    • Year and Date
      2014-03-18
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Dielectric Properties of d^0 Perovskite Oxynitride ATaO_2N Epitaxial Thin Films2013

    • Author(s)
      岡 大地
    • Organizer
      E-MRS 2013 SPRING MEETING
    • Place of Presentation
      Strasbourg, France
    • Year and Date
      2013-05-27
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Dielectric properties of perovskite oxynitride epitaxial thin films2013

    • Author(s)
      岡 大地
    • Organizer
      American Physical Society March Meeting 2013
    • Place of Presentation
      Baltimore, Maryland, USA
    • Year and Date
      2013-03-19
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Remarks] 酸窒化物で初めて強誘電体的な挙動を観察

    • URL

      http://www.jst.go.jp/pr/announce/20140516/

    • Related Report
      2014 Annual Research Report

URL: 

Published: 2013-04-25   Modified: 2024-03-26  

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