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絶縁体-金属転移の電界制御を利用した量子細線・量子ドット作製とその物性研究

Research Project

Project/Area Number 17651063
Research Category

Grant-in-Aid for Exploratory Research

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Nanostructural science
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

渡部 行男  九州大学, 理学研究院, 教授 (40274550)

Project Period (FY) 2005 – 2006
Project Status Completed (Fiscal Year 2006)
Budget Amount *help
¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000)
Fiscal Year 2006: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Fiscal Year 2005: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000)
Keywords強誘電体 / 分極 / 表面 / 2次元電子 / 分域 / サイズ効果 / ナノ物性 / 反電界 / ナノ構造 / 量子閉じ込め / 量子ドット
Research Abstract

酸化物強誘電体は、10-50μC/cm^2程度の巨大な表面電荷を持つ。このため、表面に電極が無いと、その漏れ出し静電場のエネルギーが著しく大きく、分域を形成して小さくすると考えられている。これは、通常強誘電体が絶縁体と見なせるからである。しかし、静電エネルギーで分域が規定されるのなら、電極無しでは、常に分域形成が静電エネルギーで制限されることになる。この影響は、極薄化すると甚大で、応用上も重要な問題である。目的:申請者らは、このような巨大な電界があると、強誘電体の最表面は単純な絶縁体と見なせないと提案し、初期検証として高真空中でBaTiO_3の表面伝導を測定し、支持する結果を得たが、特に、国内では、外的要因によるものとと考えられ受け入れらていない。
報告者らは、試料、実験装置、実験方法を再検討して、従来の疑問の全てに答えられるような検討を行なうため、本科研費を申請した。即ち、本研究の目的は、強誘電体に特有な新しい電子系の有無を確立し、存在するならその普遍性を例示し、2次元性等の本質的性質をマクロ・ナノスケールの実験で解明することである。今年度は、代表的強誘電体BaTiO_3の表面伝導を、10^<-10>-10^<-11>torrという超高真空で測定可能な独自の測定システム様々な条件を変えて測定し、強誘電体分極による本質的表面伝導層が存在することを確定した。その過程で、従来不可能と考えられた電場による電極無しの領域が分極処理できることを確定した。走査型圧電顕微鏡と電位顕微鏡を超高真空原子間力顕微鏡に組み込み、この比較により研究を行なった(超高真空での動作は世界的にも殆ない)。

Report

(2 results)
  • 2006 Annual Research Report
  • 2005 Annual Research Report
  • Research Products

    (15 results)

All 2007 2005 Other

All Journal Article (14 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Surface Conduction on Poled BaTiO_3 Single Crystals in Ultra High Vacuum2007

    • Author(s)
      Yosuke Urakami, Mizuki Yamato, Yukio Watanabe
    • Journal Title

      Ferroelectrics 346

      Pages: 32-36

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Universality of Conductance Peak in Ferroeletric Phase Transition : Impurity Doped BaTiO_3 and (Pb(Zn_<1/3>Nb_<2/3>)O_3)_<0.92>(PbTiO_3)_<0.08>2007

    • Author(s)
      M.Yamato, D.Matsumoto, Y.Urakami, Y.Watanabe
    • Journal Title

      Ferroelectrics 346

      Pages: 110-113

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] PTCR-Like Property in Non-Equilibrium Nonlinear Conductance of Epitaxial BaTiO_3 Films2007

    • Author(s)
      Sigeru Kaku, Daisuke Matsumoto, Yukio Watanabe
    • Journal Title

      Ferroelectrics 347

      Pages: 145-149

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      2006 Annual Research Report
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    • Author(s)
      K.Yamada, S.Kaku, M.Yamato, D.Matsumoto, Y.Watanabe
    • Journal Title

      Ferroelectrics 347

      Pages: 137-139

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Electrical Conductivity of Insulating SrTiO3 and LaGaO3 at Phase Transitions2007

    • Author(s)
      D.Matsumoto, M.Yamato, Y.Urakami, Y.Watanabe
    • Journal Title

      Ferroelectrics (印刷中)

    • NAID

      130004661666

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      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Temperature-Induced Insulator-Conductor- Insulator Transitions and Conductance Oscillations in Epitaxial BaTiO3 Films2007

    • Author(s)
      Yukio Watanabe, Sigeru Kaku
    • Journal Title

      Ferroelectrics (印刷中)

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      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Quasi-Equilibrium Nature of Conductivity Peaking of BaTiO3 in Current-Time Characteristics2007

    • Author(s)
      Y.Watanabe, Mi.Yamato, Y.Urakami, D.Matsumoto
    • Journal Title

      Ferroelectrics (印刷中)

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      2006 Annual Research Report
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    • Author(s)
      Yukio Watanabe
    • Journal Title

      Ferroelectrics (印刷中)

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    • Author(s)
      Y.Watanabe
    • Journal Title

      Ferroelectrics (掲載決定)

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    • Author(s)
      S.Kaku, Y.Watanabe
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      Ferroelectrics (掲載決定)

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      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Conductance Peaking in Quasi-Equilibrium Ferroelectrics2007

    • Author(s)
      M Yamato, Y.Urakami, Y Watanabe
    • Journal Title

      Ferroelectrics (掲載決定)

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      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] The Relazation of Reproducible Resistance Modulations in a Au/(Pb,La)(Zr,Ti)O3/(La,Sr)2CuO4 Thin Film in High Temperatures2007

    • Author(s)
      K.Yamada, S.Kaku, M.Yamato, D.Matsumoto, Y.Watanabe
    • Journal Title

      Ferroelectrics (掲載決定)

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      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Microscopic derivation of free energy under electric field in ferroelectric and ferroelectric heterostructures containing : free carriers

    • Author(s)
      Y.Watanabe
    • Journal Title

      Ferroelectrics (発行予定)

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      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Spontaneous emergence of free carrier at phase transitions of insulating BaTiO_3 single crystals : experimental analyses

    • Author(s)
      M.Yamato, Y.Urakami, D.Matsmoto, H.Yoshioka, Y.Watanabe
    • Journal Title

      Ferroelectrics (発行予定)

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      2005 Annual Research Report
  • [Book] Physics of ferroelectric interface : an attempt for nanoferroelectric physics in "Ferroelectric Thin Films - Basic and Device Physics in Ferroelectric Thin Films for Memory Application -"2005

    • Author(s)
      Y.Watanabe
    • Total Pages
      21
    • Publisher
      Springer
    • Related Report
      2005 Annual Research Report

URL: 

Published: 2005-04-01   Modified: 2016-04-21  

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