2010 Fiscal Year Annual Research Report
| Project Area | Nano Materials Science for Atomic Scale Modification |
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19053002
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
山本 剛久 東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 准教授 (20220478)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
枝川 圭一 東京大学, 生産技術研究所, 准教授 (20223654)
杉山 正和 東京大学, 大学院・工学系研究科, 准教授 (90323534)
大西 剛 独立行政法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, MANA研究者 (80345230)
瀧川 順庸 大阪府立大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (70382231)
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| Keywords | ナノ機能元素 / 機能性薄膜 / 透過型電子顕微鏡 / 走査透過型電子顕微鏡 / 粒界 / 界面 |
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| Research Abstract |
本年度は、(1)SrMnO3薄膜の酸素空孔の原子構造解析、(2)フォトニック結晶の光バンドギャップ制御、(3)SrRuO3薄膜のSr/Ru比制御および(4)ジルコニア焼結体の水酸化物イオン伝導について研究を行った。(1)については、レーザーエネルギー密度を制御してSr/Mn比を制御したSrMnO3薄膜を作成し、薄膜中に導入される酸素欠陥の周期構造を走査透過型電子顕微鏡法により直接観察を行った。酸素空孔位置を直接同定するとともに、その第一近接陽イオン位置が酸素空孔によって変化することを見出した。(2)については、アモルファス構造であるにもかかわらず、フォトニックバンドギャップ(PBG)を形成する「フォトニック・アモルファス・ダイヤモンド」をマイクロ波領域のサイズで作製し、PBG形成を実証した。この成果はPhysical Review誌のeditorが選ぶ注目論文に選出された。また、金属、共有結合性結晶、イオン結晶等の種々の物質のパイエルス応力を転位の線張力モデルに基づいて導出し、h/b(h:すべし面間隔、b:バーガースベクトルの大きさ)値で整理した。多くのデータ点はPeierls-NabarroモデルとHuntingtonモデルの間に位置することが示された。(3)については、SrRuO3焼結体ターゲットを用いたPLD法によるエピタキシャル薄膜成長において、アブレーション条件に加え基板温度と酸素圧力を制御することによってSrRuO3はもとよりSr2RuO4、Sr3Ru2O7を作り分けることができることを見出した。(4)については、ジルコニアセラミックスの生体内を模擬した環境下における相安定性に及ぼす機能元素の影響についての検討を行った。添加した元素は結晶粒界に偏析し、酸素あるいは水酸化物イオンの拡散速度および結晶粒の拘束力という2つの相反する効果に影響することにより、相変態挙動が変化することが明らかになった。
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