2016 Fiscal Year Annual Research Report
| Project Area | Exploration of nanostructure-property relationships for materials innovation |
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| Project/Area Number |
25106002
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
松永 克志 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (20334310)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
阿部 真之 大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (00362666)
中村 篤智 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (20419675)
豊浦 和明 京都大学, 工学研究科, 准教授 (60590172)
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| Project Period (FY) |
2013-06-28 – 2018-03-31
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| Keywords | 異種材料界面 / 第一原理計算 / 走査プローブ顕微鏡 / 表面構造 / 点欠陥 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
(1)表面ナノ構造の原子レベル評価手法の開発：本プロジェクトで導入した表面ナノ構造制御装置を組み込んだAFM装置の開発を進め、観察条件および試料合成条件について検討した。とくに本年度は、AFM内のその場で製膜したTiO2（アナターゼ）の製膜条件を絞り込むとともに、同表面の再構成構造を観察することに成功した。
(2)安定表面ナノ構造の第一原理による探索：今年度は、ルチル型TiO2(110)表面上のPt吸着構造に対する還元効果を第一原理計算により検討した。その結果、Pt/TiO2界面では酸素空孔が形成されやすいことが判明し、その起源はPt-TiO2間の特殊な電子状態であることがわかった。一方、Ptに比べるとAu吸着では酸素空孔が形成されにくいことがわかった。
(3) 強誘電体界面の特異な電気特性の解明：強誘電体LiNbO3界面における転位構造と電気特性を明らかにした。転位のバーガースベクトルを系統的に変化させ、転位コアの構造を原子レベルで解析するとともに、SPMによる局所電気伝導測定も行った。その結果、バーガースベクトルを大きくすると、拡張した転位コア構造が形成され、局所的な電気伝導性が発現することがわかった。
(4) 固体イオニクスにおけるナノ構造解析：第一原理計算により固体イオニクス材料中のイオン伝導機構を調べた。とくに今年度は、機械学習を利用した解析手法の高度化に取り組み、昨年度の解析効率をさらに上回ることに成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本プロジェクトで開発したPLD/NC-AFM装置のTiO2への適用により、表面再構成構造を得ることができるようになった。観察構造の詳細な解析には、製膜時のプロセス条件の検討も必要だが、当初の予定通りに進んでいる。また、イオニクス材料のイオン伝導機構解析に機械学習を活用した取り組みでは、予想以上の効率化ができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
各課題とも進捗は順調と考えており、成果を取りまとめて公表していく。NC-AFMによる表面解析では適用事例を増やし、高分解能化を確立していく。また機能性セラミックスについては、機能発現機構の詳細な解析をさらに進めていく。
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