2002 Fiscal Year Annual Research Report

超高分解能走査型非線形誘電率顕微鏡法を用いた強誘電体中のドメイン構造の解析

Research Project

Project/Area Number	12134201
Research Institution	Tohoku University
Principal Investigator	長康雄東北大学, 電気通信研究所, 教授 (40179966)
Keywords	走査型非線形誘電率顕微鏡 / 原子分解能 / 温度可変型SNDM / 超高密度強誘電体記録
Research Abstract	強誘電体薄膜の物理現象をミクロに解明するには,原子・分子レベルまで解析可能な分解能を持つ強誘電体評価システムを用いた実験手法が必要である.そこで世界で最高分解能の強誘電分極評価技術である走査型非線形誘電率顕微(SNDM)を用いミクロなドメインや誘電特性とマクロな物性との関係を明らかにしてくこと目的とし,前半の2年では非線形誘電率顕微鏡の高分解能化高機能化を果たすことを目標にあげほぼその目的を達した. そこで後半の初年度である平成14年度の研究では13年度までに開発に成功した高性能なSNDMを用いミクロな強誘電物性を研究した.まずナノ・サイズ・次元の研究の一環として定比LiTaO_3及び一致溶融組成のLiTaO_3おける微小分極反転領域の生成に関する実験を行った.その結果,実記録密度で1.5Tbit/inch^2の面密度をもつナノドットアレイの作製に成功した.これは電気的に書き換え可能な記録としては世界最高の密度である.またナノ分極ドットの高速反転特性を調べ探針下でナノドメイン反転を行ってもナノセカンドオーダーの高速スイッチングが可能であることが明らかになった.更に本研究の発展形として,強誘電体高密度データストレージシステムの試作も行った. また,これらのナノドメインドットの反転過程を実時間で観測できるSNDMを開発し,分極と逆向きにパルスを印加しても,ナノ分極反転ドットが形成されるという新しい現象を発見した. 最後に非線形誘電率顕微鏡SNDMの高機能化として,温度可変型走査型非線形誘電率顕微鏡を開発し,BaTiO_3単結晶の相転移前後の線形・非線形誘電率分布のミクロな変化を計測し相転移点以上でも非線形誘電率が局所的に存在していることを明らかにした.

Research Products
(13 results)

All Other

All Publications (13 results)

[Publications] K.Matsuura: "Observation of ferroelectric nano-domains using scanning nonlinear dielectric imaging and piezoresponse imaging"Applied Surface Science. 188. 421-424 (2002)
[Publications] Koya Ohara: "Quantitative measurement of linear dielectric constant using scanning nonlinear dielectric microscopy with electro-conductive cantilever"Jpn.J.Appl.Phys.. 41-7B. 4961-4964 (2002)
[Publications] Hiroyuki Odagawa: "Nanoscale measurement techniques of three-dimensional ferroelectric polarization using scanning nonlinear dielectric microscopy"Ferroelectrics. 268. 149-154 (2002)
[Publications] Yasuo Cho: "Study on the periodically poled LiNbO_3 for high performance QPM devices using scanning nonlinear dielectric microscopy"Ferroelectrics. 273. 223-228 (2002)
[Publications] Yasuo Cho: "Study on surface layer formed on LiNbO3 single crystal using higher order nonlinear dielectric microscopy"Ferroelectrics. 269. 207-212 (2002)
[Publications] Noriaki Okazaki: "Development of scanning microwave microscope with high-throughput characterization of combinatorial dielectric materials"Applied Surface Science. 189. 222-226 (2002)
[Publications] Yasuo Cho: "Tbit/inch^2 Ferroelectric Data Storage Based on Scanning Nonlinear Dielectric Microscopy"Appl.Phys.Lett.. 81・23. 4401-4403 (2002)
[Publications] Koya Ohara: "Quantitative Measurement of Dielectric Properties Using Scanning Nonlinear Dielectric Microscopy with Electo-conductive Cantilever"Integrated Ferroelectrics. 50. 209-217 (2002)
[Publications] Yoshiomi Hiranaga: "NANO-SIZED INVERTED DOMAIN FORMATION IN STOICHIOMETRIC LiTaO3 SINGLE CRYSTAL USING SCANNING NONLINEAR DIELECTRIC MICROSCOPY"Integrated Ferroelectrics. 49. 203-209 (2002)
[Publications] Yasuo Cho: "Scanning Nonlinear Dielectric Microscopy -A high resolution tool for observing ferroelectric domains and nano-domain engineering -"Integrated Ferroelectrics. 50. 189-198 (2002)
[Publications] Kazuya Terabe: "Microscale to nanoscale ferroelectric domain and surface engineering of a near-stoichiometric LiNbO_3 crystal"Appl.Phys.Lett.. 82・3. 433-435 (2003)
[Publications] 長康雄: "非線形誘電率顕微鏡を用いたドメイン構造観察"機能材料. 22・12. 12-17 (2002)
[Publications] 長康雄: "走査型非線形誘電率顕微鏡による強誘電ドメインの観測"まてりあ. 41・12. 852-853 (2002)

2002 Fiscal Year Annual Research Report

超高分解能走査型非線形誘電率顕微鏡法を用いた強誘電体中のドメイン構造の解析

Principal Investigator

長 康雄 東北大学, 電気通信研究所, 教授 (40179966)

Research Products

[Publications] K.Matsuura: "Observation of ferroelectric nano-domains using scanning nonlinear dielectric imaging and piezoresponse imaging"Applied Surface Science. 188. 421-424 (2002)

[Publications] Koya Ohara: "Quantitative measurement of linear dielectric constant using scanning nonlinear dielectric microscopy with electro-conductive cantilever"Jpn.J.Appl.Phys.. 41-7B. 4961-4964 (2002)

[Publications] Hiroyuki Odagawa: "Nanoscale measurement techniques of three-dimensional ferroelectric polarization using scanning nonlinear dielectric microscopy"Ferroelectrics. 268. 149-154 (2002)

[Publications] Yasuo Cho: "Study on the periodically poled LiNbO_3 for high performance QPM devices using scanning nonlinear dielectric microscopy"Ferroelectrics. 273. 223-228 (2002)

[Publications] Yasuo Cho: "Study on surface layer formed on LiNbO3 single crystal using higher order nonlinear dielectric microscopy"Ferroelectrics. 269. 207-212 (2002)

[Publications] Noriaki Okazaki: "Development of scanning microwave microscope with high-throughput characterization of combinatorial dielectric materials"Applied Surface Science. 189. 222-226 (2002)

[Publications] Yasuo Cho: "Tbit/inch^2 Ferroelectric Data Storage Based on Scanning Nonlinear Dielectric Microscopy"Appl.Phys.Lett.. 81・23. 4401-4403 (2002)

[Publications] Koya Ohara: "Quantitative Measurement of Dielectric Properties Using Scanning Nonlinear Dielectric Microscopy with Electo-conductive Cantilever"Integrated Ferroelectrics. 50. 209-217 (2002)

[Publications] Yoshiomi Hiranaga: "NANO-SIZED INVERTED DOMAIN FORMATION IN STOICHIOMETRIC LiTaO3 SINGLE CRYSTAL USING SCANNING NONLINEAR DIELECTRIC MICROSCOPY"Integrated Ferroelectrics. 49. 203-209 (2002)

[Publications] Yasuo Cho: "Scanning Nonlinear Dielectric Microscopy -A high resolution tool for observing ferroelectric domains and nano-domain engineering -"Integrated Ferroelectrics. 50. 189-198 (2002)

[Publications] Kazuya Terabe: "Microscale to nanoscale ferroelectric domain and surface engineering of a near-stoichiometric LiNbO_3 crystal"Appl.Phys.Lett.. 82・3. 433-435 (2003)

[Publications] 長 康雄: "非線形誘電率顕微鏡を用いたドメイン構造観察"機能材料. 22・12. 12-17 (2002)

[Publications] 長 康雄: "走査型非線形誘電率顕微鏡による強誘電ドメインの観測"まてりあ. 41・12. 852-853 (2002)

長康雄東北大学, 電気通信研究所, 教授 (40179966)

[Publications] 長康雄: "非線形誘電率顕微鏡を用いたドメイン構造観察"機能材料. 22・12. 12-17 (2002)

[Publications] 長康雄: "走査型非線形誘電率顕微鏡による強誘電ドメインの観測"まてりあ. 41・12. 852-853 (2002)