2002 Fiscal Year Annual Research Report
同位体元素置換により誘起された強誘電性の動的発現機構の解明
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14340086
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
辻見 裕史 北海道大学, 電子科学研究所, 助教授 (20113673)
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| Keywords | 量子常誘電体 / 酸素同位体置換 / 光散乱実験 / 音響フォノン / 光学フォノン / SrTi^<18>O_3 / ソフト化 |
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| Research Abstract |
量子ゆらぎ(零点振動)のため、0K近傍でも電気分極が揃った状態(強誘電相)を実現できず、電気分極がバラバラな状態(常誘電相)のままでいる量子常誘電体と呼ばれる物質がある。典型的な例がSrTiO_3である。最近SrTiO_3の酸素^<16>Oをその同位体^<18>Oで置換したSrTi^<18>O_3(STO18)が相転移温度T_c=422K以下で強誘電性を示すことが報告された。本研究の目的は、この強誘電性の動的発現機構をフォノンの立場から解明することである。本年度はSrTi(^<18>O_χ^<16>O_<1-χ>)_3で置換率がχ=0.53(STO18-53)とχ=0.86(STO18-86)の試料で音響フォノンと光学フォノンを光散乱実験で測定した。結果は次の通りである。
(1)Tc以上で2重に縮退しているc_<44>横波音響フォノンとEg対称性光学フォノンの縮退がTc以下でとけていることから、強誘電性相転移がTcでまさに起こっていることを実証した。
(2)Eu対称性の光学フォノンがソフト化(Tcに向かって周波数が減少する現象)していることを初めて見いだした。このことから、このフォノンがSTO18の強誘電性相転移を引き起こすと結論づけた。
(3)STO18-53とSTO18-86との違いはEu対称性の光学フォノンの周波数にあり、Tcでそれぞれ約100cm^<-1>と約200cm^<-1>と決定した。このフォノンが強誘電性相転移を引き起こすとすると、Lyddane-Sachs-Teller関係からSTO18-53の静的誘電率がSTO18-86のものに比べて大きくなければならない。実際、静的誘電率の測定は、それを支持している。
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[Publications] H.HASEBE: "Brillouin Scattering Study of Ferroelectric SrTi(^<18>O_χ^<16>O_<1-χ>)_3"Ferroelectrics. 272. 39-44 (2002)
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[Publications] T.YAGI: "Isotropically Induced Ferroelectric Phase Transition in SrTi^<18>O_3 Studied by Brillouin and Raman Scattering"Ferroelectrics. 266. 153-163 (2002)
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[Publications] T.YAGI: "Brillouin and Raman scattering study of the isotopically induced ferroelectric phase transition of SrTi^<18>O_3"Physica B. 316-317. 596-599 (2002)
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[Publications] M.YAMAGUCHI: "Brillouin Scattering Study of the Broad Doublet in Isotoically Exchanged SrTiO_3"Physical Review B. B65. 172102-1-172102-4 (2002)
