2016 Fiscal Year Annual Research Report
Nano-strained interfaces in nanocomposite ferroelectric films and the origin of their free polarization rotation
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15H02021
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
松本 祐司 東北大学, 工学研究科, 教授 (60302981)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 表面・界面物性 / ナノ相分離薄膜 / マルチフェロイクス / 確酸化物エレクトロニクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
（計画１）前年度に開発した同時蒸着PLD装置において、使用中にガルバノミラーを制御するインターフェイスボードが破損し、制御できなくなるトラブルが相次いだ。そのため，ミラー制御の方式を全面的に変更し、新たにインターフェイスボードを購入し、そのための制御プログラムを別に開発する計画変更を行なった。その間，従来の打ち分けによるPLD法を用いて，スピネルCoFe2O4(CFO)，および同型のNiFe2O4(NFO)とビスマス層状ペロブスカイト(BTFO)とのナノ相分離コンポジット薄膜を作製し，製膜温度に依存したBTFOの超周期構造をXRD，およびTEM観察により系統的に明らかにした。また、面直方向に分極軸成分を有するBTFO膜を作製するため、基板の配向面を(001)から(110)に変えてCFOとBTFOを共蒸着したところ、同様にナノ相分離膜が得られ、その面長方向の分極反転特性をPFMで評価した。その結果、CFOとBTFOの相分離界面がリーク電流パスとなることが電流応答AFM測定より明らかになり、CFO組成が増大するについて分極反転に必要な電圧が増大することが分かった。
（計画２）VAN薄膜の構造・応力の精密解析については，BTFOマトリックス中のCFOピラー密度を変化させて，CFOからの応力分布を計算した。その結果，実験系のピラー密度では，ピラー間のBTFOは，双方からの応力の影響を受け，ほぼBTFOマトリックス全体が応力効果により，新規強誘電相を示すことが確認され，PFM実験で，BTFOマトリックス全体でc分極ドメインが観察されたことと矛盾しない結果が得られた。
（計画４）物性評価で用いるPFM装置の立ち上げでは，新たに専用のAFM（島津製）を導入し，他のAFM測定実験と作業を分けることで，PFM測定の作業環境を充実させた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
前年度に開発した同時蒸着PLD装置において、使用中にガルバノミラーを制御するインターフェイスボードが破損し、制御できなくなるトラブルが相次いだ。そのため，ミラー制御の方式を全面的に変更し、新たにインターフェイスボードを購入し、そのための制御プログラムを別に開発する計画変更を行なったため。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初，同年度11月に同時蒸着PLD装置を用いた製膜を開始する予定であったが、前倒しで９月から再開することができたので、H29年度は遅れた実験計画分を取り戻すべく、例えば、PFMについては、その他の薄膜の表面観察実験との兼ね合いから、専用のPFMシステムを立ち上げ、物性評価の効率を向上が期待出来るので、全体的に研究を加速的に推進していく予定である。
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