2017 Fiscal Year Research-status Report
短パルスナノビームX線回折によるリラクサー強誘電体のナノ構造ダイナミクス計測
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16K05017
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| Research Institution | Nagoya City University |
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Principal Investigator |
青柳 忍 名古屋市立大学, 大学院システム自然科学研究科, 准教授 (40360838)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | リラクサー強誘電体 / 時分割X線回折 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、リラクサー強誘電体の巨大な誘電・圧電応答の微視的発現機構を理解するために、短パルスナノビーム放射光を用いた微小領域時分割X線回折により、リラクサー強誘電体のナノ領域の交流電場下構造ダイナミクスをリアルタイム計測する。29年度は、リラクサー強誘電体Pb(Mg1/3Nb2/3)0.7Ti0.3O3のナノ構造歪みの空間分布をナノビームX線回折により計測し、更にその直流電場に対する応答を調べた。実験は大型放射光施設SPring-8のビームラインBL13XUにて行なった。Pb-LIII端近傍のX線を位相ゾーンプレートにより集光して、試料に照射した。X線ビームサイズは500nm程度である。試料表面上のX線照射位置を変化させながら004ブラッグ反射の3次元回折像を順次測定することで、回折像の2次元マッピングを行った。ブラッグ反射の回折像には明らかな試料位置依存性が観測され、それらは不均一な強誘電ドメインの分布や構造歪みの分布と関連するものと考えられた。得られた不均一なナノ構造の電場強度依存性を調べるため、直流電場下でのナノビームX線回折実験を行なった。試料に印加する直流電場強度を変化することで、回折像の空間分布の電場強度依存性を計測した。測定の結果、試料表面の位置によって回折像およびその電場強度依存性に違いが観測された。この結果は、空間的に不均一な電場応答をするナノサイズの強誘電ドメインの存在を裏付ける。今後、実験データの詳細な解析と微視的構造モデルによる解釈を進めるとともに、交流電場下のナノビーム時分割X線回折により、この強誘電ナノドメインの電場下構造ダイナミクスを計測する。
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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
リラクサー強誘電体Pb(Mg1/3Nb2/3)0.7Ti0.3O3に対してナノビームX線回折実験を行い、本研究で目標の1つとしていた、空間不均一なナノ構造歪みを計測することに成功した。更に直流電場下のナノビームX線回折実験も遂行し、圧電変形および分極反転に伴うナノ領域の構造の変化を検出することにも成功した。
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度は、まず28年度に得られた実験データの詳細な解析により、ナノ領域の構造歪みの空間分布の定量的な評価と、それを説明する微視的な構造モデルの構築を目指す。そのために、実験データを解析するための各種アプリケーションの開発も行なう。それと並行して、交流電場下のナノビーム時分割X線回折により、ナノ領域の電場下構造ダイナミクスを計測する。実験は大型放射光施設SPring-8のビームラインBL13XUにて行なう。高速X線チョッパーにより取出した数kHzの短パルスX線を位相ゾーンプレートにより集光して、試料に照射する。短パルスX線と同期した交流電場を試料に印加する。X線パルスに対する交流電場の遅延時間を変化することで、交流電場下のナノ領域の回折パターンの時間変化を追跡する。更に、X線照射位置を順次変化することで、交流電場下のナノ構造ダイナミクスの試料位置依存性を明らかにする。それにより、ナノ構造ダイナミクスの観点から、リラクサー強誘電体のバルクの電場応答特性の発現機構の解明に迫る。
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Research Products
(3 results)
