2017 Fiscal Year Research-status Report
チタン酸ストロンチウム薄膜を曲げて誘起される強誘電性の探求
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16K13668
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
中島 伸夫 広島大学, 理学研究科, 准教授 (90302017)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 酸素欠損 / 曲げ応力 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
チタン酸ストロンチウム（以下、STO）は、全温度範囲にわたって安定な常誘電体である。近年、「STO板状結晶を曲げると強誘電性が現れる」という報告が高インパクト雑誌にも掲載されている。しかしながら、期待される電気分極は極めて小さいため、バルク単結晶での強誘電性の真偽は定かでない。申請者は、自発的に丸まって曲げ応力が加わっている「100 nm STO/20 μmホウケイ酸ガラス薄膜」のＸ線吸収分光測定を行ったところ、強誘電体の典型物質として最も一般的なチタン酸バリウムに匹敵する大きな分極発現を示すスペクトル変化を発見した。本研究では、成膜条件と曲がり具合をパラメーターにして、曲げ応力による強誘電性の発現機構を明らかにする。安定な基板材料であるSTOに、さらに強誘電性が付加されれば、物質設計の新展開が期待される。
初年度に、１通の査読付き論文の投稿に続けて、昨年度は２通目の論文発表も行った。これら２通の論文は、STO単結晶に対し、曲げ応力や一軸応力といった外部からの構造歪みを導入することで、先に薄膜で発見していた自発分極増大と類似の結果を期待して実験的な取り組みを行ったものである。その結果、酸素欠損によってもたらされる原子スケールでの局所的な対称性の低下が双極子モーメントを生じさせはするものの、それらが長距離秩序によって巨視的な自発分極の発現に繋がるものではないことが分かった。
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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
曲げ応力によって強誘電性が発現するという既報の結論は、格子歪みに伴う酸素欠損が双極子モーメントを誘起していることによるものであり、残念ながら強誘電性の特徴である自発分極の発現につながる性質のものでないことが明らかになった。一方で、さまざまな基板上に蒸着したSTO薄膜は、どれも強誘電体の典型物質であるチタン酸バリウムに匹敵する大きな双極子モーメントを持つことが明らかになり、最終年度にこれらを詳細に調べるところである。
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| Strategy for Future Research Activity |
さまざまな基板上に蒸着したSTO薄膜で見られたTi K吸収端のＸ線吸収スペクトルの結果には、わずかではあるが基板との格子整合性を反映した系統的な違いがみられている。これらをいくつかのモデル計算に基づいて考察し、双極子モーメントが長距離秩序を持って強誘電性を発現するようになるための物質設計に対する方針を決定する。
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| Causes of Carryover |
旅費などの経費削減努力により、１万円以下ではあるが、繰越金が生じた。
次年度の旅費あるいは消耗品購入に充当する。
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[Journal Article] Electronic structure study of CaCu3Ti4O12 by means of X-ray Raman scattering2017
Author(s)
Y. Tezuka, Y. Yokouchi, S. Sasaki, S. Nakamoto, K. Nishiyama, M. Mikami, H.J. Im, T. Watanabe, S. Nozawa, N. Nakajima, T. Iwazumi
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Journal Title
J. Electron. Spectrosc. Relat. Phenom.
Volume: 220
Pages: 114-117
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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