Investigation of ferroelectricity induced by bending in strontium titanate thinfilm

2018 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 16K13668
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Applied materials
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: Nakajima Nobuo 広島大学, 理学研究科, 准教授 (90302017)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: ペロブスカイト型チタン酸化物 / 強誘電性、撓電性 / 酸素八面体 / オフセンター変位 / 自発分極 / X線吸収分光

Outline of Final Research Achievements

Strontium titantate (STO) is expected to be an alternative ferroelectric material for lead titanate which is popular for practical electronic devices. STO exhibits no ferroelectric properties under normal ambient conditions, however, its thin film is expected to undergo ferroelectric phase transition under bending stress. In this research, synchrotron X-ray radiation was used to observe experimental evidences of bending-induced ferroelectricity in STO by X-ray spectroscopy. Existence of local spontaneous polarization can be clearly concluded together with an enhancement of its magnitute by bending stress. At the same instant, antirotation of oxygen octahedra is also induced, which annihilates the emergence of ferroelectric order.

Free Research Field

放射光物性、誘電体物理

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

物質社会がもたらした環境破壊などの社会問題を受けて、物質開発において人体や環境に対する影響力を十分に留意することが大前提となっている。電子デバイスに多用されている誘電体や圧電体は鉛含有酸化物が多く、代替物質の探究は喫緊の課題である。チタン酸ストロンチウムはそれらを解決する候補物質の一つである。その結晶構造にある酸素八面体の反強的回転歪みを断ち切ることができれば、チタン酸ストロンチウム薄膜の強誘電性が安定的に出現することになると期待される。