2020 Fiscal Year Research-status Report
Investigation and controlling of a quasi-dopant effect at a ferroelectric charged surface and interface
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19K04495
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| Research Institution | University of Hyogo |
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Principal Investigator |
中嶋 誠二 兵庫県立大学, 工学研究科, 准教授 (80552702)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
藤澤 浩訓 兵庫県立大学, 工学研究科, 教授 (30285340)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 強誘電体 / グラフェン / 擬似ドーパント / BiFeO3 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2020年度はグラフェン/強誘電体界面における擬似ドーパント効果を詳しく調べるために、グラフェン転写プロセスの検討と光電子顕微鏡(PEEM)を用いた電子構造評価を実施した。グラフェンの転写は従来のウェットプロセスを改良し、熱剥離テープを用いたプロセスにおいて良好な結果を得た。このように作製したグラフェン/BiFeO3構造において、放射光を用いたPEEMにより電子構造を評価したところ、Bi4f結合エネルギーが分極の向きにより変化することを確認した。また、そのエネルギー変化は自発分極電荷の正負により予想される変化と一致していることが分かった。
また、強誘電体/強誘電体界面の擬似ドーパント効果を検討するため、帯電ドメイン壁の任意位置への導入するために形成するピットパターンの導入プロセスを検討した。収束イオンビームにより、ピットパターンを作製することで、良好な形状を得る可能性を見出した。さら基盤と薄膜の格子定数の違いにより誘起されるミスフィット転移の影響を低減するために、BiFeO3と格子定数の近いDyScO3を用いることを試み、膜応力の小さいBiFeO3薄膜の作製に成功している。これにより、転移や欠陥の存在しない理想的な帯電ドメイン壁の導入を目指し、任意位置に導入した帯電ドメイン壁において、導電性スイッチングを実現する。
また、2019年度に得られた成果をまとめ、学術論文を投稿した。Scientific Reports誌にて採択され、2020年9月に公開された。
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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
COVID-19の感染拡大により放射光施設の運転が止まるなど、トラブルが多かったが年度内には予定していた実験を実施することができ、順調に進展しているといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
2021年度は前年度改善したグラフェン転写プロセスを、さらに改善する予定である。昨年度同様、PEEMによる電子構造評価を実施所定であり、既にビームタイムの配分を受けている。加えてHAXPESによる評価も併せて実施する。これにより自発分極によるエネルギーバンド曲がりを解明し、擬似ドーパント効果を明らかにする。
強誘電体/強誘電体界面の擬似ドーパント効果は前年度検討したFIBによる加工プロセスをさらに検討し、理想的な帯電ドメイン壁の導入を実現する。また、SPMを用いたドメイン壁の導電性評価を実施し導電性スイッチング特性を実現する。
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