2021 Fiscal Year Annual Research Report
Skewed electronic band structure of ferroelectric oxide induced by the electric polarization
| Project/Area Number |
19K05271
|
|---|
| Research Institution | Okayama University |
|---|
Principal Investigator |
狩野 旬 岡山大学, 自然科学学域, 准教授 (50375408)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
|
| Keywords | 強誘電体 / バンド構造 / 電気分極 / 角度分解硬X線光電子分光 / 半導体物性 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
近年，新規強誘電体デバイスとしてメモリや太陽電池が提案され，その動作原理がバンド傾斜構造を用いて解釈されている。バンド傾斜する方向は電気分極向きに対応するため，電子の能動的な移動が制御可能なシステムとなる。しかしながら，分極由来のバンド傾斜は未だ実証されていないため，デバイスの完全設計には至っていない。我々はこれまでに，強誘電体BaTiO3の内殻原子軌道が，電気分極由来の電界効果により物質深さ方向へエネルギーシフトすることを見出した。本研究では，分極向きが揃ったエピタキシャルな強誘電体酸化物薄膜をパルスレーザー堆積法により合成し，その試料に対し分極方向への深さスキャン可能な角度分解硬X線光電子分光実験によるバンド傾斜の直接観測を試みる。バンド傾斜観測に成功すれば，強誘電体の分極形成機構がバンド傾斜を特徴とする電子構造から解明でき，強誘電体中の特異な電子挙動を使ったメモリや太陽電池の精密設計が可能となる。
前年度までに申請書で計画した実験での成果が得られ，また論文投稿が済んでいた状態であった。今年度は，これらの成果を元に日本語での解説記事をまとめながら，新しい実験を行い論文投稿を行った。強誘電体の傾斜したバンド構造が明らかになったので，その半導体物性を徹底的に調査した。その結果，p型半導体物性を有する強誘電体をBa欠損させたBaTiO3により実現させ，そのバンド構造を解明した。また薄膜試料において酸素欠損させたBaTiO3の伝導特性を解明することができた。
|
