2022 Fiscal Year Annual Research Report
六方晶マンガン酸化物におけるトポロジカル・ドメイン構造の生成・消滅メカニズム解明
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20H02441
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| Research Institution | Kyushu Institute of Technology |
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Principal Investigator |
堀部 陽一 九州工業大学, 大学院工学研究院, 教授 (80360048)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐藤 幸生 九州大学, 工学研究院, 准教授 (80581991)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 電子顕微鏡 / マルチフェロイック / ドメイン / 局所構造 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、六方晶マンガン酸化物YMnO3等で出現する、3種類の構造ドメインおよび2種類の強誘電ドメインから成る渦状方向性配置を伴うトポロジカル・ドメイン構造において、「トポロジカル・ドメイン構造の生成・消滅メカニズムを解明するとともに、トポロジカル・ドメイン構造制御の指針構築を目指す」ことである。本年度は、これまでの研究において得られた良質で大型な単結晶に対して電場印加を行い、トポロジカル・ドメイン構造の変化について透過型電子顕微鏡を用いた観察を行うと共に、ドメインサイズを調整した試料において電子顕微鏡内部で直接電場を印加しながら、透過型電子顕微鏡法を駆使したその場観察を試みた。具体的には、（１）化学量論組成六方晶マンガン酸化物YMnO3について様々な育成雰囲気において浮動溶融帯法を用いた単結晶育成を行い、得られた単結晶の表面と内部の形態学的特徴および化学組成的特徴について、光学顕微鏡法や走査型電子顕微鏡法、高周波誘導結合プラズマ法により調べた。（２）得られた単結晶に出現するドメイン構造について、透過型電子顕微鏡を用いた電子回折法および明・暗視野法により調べた。（３）得られた単結晶に対して外部電場印加を行い、トポロジカルドメイン構造の変化について調べた。（４）得られた単結晶に対して熱処理を行い、ドメインサイズの調整を行った。この試料から透過型電子顕微鏡試料を作製し電子顕微鏡内部で直接電場を印加しながら、透過型電子顕微鏡法を駆使したその場観察を試みた。
その結果、浮動溶融帯単結晶育成の初期～後期において、安定した単結晶育成が可能であることを見出した。また成された単結晶内部におけるトポロジカル・ドメイン構造は、大きな外部電場の印加に伴いその幅が細くなるものの、ドメイン構造のトポロジーが維持されることを見出した。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Remarks |
"Coexistence of Checkerboard and Sierra Nano-structures in isothermally annealed manganite spinel ZnMnGaO4", Y. Horibe, I. Kawano, and M. Ishimatsu, Applied Physics Letters (to be prepared).
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