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酸化物強誘電体表面のナノ・原子スケール電子物性の解明と測定法開発

研究課題

研究課題/領域番号 07J08890
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 数理物理・物性基礎
研究機関九州大学

研究代表者

加来 滋  九州大学, 理学研究院, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2007 – 2009
研究課題ステータス 完了 (2009年度)
配分額 *注記
2,700千円 (直接経費: 2,700千円)
2009年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2008年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2007年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワード強誘電体 / 分極 / 表面 / 2次元電子 / 分域 / 反電界 / ナノ物性 / 清浄化 / ナノ / 電子物性
研究概要

申請者の所属する研究室ではこれまでにマクロスケールの測定を行い、強誘電体表面に絶縁体にも関わらず本質的に電荷層(表面電荷層)が存在することを示しており、本研究では表面電荷層をナノスケールで定量化し、発現機構の解明を目的としている。具体的には、その第一歩である分域構造の解明に主眼を置いている。
強誘電体とは外部電場のない状況でも自発的に電気分極を維持できる物質であり、電気分極が同一方向に揃う分域という構造を作る。この分域構造は強誘電体の基礎物性であり、これをナノスケールで調べることは、他の強誘電体物性を解明する上で重要である。、昨年度までにナノスケールにおける測定手法として、AFM(原子間力顕微鏡)、分域を直接測定できる圧電AFM、表面電位を測定できるSKPMの測定環境と技術を用いた実際の測定プロセスの確立を行った。さらに、原理的物性の解明のために原子レベルでの表面の平坦・清浄・高結晶性化技術を確立し、実際にそのような表面において原理的な強誘電体の分域観察に成功していた。本年度は本質的強誘電体分域の定量測定を行った。具体的には分域表面の電位を定量的にナノスケールで測定し、従来の理論では説明できない現象を見出した。本質的分域の実験的研究も定量的な電位測定も世界で始めてのものであり、11th International Meeting on Ferroelectricity(中国)で報告した。

報告書

(3件)
  • 2009 実績報告書
  • 2008 実績報告書
  • 2007 実績報告書
  • 研究成果

    (32件)

すべて 2010 2009 2008 2007 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (24件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Absence of correlation between atomic lattice steps and 180°domain boundaries in BaTiO_3 single crystals2010

    • 著者名/発表者名
      Shigeru Kaku, Kooshi Nakamura, Yukio Watanabe
    • 雑誌名

      Ferroelectrics 400(掲載確定)

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Obserbation of Ferroelectric Domains Having Atomically ordered Surface in Air by Atomic Force Microscopy and Piezoresponse Force Microscopy2010

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi. Nakahara, Shigeru Kaku, Takuya Minakuchi, Daisuke Matsumoto, Yukio Watanabe
    • 雑誌名

      Ferroelectrics (掲載確定)

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Unconventional Carrier Generation Mechanism at Ferroelectric Phase Transitions2010

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Matsumoto, Shigeru Kaku, Kooshi Nakamura, Hayato Tsuda, Yukio Watanabe
    • 雑誌名

      Ferroelectrics (掲載確定)

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Conductor-Insulator transition-like phenomenon in thin BaTiO_3 Film heter ostructures2008

    • 著者名/発表者名
      Shigeru Kaku, et. al.
    • 雑誌名

      Ferroelectrics accepted(in press)

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Measurement of BaTiO_3 domain structure using ultrahigh vacuum-atomic force microscopy (UHV-AFM)

    • 著者名/発表者名
      S. Kaku, S. Miyauchi, Y. Watanabe
    • 雑誌名

      Journal of the Korean Physical Society (掲載決定)

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Investigation of Clean Ferroelectric Surface in Ultra High Vacuum (UHV) : Surface Conduction and Scanning Probe Microscopy in UHV, Ferroelectrics

    • 著者名/発表者名
      Y. Watanabe, S. Kaku, D. Matsumoto, Y. Urakami, S. W. Cheong
    • 雑誌名

      Ferroelectrics (印刷中)

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 超高真空原子間力顕微鏡によるBaTiO_3の広域分域とその変化の観察2009

    • 著者名/発表者名
      加来滋, 中原大志, 中村昂史, 渡部行男
    • 学会等名
      2009年応用物理学会九州支部学術講演会
    • 発表場所
      熊本大学
    • 年月日
      2009-11-21
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] BaTiO_3エピタキシャル薄膜のPTCR的伝導異常的実験的解2009

    • 著者名/発表者名
      加来滋, 中村昂史, 渡部行男
    • 学会等名
      2009年応用物理学会九州支部学術講演会
    • 発表場所
      熊本大学
    • 年月日
      2009-11-21
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 超高真空原子間力顕微鏡によるBaTiO_3の広域分域とその変化の観察2009

    • 著者名/発表者名
      加来滋、中原大志、中村昂史、渡部行男
    • 学会等名
      2009年日本物理学会秋季大会
    • 発表場所
      熊本大学
    • 年月日
      2009-09-25
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 不純物ドープSrTiO_3の赤外分光2009

    • 著者名/発表者名
      津田隼、松元大輔、水口拓也、加来滋、渡部行男
    • 学会等名
      2009年日本物理学会秋季大会
    • 発表場所
      熊本大学
    • 年月日
      2009-09-24
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] チタン酸ストロンチウム/金属界面での電気伝導特性2009

    • 著者名/発表者名
      衞藤晴彦、松元大輔、倉岡稔、根本達也、水口拓也、中原大志、加来滋、津田隼、渡部行男
    • 学会等名
      2009年日本物理学会秋季大会
    • 発表場所
      熊本大学
    • 年月日
      2009-09-24
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] AFM測定方法の違いによる強誘電体の表面構造の比較2009

    • 著者名/発表者名
      加来滋、中原大志、渡部行男
    • 学会等名
      2009年日本物理学会秋季大会
    • 発表場所
      熊本大学
    • 年月日
      2009-09-23
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 原子間力顕微鏡と圧電応答顕微鏡による原子ステップと分域の観察-22009

    • 著者名/発表者名
      中原大志、水口拓也、加来滋、渡部行男
    • 学会等名
      2009年日本物理学会秋季大会
    • 発表場所
      熊本大学
    • 年月日
      2009-09-23
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] QUANTITATIVE STUDY OF DOMAIN STRUCTURE OF BATIO_3 SINGLE CRYSTAL BY UHV-SCANNING PROBE MICROSCOPY2009

    • 著者名/発表者名
      Kaku, Hiroshi Nakahara, Daisuke Matsumoto, Yukio Watanabe
    • 学会等名
      The 12th international meeting on ferroelectricity
    • 発表場所
      china
    • 年月日
      2009-08-25
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] EXACT RELATION BETWEEN TOPOGRAPHY AND SURFACE POTENTIAL OF BATIO_3 ONE-LATTICE-HEIGHT ATOMIC STEPS IN ULTRA-HIGHVACUUM BY ATOMIC FORCE MICROSCOPY AND KELVIN FORCE MICROSCOPY2009

    • 著者名/発表者名
      Shigreru Kaku, Yukio Watanabe
    • 学会等名
      The 12th international meeting on ferroelectricity
    • 発表場所
      china, 西安
    • 年月日
      2009-08-25
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Unconventional Carrier Generation Mechanism at Ferroelectric Phase Transitions2009

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Matsumoto, Haruhiko Etoh, Shigeru Kaku, Kooshi Nakamura, Hayato Tsuda, Yukio Watanabe
    • 学会等名
      The 12th international meeting on ferroelectricity
    • 発表場所
      china
    • 年月日
      2009-08-25
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Schottky Barrier Property of Optical Generated Carrier of SrTiO_3 at Low Temperature2009

    • 著者名/発表者名
      Haruhiko Eto, Minoru Kuraoka, Daisuke Matsumoto, Hiroshi Nakahara, Takuya Minakuchi, Shigeru Kaku, Yukio Watanabe
    • 学会等名
      The 12th international meeting on ferroelectricity
    • 発表場所
      china
    • 年月日
      2009-08-25
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Obserbation of Ferroelectric Domains Having Atomically ordered Surface in Air by Atomic Force Microscopy and Piezoresponse Force Microscopy2009

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Nakahara, Shigeru Kaku, Takuya Minakuchi, Daisuke Matsumoto, Yukio Watanabe
    • 学会等名
      The 12th international meeting on ferroelectricity
    • 発表場所
      china
    • 年月日
      2009-08-25
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 超高真空原子間力顕微鏡によるBaTiO3分域の表面電位変化の観察2009

    • 著者名/発表者名
      加来滋, 中原大志, 宮内聡, 水口拓也, 倉岡稔, 渡部行男
    • 学会等名
      第64回日本物理学会年次大会
    • 発表場所
      東京(立教大学)
    • 年月日
      2009-03-29
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 原子レベルに表面を制御したチタン酸バリウム単結晶の表面伝導2009

    • 著者名/発表者名
      松元大輔, 加来滋, 中原大志, 水口拓也, 倉岡稔, 渡部行男
    • 学会等名
      第64回日本物理学会年次大会
    • 発表場所
      東京(立教大学)
    • 年月日
      2009-03-29
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 原子間力顕微鏡と圧電応答顕微鏡による原子ステップと分域の観察2009

    • 著者名/発表者名
      中原大志, 加来滋, 渡部行男
    • 学会等名
      第64回日本物理学会年次大会
    • 発表場所
      東京(立教大学)
    • 年月日
      2009-03-29
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Potential and piezoelectric-response imaging of 180o domain of atomically ordered clean surfaces of BaTiO3 single crystals in UHV2009

    • 著者名/発表者名
      S. Kaku, D. Matsumoto, D. Nakahara, T. Minakuchi S. Cheong, Y. Watanabe
    • 学会等名
      Fundamental Physics of Ferroelectrics 2009
    • 発表場所
      Williamsburg, Virginia USA
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Potential and piezoelectric response imaging of 180°domain of atomically ordered clean surfaces of BaTiO_3 single crystals in UHV2009

    • 著者名/発表者名
      Y. Watanabe, S. Kaku, D. Matsumoto, S. Cheong
    • 学会等名
      American Physical Society March Meeting
    • 発表場所
      Pittsburg, USA
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] BaTiO3単結晶の伝導異常と構造との関係2008

    • 著者名/発表者名
      松元大輔, 加来滋, 根本達也, 渡部行男
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会
    • 発表場所
      岩手大学
    • 年月日
      2008-09-22
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Investigation of Properties of Clean Surface of Ferroelectric in UHV2008

    • 著者名/発表者名
      Y. Watanabe, S. Kaku, D. Matsumoto, Y. Urakami, S. Cheong
    • 学会等名
      RCBJSF-9 (The 9th Russian-CIS-Baltic-Japan Symposium on Ferroelectricity)
    • 発表場所
      Lithuania, Vilnius
    • 年月日
      2008-06-15
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 超高真空原子間力顕微鏡(UHV-AFM)による清浄化BaTiO_3表面の観察2008

    • 著者名/発表者名
      加来 滋
    • 学会等名
      2008年日本物理学会年次大会
    • 発表場所
      近畿大学
    • 年月日
      2008-03-26
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Measurement of BaTiO_3 domain structure using ultrahigh vacuum-atomic force microscopy (UHV-AFM)2008

    • 著者名/発表者名
      Shigeru Kaku, Satoshi Miyauchi, Yukio Watanabe
    • 学会等名
      The 7th Korea-Japan Conference on Ferroelectrics
    • 発表場所
      Korea, Cheju
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 超高真空原子間力顕微鏡によるBaTiO_3分域の変化の観察2008

    • 著者名/発表者名
      加来滋, 宮内聡, 渡部行男
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      近畿大学
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] PTCR-like Property of Lattice-Mismatched Epitaxial BaTiO_3 Films2007

    • 著者名/発表者名
      Shigeru Kaku
    • 学会等名
      11th European Meeting on Ferroelectricity
    • 発表場所
      スロベニア共和国
    • 年月日
      2007-09-06
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Recurring Insulator-Conductor Transition and Conductance Oscillation in Epitaxial BaTiO_3 Films2007

    • 著者名/発表者名
      Shigeru Kaku
    • 学会等名
      11th European Meeting on Ferroelectricity
    • 発表場所
      スロベニア共和国
    • 年月日
      2007-09-04
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://qcms1-robert.phys.kyushu-u.ac.jp/HPkaku.html

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://qcms1-robert.phys.kyushu-u.ac.jp/HPkaku.html

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書

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公開日: 2007-04-01   更新日: 2024-03-26  

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