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半導性チタン酸ストロンチウム双結晶の点欠陥電気的特性

研究課題

研究課題/領域番号 13650753
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 構造・機能材料
研究機関東京大学

研究代表者

山本 剛久  東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 助教授 (20220478)

研究期間 (年度) 2001 – 2002
研究課題ステータス 完了 (2002年度)
配分額 *注記
3,500千円 (直接経費: 3,500千円)
2002年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2001年度: 2,500千円 (直接経費: 2,500千円)
キーワードチタン酸ストロンチウム / 粒界構造 / バイクリスタル / 二重ショットキー障壁 / 電気的特性 / HREM / 点欠陥 / EDS / 粒界電気的特性
研究概要

代表的電子セラミック材料である半導性チタン酸ストロンチウム(SrTiO_3)は、粒界に形成された静電ポテンシャル障壁(二重ショットキー障壁)に起因した特異な電気特性を示す。この障壁は、バンドギャップ中に形成された捕獲準位にキャリアとなる電子が捕獲されることにより形成されると考えられている。しかしながら、捕獲準位の起源などの詳細なメカニズムについては未だ明らかにされていない。本研究では、主に、粒界原子構造と粒界電気特性の相関性を調べ、二重ショットキー障壁形成のメカニズムを明らかにすることを目的とした。解析にはモデル粒界を有するNb添加SrTiO3双結晶を用いた。種々の方位を規定した双結晶を系統的に作製し粒界構造と粒界電気特性の相関性を調べた。まず、傾角が数度の小傾角粒界を作製しその粒界構造を高分解能観察法により解析したところ、いずれの粒界もバーガースペクトルを[001]とする刃状転位から構成されることが見出された。その粒界転位密度は双結晶の傾角に依存し、傾角が増大するに従い粒界転位密度が増加すること、および、粒界電気特性で認められる電圧-電流特性における非線形指数が増大することが分かった。これらの関係から、粒界転位一本が障壁形成に関与する捕獲電子数を見積もったところ、約10^6/cmであることが見出された。一方、CSL理論において整合性の高い粒界として分類されるΣ13粒界について、整合性が同じで粒界面の異なる双結晶を作製し同様な解析を行った。その結果、整合性が同様な粒界に於いても粒界面が異なる場合には非線形係数が異なることが分かった。この原因として、粒界部で点欠陥の生成消滅挙動が粒界構造に依存して変化することによると考えられた。

報告書

(3件)
  • 2002 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2001 実績報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (22件)

  • [文献書誌] F.Oba, Y.Sato, T.Yamamoto, Y.Ikuhara, T.Sakuma: "Current-voltage Characteristics of Co-Doped Inversion Boundaries in Zinc Oxide Bicrystals"Journal of the American Ceramic Society. (印刷中). (2003)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Yamamoto, F.Oba, Y.Ikuhara, T.Sakuma: "Current-Voltage Characteristics Across Small Angle Symmetric Tilt Boundaries in Nb-Doped SrTiO_3 Bicrystals"Materials Transactions. 43・7. 1537-1541 (2002)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] F.Oba, T.Yamamoto, Y.Ikuhara, I.Tanaka, H.Adachi: "First-Principle Calculations of Co Impurities and Native Defects in ZnO"Materials Transactions. 43・7. 1439-1443 (2002)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Sato, F.Oba, T.Yamamoto, Y.Ikuhara, T.Sakuma: "Current-voltage Characteristics across [0001] Twist Boundaries in ZnO Bicrystals"Journal of the American Ceramic Society. 85・8. 2142-2144 (2002)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 山本 剛久, 大場 史康, 幾原 雄一, 佐久間 健人: "電子セラミックスの粒界構造と電気的特性"セラミックス. 37・6. 435-440 (2002)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 幾原 雄一, 山本 剛久: "粒界・界面の観察と解析"電子顕微鏡. 37・2. 129-133 (2002)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] F. Oba, Y. Sato, T. Yamamoto. Y. Ikuhara and T. Sakuma: "Current-voltage Characteristics of Co-Doped Inversion Boundaries in Zinc Oxide Bicrystals"Journal of the American Ceramic Society. in printing. (2003)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. Yamamoto, F. Oba, Y. Ikuhara and T. Sakuma: "Current-Voltage Characteristics Across Small Angle Symmetric Tilt Boundaries in Nb-Doped SrTiO_3 Bicrystals"Materials Transactions. 43[7]. 1537-1541 (2002)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] F. Oba, T. Yamamoto. Y. Ikuhara, I. Tanaka and H. Adachi: "First-Principle Calculations of Co Impurities and Native Defects in ZnO"Materials Transactions. 43[7]. 1439-1443 (2002)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y. Sato, F. Oba, T. Yamamoto, Y. Ikuhara and T. Sakuma: "Current-voltage Characteristics across [0001] Twist Boundaries in ZnO Bicrystals"Journal of the American Ceramic Society. 85[8]. 2142-2144 (2002)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. Yamamoto, F. Oba, Y. Ikuhara and T. Sakuma: "Grain boundary structute and electrical properties in electroceramics"Ceramics. 37[6]. 435-440 (2002)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y. Ikuhara and T. Yamamoto: "Structural analysis in grain boundaries and interfaces"Denshikenbikyou. 37[2]. 129-133 (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] F.Oba, Y.Sato, T.Yamamoto, Y.Ikuhara, T.Sakuma: "Current-voltage Characteristics of Co-Doped Inversion Boundaries in Zinc Oxide Bicrystals"Journal of the American Ceramic Society. (印刷中). (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] T.Yamamoto, F.Oba, Y.Ikuhara, T.Sakuma: "Current-Voltage Characteristics Across Small Angle Symmetric Tilt Boundaries in Nb-Doped SrTiO_3 Bicrystals"Materials Transactions. 43・7. 1537-1541 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] F.Oba, T.Yamamoto, Y.Ikuhara, I.Tanaka, H.Adachi: "First-Principle Calculations of Co Impurities and Native Defects in ZnO"Materials Transactions. 43・7. 1439-1443 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Sato, F.Oba, T.Yamamoto, Y.Ikuhara, T.Sakuma: "Current-voltage Characteristics across [0001] Twist Boundaries in ZnO Bicrystals"Journal of the American Ceramic Society. 85・8. 2142-2144 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 山本 剛久, 大場 史康, 幾原 雄一, 佐久間 健人: "電子セラミックスの粒界構造と電気的特性"セラミックス. 37・6. 435-440 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 幾原 雄一, 山本 剛人: "粒界・界面の観察と解析"電子顕微鏡. 37・2. 129-133 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] T.Yamamoto, Y.Ikuhara: "Electron Transport Behavior in Nd-doped SrTiO_3 Bicrystals"Journal of Electron Microscopy. 50[6]. 485-488 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] T.Yamamoto, Y.Ikuhara, T.Sakuma: "Current-voltage Characteristics across 45°Symmetric Tilt Boundary in Highly Donor-doped SrTiO_3 Bicrystal"Journal of Materials Science Letters. 20. 1827-1829 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] T.Yamamoto, Y.Ikuhara, T.Sakuma: "Electrical Properties in Nb-Doped SrTiO_3 Bicrystals"Materials Transactions. (印刷中). (2002)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 山本剛久, 佐久間健人, 幾原雄一: "半導性SrTiO_3双結晶において形成されたCo化学界面の電気的特性"まてりあ. (印刷中). (2002)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書

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公開日: 2001-04-01   更新日: 2016-04-21  

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