モルフォトロピック相境界組成をもつリラクサー誘電体のミクロ構造制御

• 研究課題/領域番号: 14204031
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 固体物性Ⅰ(光物性・半導体・誘電体)
• 研究機関: 早稲田大学
• 研究代表者: 上江洲 由晃 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (10063744)
• 研究期間 (年度): 2002 – 2005
• 研究課題ステータス: 完了 (2005年度)
• 配分額: 49,660千円 (直接経費: 38,200千円、間接経費: 11,460千円); 2005年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円); 2004年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円); 2003年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円); 2002年度: 40,430千円 (直接経費: 31,100千円、間接経費: 9,330千円)
• キーワード: リラクサー / 強誘電体 / モルフォトロピック相境界 / 薄膜 / 酸化物 / パルスレーザー成膜(PLD) / 複合ペロブスカイト酸化物 / 強誘電体薄膜 / レーザーデポジション成膜装置 / 圧電性 / 誘電率 / 量子常誘電体 / 強誘奄体薄膜

研究概要

(1)PSN・PT超格子多層膜の構造と誘電特性
PLD法により世界で始めてPSNIPT超格子薄膜を作成することに成功した。構造はシングルステップのSrTiO3(STO)(001)基板の上に電極相として厚さ40nmのSrRuTiO3(SRO)を載せ、その上にPSN/PT超格子薄膜、さらにトップ電極としてAuを蒸着した。PSN/PT超格子は2種類を作成した。PSNx格子とPTy格子からなるN層の超格子膜を(PSNxPTy)Nと書くと、(PSN51PT39)10および(PSN20PT15)10である。これらの超格子膜の構造をX線回折法により詳細に調べたところX線超格子反射が明確に観測され、確かに超格子薄膜が作成されていることを確証した。これから超格子周期、相関距離を決定した。さらに室温で誘電測定を周波数10^2〜10^6Hzの範囲で行い、300〜350の実部誘電率を得た。
(2)ペロブスカイト酸化物薄膜の電気パルス誘起抵抗スイッチング効果
電気パルス誘起抵抗スイッチ効果が種々の遷移金属酸化物薄膜で普遍的に発現することを示しおり、個々の物質の電子構造には依存せず、結晶欠陥のような一般的な性質に起因することを突き止めた。

研究成果

• [雑誌論文] Observation of Rotation of Polarization in Thin Films of Pb(Scl/2Nb1/2)03-PbTiO3 via a Monoclinic Phase (2006)
  • 著者名/発表者名: R.Haumont, C.Malibert, B.Dkhil, J.M.Kiat, F.Lemarreci, S.Asanuma, Y.Uesu
  • 雑誌名: Tap. J. Appl. Phys. 45(1)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Electric-field-induced resistance switching universally observed in transition-metal-oxide thin films (2006)
  • 著者名/発表者名: M.Hamaguchi, K.Aoyama, S.Asanuma, Y.Uesu, T.Katsufuji
  • 雑誌名: Appl.Phys.Lett. 88(14) ページ: 142508-142508
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Is K_<(1-X)>Li_XTaO_3 a Real Relaxor? (2006)
  • 著者名/発表者名: Y.Uesu, H.Yokota, J.M..Kiat, C.Malibert
  • 雑誌名: Ferroelectrics (印刷中)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Observation of Rotation of Polarization in Thin Films of Pb(Sc1/2Nb1/2)O3-PbTiO3 via a Monoclinic Phase (2006)
  • 著者名/発表者名: R.Haumont, C.Malibert, B.Dkhil, J.M.Kiat, F.Lemarreci, S.Asanuma, Y.Uesu
  • 雑誌名: Jap.J.Appl.Phys. 45(1)
  • NAID: 210000061882
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Is K_<(1-x)>Li_xTaO_3 a Real Relaxor (2006)
  • 著者名/発表者名: Y.Uesu, H.Yokota, J.M.Kiat, C.Malibert
  • 雑誌名: Ferroelectrics (印刷中)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Structural and Dielectric Characterizations of Pb(Sc_<1/2>Nb_<1/2>)O_3-PbTiO_3 Superlattice Thin Films (2006)
  • 著者名/発表者名: S.Asanuma, Y.Uesu, J.M.Kiat, C.Malibert
  • 雑誌名: Ferroelectrics (印刷中)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Observation of Rotation of Polarization in Thin Films of Pb(Sc1/2Nb1/2)O3-PbTiO3 via a Monoclinic Phase (2006)
  • 著者名/発表者名: R.Haumant, C.Malibert, J.M.Kiat, S.Asanuma, Y.Uesu et al.
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 45, No.1
  • NAID: 210000061882
• [雑誌論文] SHG microscopic observations of polar state in Li-doped KTaO_3 under electric field (2005)
  • 著者名/発表者名: H.Yokota, T.Oyama, Y.Uesu
  • 雑誌名: Phys. Rev. B72 (B72) ページ: 144103-144103
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] リラクサーの謎-不均一構造をもつ誘電体の巨大応答- (2005)
  • 著者名/発表者名: 上江洲由晃
  • 雑誌名: パリティ(丸善) 20 ページ: 18-24
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] SHG microscopic observations of polar state in Li-doped KTaO3 under electric field (2005)
  • 著者名/発表者名: H.Yokota, T.Oyama, Y.Uesu
  • 雑誌名: Phys.Rev. B72 ページ: 144103-144103
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Apparent Colossal Dielectric Relaxation in SrTiO_3 at High Temperature (2005)
  • 著者名/発表者名: M.Fukunaga, Y.Uesu, W.Kobayashi, I.Terasaki
  • 雑誌名: Jpn.J.Appl.Phys. No.9 ページ: 44-44
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] SHG microscopic observations of polar state in Li-doped KTaO3 under electric field (2005)
  • 著者名/発表者名: H.Yokota, T.Oyama, Y.Uesu
  • 雑誌名: Physical Review B B72 ページ: 144103-144103
• [雑誌論文] Determination of a merocianin J-aggregate structure and the significant contribution of the electric dipole interaction to the exiton band wavelength (2005)
  • 著者名/発表者名: N.Kato, K.Yuasa, Y.Uesu et al.
  • 雑誌名: Physical Review Letters 94 ページ: 136404-136404
• [雑誌論文] Apparent Colossal Dielectric Relaxation in SrTiO3 at High Temperature (2005)
  • 著者名/発表者名: M.Fukunaga, Y.Uesu, W.Kobayashi, I.Terasaki
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 44, No.9B ページ: 7141-7143
  • NAID: 130004534723
• [雑誌論文] リラクサーの謎-不均一構造をもつ誘電体の巨大応答- (2005)
  • 著者名/発表者名: 上江洲由晃
  • 雑誌名: パリティ (印刷中)
• [雑誌論文] Polar order in quantum paraelectric SrTi16O3 and SrTi16O3 at low temperature (2004)
  • 著者名/発表者名: Y.Uesu, R.Nakai, C.Menoret, J-M.Kiat, M.Itoh, T.Kyomen
  • 雑誌名: J.Phys.Soc.Jpn.(Letters) 73,No.5 ページ: 1139-1142
• [雑誌論文] Fablications of Pb(Sc1/2Nb1/2)3/PbTiO3 thin films and their structural characterizations (2004)
  • 著者名/発表者名: S.Asanuma, M.Fukunaga, Y.Uesu, R.Haumont.et al.
  • 雑誌名: Jpn.J.Appl.Phys. 43,No.9B ページ: 6581-6584
• [雑誌論文] Electric-pulse-induced reflectance change in the thin film of perovskite manganite (2004)
  • 著者名/発表者名: K.Aoyama, K.Waku, A.Asanuma, Y.Uesu, T.Katsufuji
  • 雑誌名: Appl.Phys.Lett. 85,No.7 ページ: 1208-1210
• [雑誌論文] Backward-wave four wave mixing and coherent oscillation in CdF2:Ga,Y (2004)
  • 著者名/発表者名: Y.Uesu, K.Yasukawa, N.Saito, S.Odoulov et al.
  • 雑誌名: Appl.Phys. B78 ページ: 601-605
• [雑誌論文] 3D Images of inverted domain structure in LiNbO3 using SHG interference microscope (2004)
  • 著者名/発表者名: Y.Uesu, H.Shibata, Y.Suzuki, S.Shimada
  • 雑誌名: Ferroelectrics 304 ページ: 99-103
• [雑誌論文] The structural and electric properties of the perovskite system BaTiO3-Ba(Fe1/2Ta1/2)O-3 (2004)
  • 著者名/発表者名: GB.Li, SX.Liu, FH.Liao, Y.Uesu et al.
  • 雑誌名: J.Solid State.Chemistry 177,No.4-5 ページ: 1695-1703
• [雑誌論文] Structural and Dielectric Characterizations of Pb(Sc_<1/2>Nb_<l/2>)O_3-PbTiO_3 Superlattice Thin Films
  • 著者名/発表者名: S.Asanuma, Y.Uesu, J.M.Kiat, C.Malibert
  • 雑誌名: Ferroelectrics (印刷中)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [図書] 分極反転デバイスの基礎と応用 (2005)
  • 著者名/発表者名: 上江洲由晃(共著)
  • 総ページ数: 383
  • 出版者: オプトロニクス
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [図書] 分極反転デバイス、材料「第1章 強誘電体の分極の概念」「第5章 第2高調波顕微鏡」 (2005)
  • 著者名/発表者名: 上江洲 由晃
  • 総ページ数: 150
  • 出版者: オプトエレクトロニクス(社)
• [文献書誌] 上江洲由晃: "特集 J-PARCへの夢-J-PARCが拓くサイエンス・テクノロジー、本質的不均一構造をもつ誘電体のダイナミクス"日本中性子科学会誌. 14, no1. 15-16 (2004)
• [文献書誌] Y.Uesu, K.Yasukawa, N.Saito, S.Odoulov, K.Shcherbin, A.Ryskin: "Backward-wave four-wave mixing and coherent oscillation in CdF2:Ga,Y"Appl.Phys.B. (印刷中). 1-5 (2004)
• [文献書誌] Guobao Li, Yoshiaki Uesu et al.: "The structural and electric properties of the perovskite system BaTiO3-Ba(Fe1/2Ta1/2)O3"J.Phys.Chem.Solids. (印刷中). (2004)
• [文献書誌] Yoshiaki UESU et al.: "Polar Order in Quantum Paraelectric SrTi16O3 and SrTi18O3 at Low Temperatur"J.Phys.Soc.Japan (Letters). (印刷中). (2004)
• [文献書誌] Y.Uesu.K.Ishikawa, Y.Yamada: "Colossal response induced by hetero-structure fluctuation"Trans.Mat.Res.Soc.Jpn.. 28. 91-96 (2003)
• [文献書誌] M.Fukushima, Guobao Li, Y.Uesu, K.Kohn: "Structure and dielectric properties of Ba(1-x)La(x)Ti (1-x)Cr(x)O3"Ferroelectrics. 286. 801-806 (2003)
• [文献書誌] Y.Uesu et al.: "SHG microscopic studies on low temperature phase transitions of SrTiO3(16) and SrTiO3(18)"Ferroelectrics. 285. 393-400 (2003)
• [文献書誌] N.Kato, I.Hirosawa, M.Sato, N.Ikeda, Y.Uesu: "Study of 2D phase transition of polar organic dye molecules at the air-water interphase by using grazing-incidence x-ray diffraction"Ferroelectrics. 286. 921-926 (2003)
• [文献書誌] M.Fukunaga, Y.Uesu: "Compact and simple apparatus for measuring direct piezoelectricity"Jpn.J.Appl.Phys.. 42. 6115-6117 (2003)
• [文献書誌] Y.Uesu, K.Yasukawa, N.Saito, S.Itoh, S.Odoulov, K.Shcherbin, A.Ryskin: "Dynamic grating in semiconductor CdF2:Ga:Y"J.Opt.Soc.Am.. B20. 1905-1911 (2003)
• [文献書誌] 上江洲由晃: "複合ペロブスカイト酸化物の巨大圧電効果"日本物理学会誌. 57巻9号. 646-653 (2002)
• [文献書誌] Y.Uesu et al.: "Symmetry of high-piezoelectric Pb based complex perovskites at the morphotoropic phase boundary I"J.Phys.Soc.Japan. 71,No.3. 960-965 (2002)
• [文献書誌] Y.Yamada, Y.Uesu et al.: "Symmetry of high-piezoelectric Pb based complex perovskites at the morphotoropic phase boundary II"J.Phys.Soc.Japan. 71,No.3. 966-970 (2002)
• [文献書誌] J.M, Kiat, Y.Uesu et al.: "Monoclinic structure of unpoled morphotropic high piezoelectric PMN-PT and PZN-PT compounds"Phys.Rev.B. 65. 641061-641064 (2002)
• [文献書誌] Li GB, Uesu Y, Kohn K: "Structural characterization of the complex perovskites Ba1-xLaxTi1-xCrx03"J.Solid State Chem.. 164(1). 98-105 (2002)
• [文献書誌] GB.Li GB, XJ.Kuang XJ, SJ.Tian, Y.Uesu, K.Kohn: "Structure and conductivity of perovskites Sr1-xLaxTi1-xCrx03"J.Solid State Chem.. 165. 381-192 (2002)
• [文献書誌] M.Fukunaga, GB Li, Y.Uesu, K.Kohn: "Structural and dielectric properties of Ni-doped and La-Cr-doped BaTi03"Jpn.J.Appl.Phys.. 41. 6926-6928 (2002)