強誘電性長距離秩序形成と競合するコヒーレント量子ゆらぎダイナミクスの研究

• 研究課題/領域番号: 17104004
• 研究種目: 基盤研究(S)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 物性Ⅰ
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 八木 駿郎 北海道大学, 名誉教授 (30002132)
• 研究分担者: 武貞 正樹 北海道大学, 大学院・理学研究科, 講師 (30311434) ; 伊藤 満 東京工業大学, 応用セラミックス研究所, 教授 (30151541) ; 徳永 正晴 北海道大学, 名誉教授 (60001682) ; 小野寺 彰 北海道大学, 大学院・理学研究科, 教授 (40142682)
• 研究期間 (年度): 2005 – 2009
• 研究課題ステータス: 完了 (2009年度)
• 配分額: 99,190千円 (直接経費: 76,300千円、間接経費: 22,890千円); 2009年度: 8,060千円 (直接経費: 6,200千円、間接経費: 1,860千円); 2008年度: 14,040千円 (直接経費: 10,800千円、間接経費: 3,240千円); 2007年度: 9,880千円 (直接経費: 7,600千円、間接経費: 2,280千円); 2006年度: 16,120千円 (直接経費: 12,400千円、間接経費: 3,720千円); 2005年度: 51,090千円 (直接経費: 39,300千円、間接経費: 11,790千円)
• キーワード: 量子常誘電体 / 量子ゆらぎ / ソフトモード / 極低温光散乱分光 / 時間-振動数結合広帯域分光法 / ミリケルビン領域 / 同位元素置換相転移 / 8)ERECクライオスタット / 量子強誘電体 / 時間-振動数領域広帯域分光法 / フォノン / 完全ソフト化 / 広帯域分光法 / ブルリアン散乱 / ブリルアン散乱

研究概要

量子常誘電体の光散乱スペクトルの観測から量子ゆらぎのダイナミクスを解明するため、観測に有効な強度のレーザー入射光のもとで極低温を保持できる光学クライオスタットを工夫し、振動数領域と時間領域の分光法を結合した広帯域分光法と組み合わせた。これにより、4K以下の極低温度を長時間保持し0～10^<11-12>Hzの広いダイナミックレンジでS/N比の良いスペクトルを観測できる極低温光散乱分光法が完成した。理論面では子ゆらぎの質量効果と強誘電性長距離秩序形成の関係が自己無撞着フォノン近似を用いて定量的に明らかにされた。

研究成果

• [雑誌論文] Isotope-Induced Ferroelectric Phase Transition in Strontium Titanate Only by a Decrease in Zero-Point Vibration Frequency (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Tokunaga, Y. Aikawa
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. Vol.79
  • NAID: 40016969886
• [雑誌論文] Isotope-Induced Ferroelectric Phase Transition in Strontium Titanate Only by a Decrease in Zero-Point Vibration Frequency (2010)
  • 著者名/発表者名: M.Tokunaga, Y.Aikawa
  • 雑誌名: J.Phys.Soc.Jpn. 79
  • NAID: 40016969886
  • 査読あり
• [雑誌論文] Soft-mode Dynamics in the Ferro-electric Phase Transition of Quantum Paraelectric SrTiO3 (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Yagi, M. Takesada, H. Taniguchi, M. Itoh
  • 雑誌名: Ferroelectrics Vol.379 ページ: 168-176
• [雑誌論文] Theoretical Investigation of the Isotope-induced Ferroelectric Phase Transition in Quantum Paraelectric Strontium Titanate (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Tokunaga, Y. Aikawa
  • 雑誌名: Ferroelectrics 378 ページ: 8-11
• [雑誌論文] Ferroelectricity Triggered in the Quantum Paraelectric AgTaO3 by Li-substitution (2009)
  • 著者名/発表者名: H.P. Soon, H. Taniguchi, M. Itoh
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. Vol.95 ページ: 2429041-3
• [雑誌論文] Ultraviolet Photoexcited Soft Mode Dynamics in Quantum Paraelectrics KTaO3 Doped with Nickel (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Takesada, H. Nihonmatsu, T. Yagi, A. Onodera, Y. Akishige
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys 48(Part2Sp.Iss.)
• [雑誌論文] Relaxor Pb(Mg1/3Nb2/3)O3: A Ferroelectric with Multiple Inhomogeneities (2009)
  • 著者名/発表者名: D. Fu, H. Taniguchi, M. Itoh, S. Koshihara, N. Yamamoto, S. Mori
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. Vol.103 ページ: 2076011-4
• [雑誌論文] Soft-mode Dynamics in the Ferroelectric Phase Transition of Quantum Paraelectric SrTiO_3 (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Yagi, M.Takesada, H.Taniguchi, M.Itoh
  • 雑誌名: Ferroelectrics 379 ページ: 168-176
  • 査読あり
• [雑誌論文] Theoretical Investigation of the Isotope-Induced Ferroelectric Phase Transition in Quantum Paraelectric Strontium Titanate (2009)
  • 著者名/発表者名: M.Tokunaga, Y.Aikawa
  • 雑誌名: Ferroelectrics 379 ページ: 119-127
  • 査読あり
• [雑誌論文] Soft-mode Dynamics in the Ferroelectric Phase Transition of Quantum Paraelectric SrTiO_3 (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Yagi
  • 雑誌名: Ferroelectrics 379 ページ: 1-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynamics of the Ferroelectric Phase Transition in 18O-exchanged SrTiO3 Studied by Raman Scattering (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Taniguchi, T. Yagi, M. Itoh
  • 雑誌名: Ferroelectrics 369 ページ: 3-9
• [雑誌論文] Dynamics of the Ferroelectric Phase Transition in ^<18>O-exchanged SrTiO_3 Studied by Raman Scattering (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Taniguchi
  • 雑誌名: Ferroelectrics 369 ページ: 3-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] Successive Crystallization of Ferroelectric-based BaTi_2O_5 Bulk Glass Studied by Raman Scattering (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Taniguchi
  • 雑誌名: Mat. Sci. & Eng. B (2008) 148 ページ: 48-52
  • 査読あり
• [雑誌論文] Critical Soft-Mode Dynamics and Unusual Anti-crossing in CdTiO3 Studied by Raman Scattering (2007)
  • 著者名/発表者名: H. Taniguchi, Y.J. Shan, H. Mori, M. Itoh
  • 雑誌名: Phys. Rev. B Vol.76 ページ: 2121031-4
• [雑誌論文] Ideal Soft Mode-Type Quantum Phase Transition and Phase Coexistence at Quantum Critical Point in 18O-Exchanged SrTiO3 (2007)
  • 著者名/発表者名: H. Taniguchi, M. Itoh, T. Yagi
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. Vol.99 ページ: 0176021-4
• [雑誌論文] Light Scattering Study of the Phase Transition in Quantum Paraelectric Strontium Titanate (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Yagi
  • 雑誌名: J. Korean Phys. Soc. 51 ページ: 798-803
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ideal Soft Mode Type Quantum Phase Transition and Coexistence at Quantum Critical Point in 18O-exchanged SrTiO_3 (2007)
  • 著者名/発表者名: H. Taniguchi
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 99
  • 査読あり
• [雑誌論文] Recent Topics on the Light Scattering Study of Ferroelectrics (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Yagi
  • 雑誌名: Ferroelectrics 355 ページ: 3-12
  • 査読あり
• [雑誌論文] Perfect Softening of the Ferroelectric Mode in the Isotope-Exchanged Strontium Titanate of SrTi^<18>O_3 Studied by Light Scattering (2006)
  • 著者名/発表者名: M.Takesada
  • 雑誌名: Phys.Rev.Lett. 96 ページ: 2276021-2276021
• [雑誌論文] Anomaly of Acoustic Phonon Mode in Ferroelectric Phase Transition of SrTi^<18>O_3 (2006)
  • 著者名/発表者名: M.Takesada
  • 雑誌名: Ferroelectrics 337 ページ: 1333-1333
• [雑誌論文] Precursory Softening of Polar Mode in Isotope-Exchanged Paraelectric Strontium Titanate Studied by Raman Scattering (2006)
  • 著者名/発表者名: H.Taniguchi
  • 雑誌名: Ferroelectrics 337 ページ: 131-131
• [雑誌論文] Raman Scattering Study of Superionic Conductor Lithium Tetraborate Li_2B_4O_7 (2006)
  • 著者名/発表者名: T.Dekola
  • 雑誌名: Jpn.J.Appl.Phys. 45 ページ: 152-152
• [雑誌論文] Solid-State Anti-Stokes Raman Shifter Covering Extremely Broadband Tunable Range (2006)
  • 著者名/発表者名: J.Takahashi
  • 雑誌名: Jpn.J.Appl.Phys. 45 ページ: 5084-5084
• [雑誌論文] Raman lasing and cascaded coherent anti-Stokes Raman scattering of a two-phonon Raman band (2006)
  • 著者名/発表者名: J.Takahashi
  • 雑誌名: Opt.Lett. 32 ページ: 1-1
• [雑誌論文] Dynamic Property of the Initial Process in the Dielectric Relaxation Phenomenon (2006)
  • 著者名/発表者名: J.Kano
  • 雑誌名: FERROELECTRICS (in press)
• [雑誌論文] Raman Scattering Study of Superionic Conductor Lithium Tetraborate Li_2B_4O_7 (2006)
  • 著者名/発表者名: T.Dekola
  • 雑誌名: Jpn.J.Appl.Phys 45・1A ページ: 152-152
• [雑誌論文] Raman Lasing and Multistep Coherent Anti-Stokes Raman Scattering of Two-Phonon Raman Band (2006)
  • 著者名/発表者名: J.Takahashi
  • 雑誌名: Optics Letters (in press)
• [雑誌論文] Isotope Effect on the Soft-Mode Dynamics of SrTiO_3 Studied by Raman Scattering (2005)
  • 著者名/発表者名: H.Taniguchi
  • 雑誌名: Phys.Rev.B 72 ページ: 64111-64111
• [雑誌論文] Growth of Ferroelectric Micro-Regions in SrTiO_3 and SrTi(^<18>O_<0:23>^<16>O_<0:77>)_3 Studied by Raman Scattering (2005)
  • 著者名/発表者名: H.Taniguchi
  • 雑誌名: J.Korean Phys.Soc. 46 ページ: 93-93
• [雑誌論文] Precursory Softening of Polar Mode in Isotope-Exchanged Paraelectric Strontium Titanate Studied by Raman Scattering (2005)
  • 著者名/発表者名: H.Taniguchi
  • 雑誌名: FERROELECTRICS (in press)
• [学会発表] 極低温におけるSrTiO_3の光散乱スペクトルII (2010)
  • 著者名/発表者名: 八木駿郎、武貞正樹
  • 学会等名: 日本物理学会第65回年次大会
  • 発表場所: 岡山大学
  • 年月日: 2010-03-21
• [学会発表] 極低温におけるSrTiO3の光散乱スペクトルII (2010)
  • 著者名/発表者名: 八木駿郎, 武貞正樹
  • 学会等名: 日本物理学会第65回年次大会
  • 発表場所: 岡山大学
• [学会発表] CdTiO3のソフトモードの第一原理計算 (2010)
  • 著者名/発表者名: 森分博紀, 谷口博基, 伊藤満
  • 学会等名: 日本物理学会第65回年次大会
  • 発表場所: 岡山大学
• [学会発表] 極低温におけるSrTiO_3の光散乱スペクトル (2009)
  • 著者名/発表者名: 八木駿郎
  • 学会等名: 日本物理学会2009年秋季大会
  • 発表場所: 熊本大学
  • 年月日: 2009-09-27
• [学会発表] 極低温におけるSrTiO3の光散乱スペクトル (2009)
  • 著者名/発表者名: 八木駿郎
  • 学会等名: 日本物理学会2009年秋季大会
  • 発表場所: 熊本大学
• [学会発表] 変位型強誘電体での新たなRhodes-Wohlfarth比 (2009)
  • 著者名/発表者名: 徳永正晴
  • 学会等名: 日本物理学会2009年秋季大会
  • 発表場所: 熊本大学
• [学会発表] Oxygen-isotope Exchange Effect in Ferroelectric Oxides (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Itoh
  • 学会等名: The 26th International Japan-Korea Seminar on Ceramics
  • 発表場所: Tsukuba, Japan
• [学会発表] ペロブスカイト型化合物の構造と物性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 伊藤満
  • 学会等名: 日本セラミックス協会第22回秋季シンポジウム
  • 発表場所: 愛媛大学
• [学会発表] ホモエピタキシャルSTO18薄膜の構造相転移 (2009)
  • 著者名/発表者名: 藤井康裕, 谷口博基, 伊藤満, 片山正士, 松本祐司
  • 学会等名: 日本物理学会第64回年次大会
  • 発表場所: 立教大学
• [学会発表] Theoretical Investigation of the Isotope-induced Ferroelectric Phase Transition in Quantum Paraelectric Strontium Titanate (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Tokunaga
  • 学会等名: The 9-th Russia / CIS / Baltic / Japan Symposium on Ferroelectricity
  • 発表場所: Vilnius University (Lithuania)
  • 年月日: 2008-06-16
• [学会発表] Light Scattering Study on Low-Temperature Soft-Mode-Type Phase Transitions (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Taniguchi, M. Itoh
  • 学会等名: 9th Russia/CIS/Baltic/Japan Symposium on Ferroelectricity (RCBJSF-9)
  • 発表場所: Vilnius, Lithuania
• [学会発表] Theoretical Investigation of the Isotope-induced Ferroelectric Phase Transition in Quantum Paraelectric Strontium Titanate (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Tokunaga, Y. Aikawa
  • 学会等名: 9th Russia/CIS/Baltic/Japan Symposium on Ferroelectricity (RCBJSF-9)
  • 発表場所: Vilnius, Lithuania
• [学会発表] Acoustic Anomary and Perfect Softening of Ferroelectric Mode in SrTi_18O_3 (2007)
  • 著者名/発表者名: M. Takesada
  • 学会等名: 11_th European Meeting on Ferroelectricity(EMF-2007)
  • 発表場所: Bled(Slovenia)
  • 年月日: 2007-06-04
• [学会発表] Ferroelectricity in Perovskite-Related Oxides (2007)
  • 著者名/発表者名: M. Itoh
  • 学会等名: 1th European Meeting on Ferroelectricity (EMF-2007)
  • 発表場所: Bled, Slovenia
• [学会発表] Soft Mode Dynamics in Quantum Ferroelectric 18O-exchanged SrTiO3 Studied by Raman Scattering (2007)
  • 著者名/発表者名: H. Taniguchi, T. Yagi, M. Itoh
  • 学会等名: 2007 Workshop on Fundamental Physics of Ferroelectrics
  • 発表場所: Williamsburg, Virginia, USA
• [図書] Landolt-Bornstein, Numerical Data and Functional Relationships in Science and Technology, New Series, GroupIII : Condensed Matter, Vol.36Ferroelectrics and Related Substances (Edt. Y.Shiozaki, E.Nakamura and T.Mitsui), C : Organic crystals, liquid crystals and polymers (2006)
  • 著者名/発表者名: 八木駿郎, 他18名
  • 総ページ数: 600
  • 出版者: Springer
• [図書] Landolt-Bornstein Numerical Data and Functional Relationships in Science and Technology, New Series, Group III : Condensed Matter, Vol.36 Ferroelectrics and Related Substances, B2 : Inorganic substances other than oxides : (NH4)2SO4 family....K_3BiC_<16>KCIFH_3F_4)(Edt.Y.Shiozaki, E.Nakamura, T.Mitsui) (2005)
  • 著者名/発表者名: T.Yagi
  • 総ページ数: 550
  • 出版者: Springer
• [産業財産権] 固体ラマンシフター (2006)
  • 発明者名: 高橋淳一
  • 権利者名: 高橋淳一
  • 産業財産権番号: 2006-037584
  • 出願年月日: 2006-02-15