放射光時分割定在波法による強誘電体超薄膜の分極反転速度の直接測定

• 研究課題/領域番号: 20510113
• 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: ナノ材料・ナノバイオサイエンス
• 研究機関: (財)高輝度光科学研究センター
• 研究代表者: 坂田 修身 (財)高輝度光科学研究センター, 利用研究促進部門, 主幹研究員 (40215629)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2010
• 研究課題ステータス: 完了 (2010年度)
• 配分額: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2010年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2009年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2008年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
• キーワード: ナノ材料解析 / 評価 / X線定在波法 / 酸化物基板 / 超薄膜 / X線集光ビーム / マイクロビーム / 界面原子配列 / 時分割X線回折 / 強誘電体超薄膜 / ナノ秒オーダー / 電気分極 / 格子歪 / 電歪定数 / 圧電定数 / 物性同時測定

研究概要

完全結晶に匹敵する酸化物基板からのシャープな回折プロファイルを観察でき、さらに酸化物薄膜、ナノ構造から動力学的回折効果に起因するX線定在波プロファイルを観測することに成功した。また、パルス電場によって薄膜内で誘起される原子スケールの格子歪を検出するナノ秒オーダーの時分割X線回折測定と電気分極の高速測定を組み合わせた物性同時測定システムを開発し、強誘電体薄膜に適用した。その薄膜のピエゾ定数と電歪係数を決定することができた。

研究成果

• [雑誌論文] Application of Synchrotron-based Reciprocal-space Mapping at a Fixed Angular Position to Identification of Crystal Symmetry of Bi_4Ti_3O_<12> epitaxial thin films (2011)
  • 著者名/発表者名: O.Sakata, T.Watae, H.Funakubo
  • 雑誌名: J.Appl.Cryst. 44 ページ: 385-391
  • 査読あり
• [雑誌論文] Application of Synchrotron-based Reciprocal-space Mapping at a Fixed Angular Position to Identification of Crystal Symmetry of Bi_4Ti_3O_<12> epitaxial thin films (2011)
  • 著者名/発表者名: O.Sakata, T.Watanabe, H.Funakubo
  • 雑誌名: J.Appl.Cryst. 巻: 44 ページ: 385-391
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural Property and Electric Field Response of a Single Perovskite PbTiO_3 Nanowire using Micro X-ray Beam (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Yamada, J.Wang, O.Sakata, H.Tanaka, Y.Ehara, S.Yasui, N.Setter, H.Funakubo
  • 雑誌名: Jpn.J.Appl.Phys. 49
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synchrotron X-ray Diffraction Study on a Single Nanowire of PX-phase Lead Titanate (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Yamada, J.Wang, O.Sakata, C.S.Sandu, Z.He, T.Kamo, S.Yasui, N.Stter, H.Funakubo
  • 雑誌名: J.Eur.Ceram.Soc. 30 ページ: 3259-3262
  • 査読あり
• [雑誌論文] In-situ Lattice-strain Analysis of a Ferroelectric Thin Film under an Applied Pulse Electric Field (2010)
  • 著者名/発表者名: O.Sakata, S.Yasui, T.Yamada, M.Yabashi, S.Kimura, H.Funakubo
  • 雑誌名: AIP conference proceedings 1234 ページ: 151-154
  • 査読あり
• [雑誌論文] In-situ Lattice-strain Analysis of a Ferroelectric Thin Film under an Applied Pulse Electric Field (2010)
  • 著者名/発表者名: O.Sakata, S.Yasui, T.Yamada, M.Yabashi, S.Kimura, H.Funakubo
  • 雑誌名: AIP conference proceedings 巻: 1234 ページ: 151-154
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synchrotron X-ray Diffraction Study on a Single Nanowire of PX-phase Lead Titanate (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Yamada, J.Wang, O.Sakata, C.S.Sandu, Z.He, T.Kamo, S.Yasui, N.Setter, H.Funakubo
  • 雑誌名: J.Eur.Ceram.Soc. 巻: 30 ページ: 3259-3262
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural Property and Electric Field Response of a Single Perovskite PbTiO_3 Nanowire using Micro X-ray Beam (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Yamada, J.Wang, O.Sakata, H.Tanaka, Y.Ehara, S.Yasui, N.Setter, H.Funakubo
  • 雑誌名: Jpn.J.Appl.Phys. 巻: 49
  • 査読あり
• [雑誌論文] X線回折法を用いたハイブリッド型多孔性金属錯体の膜構造評価 (2009)
  • 著者名/発表者名: 古川修平、坂田修身
  • 雑誌名: 日本放射光学会誌 22 ページ: 249-255
  • NAID: 10025408114
• [雑誌論文] 高輝度放射光X線回折法を用いたナノ構造解析の最近の話題 (2009)
  • 著者名/発表者名: 坂田修身
  • 雑誌名: ナノ学会会報 7 ページ: 79-85
  • NAID: 40016681963
• [雑誌論文] In-situ observatiion of a Au (1 1 1) electrode surface using the x-rayreciprocal-lattice space imaging method (2009)
  • 著者名/発表者名: O.Sakata, M.Nakamura
  • 雑誌名: Appl.Surf.Sci. 256 ページ: 1144-1147
  • 査読あり
• [雑誌論文] Piezoelectric properties of {100}-oriented epitaxial BiCoO3-BiFeO3 films measured using synchrotron x-ray diffraction (2009)
  • 著者名/発表者名: S.Yasui, O.Sakata, M.Nakajima, S.Utsugi, K.Yazawa, T.Yamada, H.Funakubo
  • 雑誌名: Jpn.J.Appl.Phys. 48
  • NAID: 210000067452
  • 査読あり
• [雑誌論文] X-ray optics with small vertical divergence and horizontal focusing for an x-ray standing-wave measurement (2009)
  • 著者名/発表者名: O.Sakata, T.Kudo, H.Yamanaka, Y.Imai
  • 雑誌名: Trans.MRS-J 34 ページ: 601-604
  • 査読あり
• [雑誌論文] Strain-relaxedd Structure in (001)/(100)-oriented Epitaxial Pb(Zr,Ti)O_3 Films Grown on (100) SrTiO3 Substrates by Metal Organic Chemical Vapor Deposition (2009)
  • 著者名/発表者名: H.Nakaki, Y.K.Kim, S.Yokoyama, R.Ikariyama, H.Funakubo, K,Nishida, K.Saito, H.Morioka, O.Sakata, H.Han, S.Baik
  • 雑誌名: J.Appl.Phys. 105
  • 査読あり
• [雑誌論文] X-ray optics with small vertical divergence and horizontal focusing for an x-ray standing-wave measurement (2009)
  • 著者名/発表者名: O.Sakata, T.Kudo, H.Yamanaka, Y.Imai
  • 雑誌名: Transaction of the Materials Research Society of Japan 34 ページ: 601-604
  • 査読あり
• [雑誌論文] Piezoelectric properties of{100}-oriented epitaxial BiCoO3-BiFeO3 films measured using synchrotron x-ray diffraction (2009)
  • 著者名/発表者名: S.Yasui, O.Sakata, M.Nakajima, S.Utsugi, K.Yazawa, T.Yamada, H.Funakubo
  • 雑誌名: Jpn.J.Appl.Phys. 48
  • NAID: 210000067452
  • 査読あり
• [雑誌論文] In-situ observation of a Au(111)electrode surface using the x-ray reciprocal-lattice space imaging method (2009)
  • 著者名/発表者名: O.Sakata, M.Nakamura
  • 雑誌名: Appl.Surf.Sci. 256 ページ: 1144-1147
  • 査読あり
• [雑誌論文] (2009)
  • 著者名/発表者名: 坂田修身(分担)
  • 雑誌名: 光科学研究の最前線2(強光子場科学研究懇談会) ページ: 85-85
• [雑誌論文] Strain-relaxed structure in (001)/(100)-oriented epitaxial Pb(Zr,Ti)O3 films grown on (100 SrTiO3 substrates by metal organic chemical vapor deposition (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Nakaki, Y. K. Kim, S. Yokoyama, R. Ikariyama, H. Funakubo, K, Nishida, K. Saito, H. Morioka, O. Sakata, H. Han, s. Baik
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 105
  • 査読あり
• [雑誌論文] X-ray Reciprocal-lattice Space Imaging Method for Quick Analysis of Buried Crystalline Nanostructure -A Diffraction Method Fixed at an Angular Position (2008)
  • 著者名/発表者名: O.Sakata, W.Yashiro, K.Sakamoto, K.Miki
  • 雑誌名: Trans.MRS-J 33 ページ: 625-628
  • 査読あり
• [雑誌論文] Transformation from an Atomically Stepped NiO Thin Film to a Nanotape Structure : A Kinetic Study using X-ray Diffraction (2008)
  • 著者名/発表者名: O.Sakata, J.M.Soon, A.Matsuda, Y.Akita, M.Yoshimoto
  • 雑誌名: Appl.Phys.Lett. 93(24)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Transformation from an atomically stepped NiO thin film to a nanotape structure : A kinetic study using x-ray diffraction (2008)
  • 著者名/発表者名: O. Sakata, J. M. Soon, A. Matsuda, Y. Akita, M. Yoshimoto
  • 雑誌名: Applied Physics Letter 93
  • 査読あり
• [雑誌論文] X-ray reciprocal-lattice space imaging method for quick analysis of buried crystalline nanostructure -a diffraction method fixed at an angular position (2008)
  • 著者名/発表者名: O. Sakata, W. Yashiro, K. Sakamoto, K., Miki
  • 雑誌名: Transactions of the Materials Research Society of Japan 33 ページ: 625-628
  • 査読あり
• [学会発表] 酸化物薄膜や金属電極の埋もれた界面構造解析のための硬X線定在波測定用光学系、口頭発表 (2011)
  • 著者名/発表者名: 坂田修身、工藤統吾、今井康彦
  • 学会等名: 日本放射光学会
  • 発表場所: つくば国際会議場
  • 年月日: 2011-01-09
• [学会発表] 酸化物薄膜や金属電極の埋もれた界面構造解析のための硬X線定在波測定用光学系 (2011)
  • 著者名/発表者名: 坂田修身、工藤統吾、今井康彦
  • 学会等名: 日本放射光学会
  • 発表場所: つくば国際会議場(口頭発表)
  • 年月日: 2011-01-09
• [学会発表] Identification of crystal symmetry of Bi_4Ti_3O_<12> epitaxial thin films by a modified synchrotron reciprocal-space mapping、口頭発表 (2010)
  • 著者名/発表者名: 坂田修身、渡邉隆之、舟窪浩
  • 学会等名: 日本結晶学会
  • 発表場所: 大阪大学コンベンションセンター
  • 年月日: 2010-12-05
• [学会発表] Identification of crystal symmetry of Bi_4Ti_3O_<12> epitaxial thin films by a modified synchrotron reciprocal-space mapping (2010)
  • 著者名/発表者名: 坂田修身、渡邉隆之、舟窪浩
  • 学会等名: 日本結晶学会
  • 発表場所: 大阪大学コンベンションセンター(口頭発表)
  • 年月日: 2010-12-05
• [学会発表] Current Status of In-situ Structural Studies of Thin Films and Electrode Surfaces at BL13XU, SPring-8 (2010)
  • 著者名/発表者名: O.Sakata, T.Yamada, M.Nakamura, H.Funakubo
  • 学会等名: The Eleventh International Conference on Surface X-ray and Neutron Scattering SXNS-11
  • 発表場所: Northwestern University Evanston, IL, USA
  • 年月日: 2010-07-15
• [学会発表] Current Status of In-situ Structural Studies of Thin Films and Electrode Surfaces at BL13XU, SPring-8 (2010)
  • 著者名/発表者名: O.Sakata, T.Yamada, M.Nakamura, H.Funakubo
  • 学会等名: The Eleventh International Conference on Surface X-ray and Neutron Scattering SXNS-11
  • 発表場所: Northwestern University Evanston, IL, USA(口頭発表)
  • 年月日: 2010-07-15
• [学会発表] 高輝度放射光X線回折による固液界面の研究の現状、招待講演 (2010)
  • 著者名/発表者名: 坂田修身
  • 学会等名: 春季第57回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 東海大学(神奈川県)
  • 年月日: 2010-03-18
• [学会発表] 招待講演:高輝度放射光X線回折による固液界面の研究の現状 (2010)
  • 著者名/発表者名: 坂田修身
  • 学会等名: 春季第57回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 東海大学(神奈川県)
  • 年月日: 2010-03-18
• [学会発表] 電場印加下でのその場X線回折用温度制御試料チャンバ、口頭発表 (2010)
  • 著者名/発表者名: 坂田修身、山田智明、安井伸太郎、中嶋誠二、清水勝、舟窪浩
  • 学会等名: 第23回日本放射光学会年会
  • 発表場所: イーグレひめじ(兵庫県)
  • 年月日: 2010-01-08
• [学会発表] 口頭発表:電場印加下でのその場X線回折用温度制御試料チャンバ (2010)
  • 著者名/発表者名: 坂田修身、山田智明、安井伸太郎、中嶋誠二、清水勝、舟窪浩
  • 学会等名: 第23回日本放射光学会年会
  • 発表場所: イーグレひめじ(兵庫県)
  • 年月日: 2010-01-08
• [学会発表] 強誘電体薄膜の電歪決定法:ナノ秒オーダーの時分割シンクロトロン回折と電気分極のその場測定、口頭発表 (2009)
  • 著者名/発表者名: 坂田修身、安井伸太郎、山田智明、舟窪浩
  • 学会等名: 日本結晶学会年会
  • 発表場所: 関西学院大学上ヶ原キャンパス(兵庫県)
  • 年月日: 2009-12-05
• [学会発表] 口頭発表:強誘電体薄膜の電歪決定法:ナノ秒オーダーの時分割シンクロトロン回折と電気分極のその場測定 (2009)
  • 著者名/発表者名: 坂田修身、安井伸太郎、山田智明、舟窪浩
  • 学会等名: 日本結晶学会年会
  • 発表場所: 関西学院大学上ヶ原キャンパス(兵庫県)
  • 年月日: 2009-12-05
• [学会発表] In-situ lattice-strain analysis of a ferroelectric thin film under an applied pulse electric field, 口頭発表 (2009)
  • 著者名/発表者名: O.Sakata, S.Yasui, T.Yamada, M.Yabashi, S.Kimura, H.Funakubo
  • 学会等名: The 10th International Conference on Synchrotron Radiation Instrumentation SRI09
  • 発表場所: Melbourne, Australia (the Melbourne Convention and Exhibition Centre)
  • 年月日: 2009-09-30
• [学会発表] 口頭発表:In-situ lattice-strain analysis of a ferroelectric thin film under an applied pulse electric field (2009)
  • 著者名/発表者名: O.Sakata, S.Yasui, T.Yamada, M.Yabashi, S.Kimura, H.Funakubo
  • 学会等名: The 10th International Conference on Synchrotron Radiation Instrumentation SRI09
  • 発表場所: Melbourne, Australia(the Melbourne Convention and Exhibition Centre)
  • 年月日: 2009-09-30
• [学会発表] Recent structural studies of surfaces, interfaces, and thin films at BL13XU, 招待講演 (2009)
  • 著者名/発表者名: 坂田修身
  • 学会等名: Worshop on "The Application of x-ray scattering on epitaxial growth and nanostructures
  • 発表場所: Hsinchu, Taiwan (National Synchrotron Radiation Research Center)
  • 年月日: 2009-09-22
• [学会発表] 招待講演:Recent structural studies of surfaces, interfaces, and thin films at BL13XU (2009)
  • 著者名/発表者名: O.Sakata
  • 学会等名: Workshop on "The Application of x-ray scattering on epitaxial growth and nanostructures"
  • 発表場所: Hsinchu, Taiwan,(National Synchrotron Radiation Research Center)
  • 年月日: 2009-09-22
• [学会発表] BL13XUの最近の現状、招待講演 (2009)
  • 著者名/発表者名: 坂田修身
  • 学会等名: 埋もれた界面のX線・中性子解析に関するワークショップ2009
  • 発表場所: つくば大学東京キャンパス
  • 年月日: 2009-07-14
• [学会発表] 招待講演:BL13XUの最近の現状 (2009)
  • 著者名/発表者名: 坂田修身
  • 学会等名: 埋もれた界面のX線・中性子解析に関するワークショップ2009
  • 発表場所: つくば大学東京キャンパス(東京都)
  • 年月日: 2009-07-14
• [学会発表] 高輝度放射光による埋もれた界面の研究の最前線、招待講演 (2009)
  • 著者名/発表者名: 坂田修身
  • 学会等名: 第56回応用物理学会関係連合講演会
  • 発表場所: つくば大学
  • 年月日: 2009-03-31
• [学会発表] 高輝度放射光による埋もれた界面の研究の最前線(招待講演) (2009)
  • 著者名/発表者名: 坂田修身
  • 学会等名: 第56回応用物理学会関係連合講演会
  • 発表場所: つくば大学(茨城県)
  • 年月日: 2009-03-31
• [学会発表] 強誘電体薄膜の電歪決定のためのナノ秒時分割X線回折、口頭発表 (2009)
  • 著者名/発表者名: 坂田修身、矢橋牧名、春木理恵、木村滋、安井伸太郎、舟窪浩
  • 学会等名: 第22回放射光学会年会
  • 発表場所: 東京大学、本郷キャンパス
  • 年月日: 2009-01-09
• [学会発表] 強誘電体薄膜の電歪決定のためのナノ秒時分割X線回折 (2009)
  • 著者名/発表者名: 坂田修身, 矢橋牧名, 春木理恵, 木村滋, 安井伸太郎, 舟窪浩
  • 学会等名: 第22回放射光学会年会
  • 発表場所: 東京大学本郷キャンパス(東京都)(口頭発表)
  • 年月日: 2009-01-09
• [学会発表] ナノ秒オーダーパルス電場下の強誘電体薄膜からの格子歪解析のためのシンクロトロンX線回折法の開発、依頼講演、社 (2008)
  • 著者名/発表者名: 坂田修身、安井伸太郎、藤澤隆志、加茂嵩史、中嶋誠二、奥山雅則、舟窪浩
  • 学会等名: 日本セラミックス協会 第21回秋期シンポジウム
  • 発表場所: 北九州国際会議場(西日本総合展示場)
  • 年月日: 2008-09-17
• [学会発表] ナノ秒オーダーパルス電場下の強誘電体薄膜からの格子歪解析のためのシンクロトロンX線回折法の開発(依頼講演) (2008)
  • 著者名/発表者名: 坂田修身, 安井仲太郎, 藤澤隆志, 加茂嵩史, 中嶋誠二, 奥山雅則, 舟窪浩
  • 学会等名: 社)日本セラミックス協会 第21回秋期シンポジウム
  • 発表場所: 北九州国際会議場(福岡県)
  • 年月日: 2008-09-17
• [学会発表] Observation of 1D and 2D nanostructures using the X-ray reciprocal-lattice space imaging method, ポスター発表 (2008)
  • 著者名/発表者名: O.Sakata, W.Yashiro, B.R.David, K.Sakamoto, K.Miki, M.Nakamura, H.Funakubo
  • 学会等名: IUCr2008
  • 発表場所: 大阪
• [学会発表] Observation of 1D and 2D nanostructures using the X-ray reciprocal-lattice space imaging method (ポスター発表) (2008)
  • 著者名/発表者名: O. Sakata, W. Yashiro, B. R. David, K. Sakamoto, K. Miki, M. Nakamura, H. Funakubo
  • 学会等名: IUCr2008
  • 発表場所: グランキューブ大阪(大阪府)