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ナノ構造を有する強誘電体の力学特性と電気特性のカップリング効果

研究課題

研究課題/領域番号 21760073
研究種目

若手研究(B)

配分区分補助金
研究分野 機械材料・材料力学
研究機関京都大学

研究代表者

嶋田 隆広  京都大学, 工学研究科, 助教 (20534259)

研究期間 (年度) 2009 – 2010
研究課題ステータス 完了 (2010年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2010年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2009年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
キーワードナノ構造 / 強誘電体 / マルチフィジックス特性 / 第一原理解析 / 分子動力学 / 表面 / 界面 / マルチフィジックス / 強度
研究概要

本研究では、量子力学に基づく第一原理シミュレーションを用いた厳密な原子レベル解析を実施し、ナノ薄膜・ナノワイヤといった微小強誘電材料の原子構造・電子状態を解明すると同時に、その力学的変形特性と強誘電特性のカップリング効果(マルチフィジックス特性)を明らかにした。強誘電特性はナノ構造体の表面やエッジ構造により大きく影響を受けること、また、ひずみ負荷によって強誘電特性を力学的に制御できることを明らかにした。

報告書

(3件)
  • 2010 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2009 実績報告書
  • 研究成果

    (48件)

すべて 2011 2010 2009 その他

すべて 雑誌論文 (28件) (うち査読あり 20件) 学会発表 (17件) 図書 (2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Coexistence of rectilinear and vortex polarizations at twist boundaries in ferroelectric PbTiO_3 from first principles2011

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Shimada, Xiaoyuan Wang, Shogo Tomoda, Pavel Marton, Christian Elsasser, Takayuki Kitamura
    • 雑誌名

      Physical Review B(article number 094121) Vol.83

      ページ: 1-9

    • NAID

      120003338832

    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Chrsitian Elsasser, First-principles study of the interplay between grain boundaries and domain walls in ferroelectric PbTiO_32011

    • 著者名/発表者名
      Pavel Marton, Takahiro Shimada, Takayuki Kitamura
    • 雑誌名

      Physical Review B(article number 064110) Vol.83

      ページ: 1-8

    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] First-principles study of the interplay between grain boundaries and domain walls in ferroelectric PbTiO_32011

    • 著者名/発表者名
      Pavel Marton, Takahiro Shimada, Takayuki Kitamura, Christian Elsasser
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 83

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Coexistence of rectilinear and vortex polarizations at twist boundaries in ferroelectric PbTiO_3 from first principles2011

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Shimada, Xiaoyuan Wang, Shogo Tomoda, Pavel Marton, Christian Elsasser, Takayuki Kitamura
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 83

    • NAID

      120003338832

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] First-principles study on ferroelectricity at PbTiO_3 surface steps2010

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Shimada, Shogo Tomoda, Takayuki Kitamura
    • 雑誌名

      Journal of Physics : Condensed Matter(article number 355901) Vol.22

      ページ: 1-8

    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ab initio study of ferroelectric closure domains in ultrathin PbTiO_3 films2010

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Shimada, Shogo Tomoda, Takayuki Kitamura
    • 雑誌名

      Physical Review B(article number 144116) Vol.81

      ページ: 1-6

    • NAID

      120002515190

    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Simplified analysis of mechanical instability in three-dimensional atomic components and its application to nanoscale crack2010

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Shimada, Satoru Okawa, Takayuki Kitamura
    • 雑誌名

      Journal of Solid Mechanics and Materials Engineering Vol.4, No.7

      ページ: 1071-1082

    • NAID

      130000302067

    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] First-principles study on ferroelectricity at PbTiO_3 surface steps2010

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Shimada, Shogo Tomoda, Takayuki Kitamura
    • 雑誌名

      Journal of Physics : Condensed Matter

      巻: 22

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 第一原理解析に基づく強誘電PbTiO_3ナノ薄膜のClosure Domain構造2010

    • 著者名/発表者名
      嶋田隆広, 供田梢吾, 北村隆行
    • 雑誌名

      分子動力学シンポジウム講演論文集

      ページ: 9-12

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [雑誌論文] 第一原理計算に基づく鉄ナノワイヤのマルチフィジックス解析2010

    • 著者名/発表者名
      石井義之, 嶋田隆広, 北村隆行
    • 雑誌名

      分子動力学シンポジウム講演論文集

      ページ: 63-63

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [雑誌論文] PbTiO_3ねじり粒界部の強誘電特性とひずみの影響に関する第一原理解析2010

    • 著者名/発表者名
      嶋田隆広, Xiaoyuan Wang, 北村隆行
    • 雑誌名

      第23回計算力学講演会CD-ROM講演論文集

      ページ: 524-525

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [雑誌論文] Simplified analysis of mechanical instability in three-dimensional atomic components and its application to a nanoscale crack2010

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Shimada, Satoru Okawa, Takayuki Kitamura
    • 雑誌名

      Journal of Solid Mechanics and Materials Engineering

    • NAID

      130000302067

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ab initio study of ferroelectric closure domains in ultrathin PbTiO_3 films2010

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Shimada, Shogo Tomoda, Takayuki Kitamura
    • 雑誌名

      Physical Review B

    • NAID

      120002515190

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ab initio study of magnetism at iron surface under epitaxial in-plane strain2010

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Shimada, Yoshiyuki Ishii, Takayuki Kitamura
    • 雑誌名

      Physical Review B

    • NAID

      120002515189

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] First-principles investigation of edged ferroelectric PbTiO_3 nanowires and the role of axial strain2010

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Shimada, Shogo Tomoda, Takayuki Kitamura
    • 雑誌名

      2009 MRS Fall Meeting Symposium F Proceedings

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] エッジを有する鉄ナノワイヤの磁気特性とひずみの影響に関する第一原理解析2010

    • 著者名/発表者名
      嶋田隆広, 石井義之, 北村隆行
    • 雑誌名

      日本機械学会 第85期定時総会講演会講演論文集 104-1

      ページ: 1-5

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [雑誌論文] Ab initio study of ferroelectricity at edged PbTiO_3 nanowires under axial tension2009

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Shimada, Shogo Tomoda, Takayuki Kitamura
    • 雑誌名

      Physical Review B(article number 024102) Vol.79

      ページ: 1-7

    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Simplified evaluation of mechanical instability in large-scale atomic structures2009

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Shimada, Satoru Okawa, Shinichiro Minami, Takayuki Kitamura
    • 雑誌名

      Materials Science and Engineering A Vols.513-514

      ページ: 166-171

    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ab initio study of ferroelectricity in edged PbTiO_3 nanowires under axial tension2009

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Shimada, Shogo Tomoda, Takayuki Kitamura
    • 雑誌名

      Physical Review B 79

      ページ: 24102-24102

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Simplified evaluation of mechanical instability in large-scale atomic structures2009

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Shimada, Satoru Okawa, Shinichiro Minami, Takayuki Kitamura
    • 雑誌名

      Materials Science and Engineering A 513-514

      ページ: 166-171

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of efficient instability analysis method for atomic structures using linear elements and its application to amorphous metal2009

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Shimada, Satoru Okawa, Shinichiro Minami, Takayuki Kitamura
    • 雑誌名

      Journal of Solid Mechanics and Materials Engineering 3

      ページ: 807-818

    • NAID

      130000127290

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 破壊のナノ力学(第1報 ナノ構造体の界面強度)2009

    • 著者名/発表者名
      北村隆行, 澄川貴志, 嶋田隆広
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集(A編)研究展望 75

      ページ: 778-783

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 破壊のナノ力学(第2報 ナノ要素の強度)2009

    • 著者名/発表者名
      北村隆行, 澄川貴志, 嶋田隆広
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集(A編)研究展望 75

      ページ: 784-791

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 切欠きからの転位発生に関する原子モデル不安定モード解析 -有限温度による不安定変形発生メカニズムの検討-2009

    • 著者名/発表者名
      梅野宜崇, 嶋田隆広, 北村隆行
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集(A編) 75

      ページ: 1247-1254

    • NAID

      110007358707

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 一次要素を用いた不安定変形評価法の開発とき裂を有する原子構造体への適用2009

    • 著者名/発表者名
      嶋田隆広, 大川暁, 北村隆行
    • 雑誌名

      日本機械学会 2009年度年次大会講演論文集 8

      ページ: 53-54

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [雑誌論文] PbTiO_3表面ステップの強誘電特性に関する第一原理解析2009

    • 著者名/発表者名
      嶋田隆広, 供田梢吾, 北村隆行
    • 雑誌名

      日本機械学会 第22回計算力学講演会講演論文集 09-21

      ページ: 292-293

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [雑誌論文] 第一原理計算に基づく(001)表面を有する鉄ナノ薄膜のマルチフィジックス解析2009

    • 著者名/発表者名
      石井義之, 嶋田隆広, 北村隆行
    • 雑誌名

      日本機械学会 第22回計算力学講演会講演論文集 09-21

      ページ: 300-301

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [雑誌論文] 第一原理計算に基づく強誘電PbTiO_3ナノワイヤのマルチフィジックス解析2009

    • 著者名/発表者名
      嶋田隆広, 供田梢吾, 北村隆行
    • 雑誌名

      日本機械学会 第1回マイクロ・ナノ工学シンポジウム講演論文集

      ページ: 37-38

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 量子計算に基づくナノ構造体の強誘電特性とその力学的制御2010

    • 著者名/発表者名
      嶋田隆広, 北村隆行
    • 学会等名
      日本材料学会関西支部 第5回若手シンポジウム
    • 発表場所
      しあわせの村(兵庫)
    • 年月日
      2010-12-10
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] エッジを有する強磁性ナノワイヤの第一原理マルチフィジックス解析2010

    • 著者名/発表者名
      石井義之, 嶋田隆広, 北村隆行
    • 学会等名
      日本機械学会M&M2010材料力学カンファレンス
    • 発表場所
      長岡技術科学大学
    • 年月日
      2010-10-10
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] PbTiO_3ねじり粒界部の強誘電特性とひずみの影響に関する第一原理解析2010

    • 著者名/発表者名
      嶋田隆広, Xiaoyuan Wang, 北村隆行
    • 学会等名
      日本機械学会 第23回計算力学講演会
    • 発表場所
      北見工業大学
    • 年月日
      2010-09-24
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] First-principles study of critical thickness of ferroelectric polydomain PbTiO_3 ultrathin films2010

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Shimada, Takayuki Kitamura
    • 学会等名
      Psi-k 2010 Conference
    • 発表場所
      Berlin, Germany
    • 年月日
      2010-09-14
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [学会発表] First-principles study of critical thickness of ferroelectric polydomain PbTiO_3 ultrathin films2010

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Shimada, Takayuki Kitamura
    • 学会等名
      Ψ_k (Psi-k) 2010 Conference
    • 発表場所
      Berlin, Germany
    • 年月日
      2010-09-14
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] First-principles study of strain effects on magnetism at iron (001) surfaces2010

    • 著者名/発表者名
      Yoshiyuki Ishii, Takahiro Shimada, Takayuki Kitamura
    • 学会等名
      Ψ_k (Psi-k) 2010 Conference
    • 発表場所
      Berlin, Germany
    • 年月日
      2010-09-14
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 第一原理解析に基づく強誘電PbTiO_3ナノ薄膜のClosure Domain構造2010

    • 著者名/発表者名
      嶋田隆広, 供田梢吾, 北村隆行
    • 学会等名
      日本材料学会 第15回分子動力学シンポジウム
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター
    • 年月日
      2010-05-21
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 第一原理計算に基づく鉄ナノワイヤのマルチフィジックス解析2010

    • 著者名/発表者名
      石井義之, 嶋田隆広, 北村隆行
    • 学会等名
      日本材料学会 第15回分子動力学シンポジウム
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター
    • 年月日
      2010-05-21
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] エッジを有する鉄ナノワイヤの磁気特性とひずみの影響に関する第一原理解析2010

    • 著者名/発表者名
      嶋田隆広, 石井義之, 北村隆行
    • 学会等名
      日本機械学会関西支部 第85回定時総会講演会
    • 発表場所
      神戸大学 六甲台キャンパス
    • 年月日
      2010-03-16
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] (001)表面を有するFeナノ薄膜の磁気特性とひずみの影響に関する第一原理解析2009

    • 著者名/発表者名
      石井義之, 嶋田隆広, 北村隆行
    • 学会等名
      日本材料学会関西支部 第4回若手シンポジウム
    • 発表場所
      アーブしが(滋賀)
    • 年月日
      2009-12-04
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] First-prnciples investigation of edged ferroelectric PbTiO_3 nanowires and the role of axial strain2009

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Shimada, Shogo Tomoda, Takayuki Kitamura
    • 学会等名
      MRS fall meeting 2009
    • 発表場所
      Boston, USA
    • 年月日
      2009-12-02
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [学会発表] First-principles investigation of edged ferroelectric PbTiO3 nanowires and the role of axial strain2009

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Shimada, Shogo Tomoda, Takayuki Kitamura
    • 学会等名
      2009 MRS fall meeting
    • 発表場所
      Boston, USA
    • 年月日
      2009-12-02
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Simplified analysis of mechanical instability in three-dimensional atomic components and its application to a nanoscale crack2009

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Shimada, Satoru Okawa, Takayuki Kitamura
    • 学会等名
      Asian Pacific Conference for Materials and Mechanics 2009 (APCMM2009)
    • 発表場所
      Yokohama, Japan
    • 年月日
      2009-11-14
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書 2009 実績報告書
  • [学会発表] 第一原理計算に基づく強誘電PbTiO_3ナノワイヤのマルチフィジックス解析2009

    • 著者名/発表者名
      嶋田隆広, 供田梢吾, 北村隆行
    • 学会等名
      日本機械学会 第1回マイクロ・ナノ工学シンポジウム
    • 発表場所
      タワーホール船堀(東京)
    • 年月日
      2009-10-15
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] PbTiO_3表面ステップの強誘電特性に関する第一原理解析2009

    • 著者名/発表者名
      嶋田隆広, 供田梢吾, 北村隆行
    • 学会等名
      日本機械学会 第22回計算力学講演会
    • 発表場所
      金沢大学 角間キャンパス
    • 年月日
      2009-10-11
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 第一原理計算に基づく(001)表面を有する鉄ナノ薄膜のマルチフィジックス解析2009

    • 著者名/発表者名
      石井義之, 嶋田隆広, 北村隆行
    • 学会等名
      日本機械学会 第22回計算力学講演会
    • 発表場所
      金沢大学 角間キャンパス
    • 年月日
      2009-10-11
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 一次要素を用いた不安定変形評価法の開発とき裂を有する原子構造体への適用2009

    • 著者名/発表者名
      嶋田隆広, 大川暁, 北村隆行
    • 学会等名
      日本機械学会 2009年度年次大会
    • 発表場所
      岩手大学
    • 年月日
      2009-09-14
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [図書] Nanowires edited by Paola Prete(Chap.18 Multi-physics Properties in Ferroelectric Nanowires and Related Structures from First-principles)2010

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Shimada, Takayuki Kitamura
    • 総ページ数
      414
    • 出版者
      Intech
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [図書] Multi-physics Properties in Ferroelectric Nanowires and Related Structures from First-principles(NANOWIRES edited by Paola Prete, Chap18)2010

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Shimada, Takayuki Kitamura
    • 総ページ数
      414
    • 出版者
      INTECH
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [備考] ホームページ等

    • URL

      http://cyber.kues.kyoto-u.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書

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公開日: 2009-04-01   更新日: 2016-04-21  

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