強誘電体双結晶を用いた新奇高機能ドメイン界面の開発

• 研究課題/領域番号: 24686073
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 研究分野: 金属物性
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 中村 篤智 名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (20419675)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 27,690千円 (直接経費: 21,300千円、間接経費: 6,390千円); 2013年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2012年度: 22,620千円 (直接経費: 17,400千円、間接経費: 5,220千円)
• キーワード: バイクリスタル / 強誘電体 / ドメインウォール / 双結晶 / 透明導電体 / 2次元電気伝導 / 極性界面

研究概要

強誘電体は，FeRAM，光学フィルター，ピエゾ素子，などとして広く実用に供されている機能性材料である．強誘電体にとって物性を支配する重要な構成要素となるのが，ドメイン分極間の境界いわゆるドメインウォールである．ドメインの制御や解析は困難であるため，これまで系統的な研究はなされてこなかった．本研究では，分極方向制御を施した強誘電体単結晶基板2枚を接合により双結晶化することで，任意の分極関係を持つ強誘電ドメインウォールの作製法を確立した．作製した双結晶試料の物性評価の結果，本来絶縁体であるべき強誘電体結晶中において，極性を有するドメインウォールが高い電気伝導性を有することが明らかとなった．

研究成果

• [雑誌論文] Periodic Nanowire Array at the Crystal Interface (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Nakamura, T. Mizoguchi, K. Matsunaga, T. Yamamoto, N. Shibata, Y. Ikuhara
  • 雑誌名: ACS NANO 巻: 7 ページ: 6297-6302
• [雑誌論文] Thermodynamic analysis using first-principles calculations of phases and structures of Li_xNi_<0.5>Mn_<1.5>O_4 (0≤x≤1) (2013)
  • 著者名/発表者名: I. Kishida, K. Orita, A. Nakamura, Y. Yokogawa
  • 雑誌名: Journal of Power Sources 巻: 241 ページ: 1-5
• [雑誌論文] Thermodynamic analysis using first-principles calculations of phases and structures of LixNi0.5Mn1.5O4 (2013)
  • 著者名/発表者名: I. Kishida, K. Orita, A. Nakamura, Y. Yokogawa
  • 雑誌名: Journal of Power Sources 巻: 241 ページ: 1-5
  • DOI: 10.1016/j.jpowsour.2013.04.099
  • 査読あり
• [雑誌論文] Theoretical Calculations of Segregation Behavior of Zinc and Magnesium at Hydroxyapatite Surface in Contact with Water (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Mori, K. Matsunaga, T. Kubota, A. Goto, K. Toyoura, A. Nakamura, I. Tanaka
  • 雑誌名: MATERIALS TRANSACTIONS 巻: 54 号: 8 ページ: 1262-1267
  • DOI: 10.2320/matertrans.ME201317
  • NAID: 130004455176
  • ISSN: 1345-9678, 1347-5320
  • 査読あり
• [雑誌論文] HAADF STEM Observations of Impurity Distributions around Basal Dislocation in Alumina (2013)
  • 著者名/発表者名: E. Tochigi, Y. Kezuka, A. Nakamura, A. Nakamura, N. Shibata, Y. Ikuhara
  • 雑誌名: Microscopy Microanal. 巻: 19 ページ: 1960-1961
  • 査読あり
• [雑誌論文] LNを用いたドメイン界面の人工的創製とその物性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 中村篤智, 佐藤幸生, 栃木栄太, 溝口照康, 柴田直哉, 幾原雄一, 豊浦和明, 松永克志
  • 雑誌名: 日本学術会議材料工学連合講演会講演論文集 巻: 57 ページ: 211-212
• [雑誌論文] Boundary dislocations at a {-12-10} / <10-10> low angle tilt grain boundary in LiNbO_3 (2012)
  • 著者名/発表者名: A. Nakamura, E. Tochigi, J. Nakamura, I. Kishida and Y. Yokogawa
  • 雑誌名: Journal of Materials Science 巻: 47 ページ: 5086-5096
• [雑誌論文] Structure of screw dislocations in a (0001) / [0001] low-angle twist boundary of alumina (α-Al_2O_3) (2012)
  • 著者名/発表者名: E. Tochigi, Y. Kezuka, N. Shibata, A. Nakamura and Y. Ikuhara
  • 雑誌名: Acta Materialia 巻: 60 ページ: 1293-1299
• [雑誌論文] Boundary dislocations at a {1210}/ <1010>low angle tilt grain boundary in LiNbO_3 (2012)
  • 著者名/発表者名: A.Nakamura, E.Tochigi, J.Nakamura, I.Kishida and Y. Yokogawa
  • 雑誌名: J. Mater. Sci 巻: 47 号: 13 ページ: 5086-5096
  • DOI: 10.1007/s10853-012-6373-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dislocation structure of low angle tilt grain boundaries in LiNbO_3 (2012)
  • 著者名/発表者名: A.Nakamura, J.Nakamura, T.Yamamoto, I.Kishida, Y.Yokogawa and E.Tochigi
  • 雑誌名: AMTC Letters 巻: 3 ページ: 40-41
  • 査読あり
• [雑誌論文] 強誘電体双結晶を用いた新奇ドメイン界面の創製とその構造 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中村篤智, 栃木栄太, 佐藤幸生, 松永克志, 溝口照康, 幾原雄一, 柴田直哉
  • 雑誌名: 日本学術会議材料工学連合講演会講演論文集 巻: 56 ページ: 371-372
• [学会発表] 第一原理計算によるニオブ酸リチウムのドメイン分極反転過程解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 後藤明, 豊浦和明, 中村篤智, 松永克志
  • 学会等名: 日本セラミックス協会2014年年会
  • 発表場所: 慶應義塾大学日吉キャンパス
• [学会発表] 第一原理計算によるニオブ酸リチウムの強誘電相転移挙動の解明 (2014)
  • 著者名/発表者名: 太田将嵩, 豊浦和明, 中村篤智, 松永克志
  • 学会等名: 日本セラミックス協会2014年年会
  • 発表場所: 慶應義塾大学日吉キャンパス
• [学会発表] LiNbO3における粒界転位の構造と電気的特性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 古嶋佑帆, 中村篤智, 阿部真之, 豊浦和明, 松永克志
  • 学会等名: 日本セラミックス協会2014年年会
  • 発表場所: 慶應義塾大学日吉キャンパス
• [学会発表] 強誘電体双結晶を用いた人工的ドメインウォールの作製 (2013)
  • 著者名/発表者名: 中村篤智, 松永克志, 栃木栄太, 佐藤幸生, 溝口照康, 幾原雄一, 柴田直哉
  • 学会等名: 日本セラミックス協会2013年年会
  • 発表場所: 東京工業大学(東京)
  • 年月日: 2013-03-17
• [学会発表] Conductive path formation in insulating oxide using dislocations and interfaces (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Nakamura, K. Matsunaga, T. Mizoguchi, E. Tochigi, N. Shibata and Y. Ikuhara
  • 学会等名: The American Ceramic Society 37th International Conference and Expo on Advanced Ceramics and Composites
  • 発表場所: Daytona Beach, USA
  • 招待講演
• [学会発表] A study on ferroelectric domain-walls using bicrystal fabrication technique (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Nakamura, E. Tochigi, Y. Sato, T. Mizoguchi, N. Shibata, Y. Ikuhara, and K. Matsunaga
  • 学会等名: 10th Pacific Rim Conference on Ceramic and Glass Technology
  • 発表場所: San Diego, USA(Oral)
• [学会発表] Characteristic conductive properties at charged interfaces in insulating polar oxide (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Nakamura, Y. Sato, E. Tochigi, T. Mizoguchi, N. Shibata, Y. Ikuhara, K. Matsunaga
  • 学会等名: Intergranular and Interphase Boundaries in Materials 2013
  • 発表場所: Halkidiki, Greece(Oral)
• [学会発表] 強誘電体双結晶を用いた人工的ドメインウォールの作製 (2013)
  • 著者名/発表者名: 中村篤智,松永克志,栃木栄太,佐藤幸生,溝口照康,幾原雄一,柴田直哉
  • 学会等名: 日本セラミックス協会2013年年会
  • 発表場所: (口頭発表)
• [学会発表] 強誘電体における反転ドメインウォールの電気伝導特性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 中村篤智,栃木栄太,佐藤幸生,溝口照康,幾原雄一,柴田直哉,豊浦和明,松永克志
  • 学会等名: 日本金属学会2013年秋期講演大会
  • 発表場所: (口頭発表)
• [学会発表] ニオブ酸リチウム双結晶における接合界面の電気的特性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 中村篤智,佐藤幸生,栃木栄太,溝口照康,柴田直哉,幾原雄一,松永克志
  • 学会等名: 日本機械学会M&M2013材料力学カンファレンス
  • 発表場所: (口頭発表)
• [学会発表] LNを用いたドメイン界面の人工的創製とその物性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 中村篤智,佐藤幸生,栃木栄太,溝口照康,柴田直哉,幾原雄一,豊浦和明,松永克志
  • 学会等名: 第57回日本学術会議材料工学連合講演会
  • 発表場所: (口頭発表)
• [学会発表] 強誘電体における反転ドメインウォールの電気伝導特性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 中村篤智, 栃木栄太, 佐藤幸生, 溝口照康, 幾原雄一, 柴田直哉, 豊浦和明, 松永克志
  • 学会等名: 日本金属学会 2013年秋期講演大会
  • 発表場所: 金沢大学 角間キャンパス
• [学会発表] ニオブ酸リチウム双結晶における接合界面の電気的特性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 中村篤智, 佐藤幸生, 栃木栄太, 溝口照康, 柴田直哉, 幾原雄一, 松永克志
  • 学会等名: 日本機械学会 Ｍ＆Ｍ2013材料力学カンファレンス
  • 発表場所: 岐阜大学柳戸キャンパス
• [学会発表] LNを用いたドメイン界面の人工的創製とその物性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 中村篤智, 佐藤幸生, 栃木栄太, 溝口照康, 柴田直哉, 幾原雄一, 豊浦和明, 松永克志
  • 学会等名: 第57回日本学術会議材料工学連合講演会
  • 発表場所: 京都テルサ
• [学会発表] 第一原理計算による強誘電体ドメインウォールの構造と形成過程に関する研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 後藤明, 豊浦和明, 中村篤智, 松永克志
  • 学会等名: 日本機械学会 Ｍ＆Ｍ2013材料力学カンファレンス
  • 発表場所: 岐阜大学柳戸キャンパス
• [学会発表] A study on ferroelectric domain-walls using bicrystal fabrication technique (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Nakamura, E. Tochigi, Y. Sato, T. Mizoguchi, N. Shibata, Y. Ikuhara, and K. Matsunaga
  • 学会等名: 10th Pacific Rim Conference on Ceramic and Glass Technology
  • 発表場所: San Diego, USA
• [学会発表] Characteristic conductive properties at charged interfaces in insulating polar oxide (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Nakamura, Y. Sato, E. Tochigi, T. Mizoguchi, N. Shibata, Y. Ikuhara, K. Matsunaga
  • 学会等名: Intergranular and Interphase Boundaries in Materials 2013
  • 発表場所: Sithonia, Greece
• [学会発表] Conductive path formation in insulating oxide using dislocations and interfaces (2013)
  • 著者名/発表者名: A.Nakamura, K.Matsunaga, T.Mizoguchi, E.Tochigi, N.Shibata and Y.Ikuhara
  • 学会等名: 37th International Conference and Expo on Advanced Ceramics and Composites
  • 発表場所: Daytona Beach (Florida), USA(招待講演)
• [学会発表] 強誘電体双結晶を用いた新奇ドメイン界面の創製とその構造 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中村篤智, 栃木栄太, 佐藤幸生, 松永克志, 溝口照康, 幾原雄一, 柴田直哉
  • 学会等名: 第56回日本学術会議材料工学連合講演会
  • 発表場所: 京都テルサ(京都)
  • 年月日: 2012-10-30
• [学会発表] 強誘電体双結晶を用いた小角粒界の創製とその構造 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中村篤智, 岸田逸平, 横川善之, 栃木栄太, 柴田直哉, 松永克志
  • 学会等名: 日本機械学会M&M2012材料力学カンファレンス
  • 発表場所: 愛媛大学(愛媛)
  • 年月日: 2012-09-22
• [学会発表] 強誘電体双結晶を用いたドメイン界面の創製とその物性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中村篤智
  • 学会等名: 第5回格子欠陥制御工学研究会
  • 発表場所: にぎたつ会館(愛媛)
  • 年月日: 2012-09-20
• [学会発表] 双結晶実験による強誘電体ドメインウォールの創製 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中村篤智, 栃木栄太, 佐藤幸生, 松永克志, 溝口照康, 幾原雄一, 柴田直哉
  • 学会等名: 日本金属学会第151回秋期大会
  • 発表場所: 愛媛大学(愛媛)
  • 年月日: 2012-09-17
• [学会発表] Dislocation structure of low angle tilt grain boundaries in LiNbO_3 (2012)
  • 著者名/発表者名: A. Nakamura, J. Nakamura, T. Yamamoto, I. Kishida, Y. Yokogawa and E. Tochigi
  • 学会等名: The 3rd International Symposium on Advanced Microscopy and Theoretical Calculations
  • 発表場所: Gifu, Japan(Poster)
• [学会発表] 双結晶実験による強誘電体ドメインウォールの創製 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中村篤智,栃木栄太,佐藤幸生,松永克志,溝口照康,幾原雄一,柴田直哉
  • 学会等名: 日本金属学会2012年秋期(第151回)大会
  • 発表場所: (口頭発表)
• [学会発表] 強誘電体双結晶を用いたドメイン界面の創製とその物性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中村篤智
  • 学会等名: 日本金属学会第5回格子欠陥制御工学研究会
  • 発表場所: (口頭発表)
• [学会発表] 強誘電体双結晶を用いた小角粒界の創製とその構造 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中村篤智,岸田逸平,横川善之,栃木栄太,柴田直哉,松永克志
  • 学会等名: 日本機械学会M&M2012材料力学カンファレンス
  • 発表場所: (口頭発表)
• [学会発表] 強誘電体双結晶を用いた新奇ドメイン界面の創製とその構造 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中村篤智,栃木栄太,佐藤幸生,松永克志,溝口照康,幾原雄一,柴田直哉
  • 学会等名: 第56回日本学術会議材料工学連合講演会
  • 発表場所: (口頭発表)
• [学会発表] Theoretical Study of Defects in Hydroxyapatite Bioceramics (2012)
  • 著者名/発表者名: K.Matsunaga, T.Kubota, K.Toyoura and A.Nakamura
  • 学会等名: The 5th International Symposium on Designing, Processing and Properties of Advanced Engineering Materials
  • 発表場所: Toyohashi (Aichi), Japan
• [学会発表] Dynamical behavior and interface structure of rhombohedral twins in sapphire (2012)
  • 著者名/発表者名: E.Tochigi, N.Shibata, A.Nakamura and Y.Ikuhara
  • 学会等名: Gordon Research Conference : Ceramics, Solid State Studies in New Insights and New Paradigms for Fracture and Deformation
  • 発表場所: South Hadley(Massachusetts), USA
• [学会発表] Dislocation structure of low angle tilt grain boundaries in LiNbO_3 (2012)
  • 著者名/発表者名: A.Nakamura, J.Nakamura, T.Yamamoto, I.Kishida, Y.Yokogawa and E.Tochigi
  • 学会等名: The 3rd International Symposium on Advanced Microscopy and Theoretical Calculations
  • 発表場所: Gifu (Gifu), Japan
• [備考]
  • URL: http://www.numse.nagoya-u.ac.jp/matsunaga/english/index.htm