非従来型強誘電性酸化物微構造の原子レベル解析

• 研究課題/領域番号: 24760533
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 金属物性
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 藤平 哲也 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (00463878)
• 研究協力者: 松元 隆夫 ; 中林 麻美子
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2014年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2013年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2012年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: 酸化物 / 走査透過型電子顕微鏡 / 強誘電体 / ドメイン構造 / 第一原理計算 / ドメイン / 複合酸化物 / 透過型電子顕微鏡 / DyInO3 / YMnO3

研究成果の概要

本研究では，従来の強誘電体とは異なったメカニズムによる新規な強誘電的特性が期待される非ペロブスカイト型六方晶構造を有するRMO3（R:希土類）および関連の酸化物の系について，セラミックス・単結晶試料合成，走査透過型電子顕微鏡による高分解能観察，および理論計算を併用した微構造解析を行った．これまで詳細な報告が限られていたDyInO3およびYMnO3化合物における分極構造，分域構造に関する原子スケール観察データを得るとともに，原子分解能STEM観察および第一原理理論計算を併用した酸化物微構造のより精密な解析手法の可能性が示された．

研究成果

• [雑誌論文] First Principles Study on Vacancy Formation and Diffusion Behaviors in a-Al2O3 Grain Boundary (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Tohei, Y. Watanabe, N. Shibata, Y. Ikuhara
  • 雑誌名: AMTC Letters 巻: 4 ページ: 134-135
  • 査読あり
• [雑誌論文] Double Columnar Structure with a Nanogradient Composite for Increased Oxygen Diffusivity and Reduction Activity (2014)
  • 著者名/発表者名: Young-Wan Ju, Junji Hyodo, Atsushi Inoishi, Shintaro Ida, Tetsuya Tohei, Yeong-Gi So, Yuichi Ikuhara and Tatsumi Ishihara
  • 雑誌名: Advanced Energy Materials 巻: 4 号: 17
  • DOI: 10.1002/aenm.201400783
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Phase Boundary Structure of LixFePO4 Cathode Material Revealed by Atomic-Resolution Scanning Transmission Electron Microscopy (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Nakamura, S. Furutsuki, S. Nishimura, T. Tohei, Y. Sato, N. Shibata, A. Yamada, and Y. Ikuhara
  • 雑誌名: Chemistry of Materials 巻: 26 号: 21 ページ: 6178-6184
  • DOI: 10.1021/cm5024986
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Titanium enrichment and strontium depletion near edge dislocation in strontium titanate [001]/(110) low angle tilt grain boundary (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Takehara, Y. Sato, T. Tohei, N. Shibata, and Y. Ikuhara
  • 雑誌名: Journal of Materials Science 巻: 49 号: 11 ページ: 3962-3969
  • DOI: 10.1007/s10853-014-8034-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Large magnetoelectric coupling in magnetically short-range ordered Bi5Ti3FeO15 film (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Zhao, H. Kimura, Z. Cheng, M. Osada, J. Wang, X. Wang, S. Dou, Y. Liu, J. Yu, T. Matsumoto, T. Tohei, N. Shibata, Y. Ikuhara
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 4 号: 1 ページ: 5255-1
  • DOI: 10.1038/srep05255
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A New Layered Iron Arsenide Superconductor: (Ca,Pr)FeAs2 (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Yakita, H. Ogino, T. Okada, A. Yamamoto, K. Kishio, T. Tohei, Y. Ikuhara, Y. Gotoh, H. Fujihisa, K. Kataoka
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 巻: 136 号: 3 ページ: 846-849
  • DOI: 10.1021/ja410845b
  • 査読あり
• [雑誌論文] Determination of Exact Positions of Individual Tungsten Atoms in Unisize Tungsten Oxide Clusters Supported on Carbon Substrate by HAADF-STEM Observation (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Yasumatsu, T. Tohei, Y. Ikuhara
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. C 巻: 118 号: 3 ページ: 1706-1711
  • DOI: 10.1021/jp4083745
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis of String-Bean-Like Anisotropic Titania Nanoparticles with Basic Amino Acids (2014)
  • 著者名/発表者名: Junzheng Wang, John K. Katahara, Akihito Kumamoto, Tetsuya Tohei, Ayae Sugawara-Narutaki, Atsushi Shimojima, Tatsuya Okubo
  • 雑誌名: RSC Adv 巻: 4 号: 18 ページ: 9233-9234
  • DOI: 10.1039/c3ra47170e
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fluorine in Shark Teeth: Its Direct Atomic-Resolution Imaging and Strengthening Function (2014)
  • 著者名/発表者名: Chen, Chunlin; Wang, Zhongchang; Saito, Mitsuhiro; Tohei, Tetsuya; Takano, Yoshiro; Ikuhara, Yuichi
  • 雑誌名: Angewandte Chemie 巻: 126 号: 6 ページ: 1569-1573
  • DOI: 10.1002/anie.201307689
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Multivariate statistical characterization of charged and uncharged domain walls in multiferroic hexagonal YMnO3 single crystal visualized by a spherical aberration-corrected STEM (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Matsumoto, R. Ishikawa, T. Tohei, H. Kimura, Q. Yao, H. Zhao, X. Wang, D. Chen, Z. Cheng, N. Shibata and Y. Ikuhara
  • 雑誌名: Nano Lett. 巻: 13 号: 10 ページ: 4594-4601
  • DOI: 10.1021/nl402158c
  • 査読あり
• [雑誌論文] First principles calculation of dopant solution energy in HfO2 polymorphs (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Saitoh, T. Mizoguchi, T. Tohei, Y Ikuhara
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 巻: 112[8] 号: 8 ページ: 84514-84514
  • DOI: 10.1063/1.4755797
  • 査読あり
• [雑誌論文] Observation of Microstructures in Doped LaMOX Compounds by Atomic Scale STEM Imaging (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Tohei, T. Mizoguchi, H. Hiramatsu, Y. Kamihara, H. Hosono, and Y. Ikuhara
  • 雑誌名: AMTC Letters 巻: 3 ページ: 26-27
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nanowire of hexagonal gallium oxynitride: Direct observation of its stacking disorder and its long nanowire growth (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Masubuchi, R. Yamaoka, T. Tohei, T. Mizoguchi, Y. Ikuhara, S. Kikkawa
  • 雑誌名: Journal of The European Ceramic Society 巻: 32(9 SI) 号: 9 ページ: 1989-1993
  • DOI: 10.1016/j.jeurceramsoc.2011.10.038
  • NAID: 120005946650
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chain-like nanostructures from anisotropic self-assembly of semiconducting metaloxide nanoparticles with block copolymer (2012)
  • 著者名/発表者名: J. Wang, S. Winardi, A. Sugawara-Narutaki, A. Kumamoto, T. Tohei, A. Shimojima, and *T. Okubo
  • 雑誌名: Chemistry Communication 巻: 48 号: 90 ページ: 11115-11117
  • DOI: 10.1039/c2cc36210d
  • 査読あり
• [学会発表] アルミナΣ11粒界における原子拡散挙動の第一原理計算 (2015)
  • 著者名/発表者名: 藤平哲也, 渡邊唯人, 柴田直哉, 幾原雄一
  • 学会等名: 日本セラミックス協会2015年年会
  • 発表場所: 岡山大学（岡山）
  • 年月日: 2015-03-19
• [学会発表] アルミナ粒界における原子拡散挙動の第一原理理論解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 藤平哲也, 渡邊唯人, 柴田直哉, 幾原雄一
  • 学会等名: 日本金属学会2014年度秋期講演大会
  • 発表場所: 名古屋大学（愛知）
  • 年月日: 2014-09-25
• [学会発表] アルミナ双結晶の粒界原子構造に対する不純物濃度の影響 (2014)
  • 著者名/発表者名: 藤平哲也, 酒井正裕, 柴田直哉, 幾原雄一
  • 学会等名: 日本顕微鏡学会第70回記念学術講演会
  • 発表場所: 幕張メッセ（千葉）
  • 年月日: 2014-05-13
• [学会発表] 走査透過型電子顕微鏡による材料微構造の原子レベル解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 藤平哲也, 熊本明仁, 柴田直哉, 幾原雄一
  • 学会等名: 日本顕微鏡学会第70回記念学術講演会
  • 発表場所: 幕張メッセ（千葉）
  • 年月日: 2014-05-12
  • 招待講演
• [学会発表] First Principles Study on Vacancy Formation and Diffusion Behaviors in a-Al2O3 Grain Boundary (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Tohei, Y. Watanabe, N. Shibata, Y. Ikuhara
  • 学会等名: Advanced Microscopy and Theoretical Calculations 4
  • 発表場所: ACT CITY, Hamamatsu
  • 年月日: 2014-05-08
• [学会発表] 第一原理計算によるアルミナ粒界原子拡散挙動の理論的解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 藤平哲也，渡邊唯人，柴田直哉，幾原雄一
  • 学会等名: 日本金属学会2014年春季大会
  • 発表場所: 東京工業大学（東京）
• [学会発表] Analysis of Atomic Structure and Dopant Effects on alpha-alumina Grain Boundaries (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Tohei, M. Sakai, TH. Kweon, Y. Watanabe, N. Shibata, and Y. Ikuhara
  • 学会等名: iib2013
  • 発表場所: Halkidiki, Greece
• [学会発表] Structure and Dopant Effects of Oxide Grain Boundaries by Atomic Scale STEM Analysis (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Tohei, M. Sakai, Y. Watanabe, N. Shibata, and Y. Ikuhara
  • 学会等名: 7th International Conference on the Science and Technology for Advanced Ceramics (STAC7)
  • 発表場所: Mielparque, Yokohama
  • 招待講演
• [学会発表] 原子分解能STEMによる材料界面・微構造の解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 藤平哲也，柴田直哉, 溝口照康, 幾原雄一
  • 学会等名: 第74回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 同志社大学（京都）
  • 招待講演
• [学会発表] Phonon and related properties of ceramic materials by first principles calculations (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Tohei and Y. Ikuhara
  • 学会等名: SNU-UT Workshop on Oxide Systems for Energy & Electric Applications
  • 発表場所: Seoul, Korea
• [学会発表] Observation of Microstructures in Doped LaMOX Compounds by Atomic Scale STEM Imaging (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Tohei, T. Mizoguchi, H. Hiramatsu, Y. Kamihara, H. Hosono, and Y. Ikuhara
  • 学会等名: 3rd International Symposium on Advanced Microscopy and Theoretical Calculations (AMTC3)
  • 発表場所: Gifu, Japan
• [学会発表] 六方晶希土類複合酸化物の強誘電性と微構造 (2012)
  • 著者名/発表者名: 藤平哲也・幾原雄一・田中功・森分博紀
  • 学会等名: 日本金属学会2013年春期講演大会（第152回）
  • 発表場所: 愛媛大学（愛媛）