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2011 年度 実績報告書

ナノ機能元素制御高機能薄膜材料の創成

計画研究

研究領域機能元素のナノ材料科学
研究課題/領域番号 19053002
研究機関名古屋大学

研究代表者

山本 剛久  名古屋大学, 工学研究科, 教授 (20220478)

研究分担者 枝川 圭一  東京大学, 生産技術研究所, 教授 (20223654)
杉山 正和  東京大学, 工学系研究科, 准教授 (90323534)
瀧川 順庸  大阪府立大学, 工学研究科, 准教授 (70382231)
大西 剛  独立行政法人物質・材料研究機構, 研究員 (80345230)
キーワードチタン酸ストロンチウム / PLD / 粒界 / 機能元素 / 転位 / 陽イオン不定比 / 構造ユニット / HRTEM
研究概要

種々の材料における機能発現は、転位、粒界、界面などの格子不整合領域に偏析、集積したドーパント(機能元素)に依存する。この機能元素の役割を明らかにし、機能元素の理論予測に立脚した新規材料の創製を行っていくことを領域研究の目的としている。最終年度である本年度は、これまでに得られて研究結果の整理と総括を行うとともに、次の結果を得た。PLD法による複合酸化物薄膜形成における陽イオン比制御については、陽イオン比は照射レーザーのエネルギー密度に依存して変化すること、その変化に伴って薄膜の原子構造が大きく変化することを明らかにした。Sr過剰ではSrO層が形成され、Ti過剰側ではSr空孔が形成されるとともに、それらがクラスター化することを突き止めた。さらには、このような欠陥構造の変化は結晶成長温度にも依存することを明らかにした。これらの知見をもとに、陽イオン比レーザーフルーエンス依存性の精密制御法を確立させ、易動度、キャリア密度などの物性値との相関性を明らかにした。また、粒界原子構造の形成と陽イオン比変化については、STOをモデル材料としていくつかの粒界方位関係についてその詳細を調べた。その結果、整合性に非常に高いΣ3粒界においても熱処理条件に依存して粒界には陽イオン比が変化する独特の粒界構造ユニットが形成されることを突き止めた。これらの知見から、複合酸化物の薄膜並びに粒界、さらには界面には陽イオン比の不定比に起因した原子構造が現れ、その構造と陽イオン比の不定性が熱処理や熱処理雰囲気の影響を受けて複雑に変化し、その材料の物性を大きく変化させるものと考えられる。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2011

すべて 雑誌論文 (9件) (うち査読あり 9件) 学会発表 (3件)

  • [雑誌論文] Characterization and atomic modeling of an asymmetric grain boundary2011

    • 著者名/発表者名
      H. S. Lee, T. Mizoguchi, T. Yamamoto, S. J. L. Kang and Y. Ikuhara
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 84[19] ページ: 195319

    • DOI

      DOI:10.1103/PhysRevB.84.195319

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nano/sub-nano analysis based on high resolution transmission electron microscopy for ceramic materials2011

    • 著者名/発表者名
      T. Yamamoto
    • 雑誌名

      Journal of the Ceramic Society of Japan

      巻: 119 ページ: 8-15

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cation off-stoichiometric SrMnO_3-delta thin film grown by pulsed laser deposition2011

    • 著者名/発表者名
      S.Kobayashi, et al
    • 雑誌名

      Journal of Materials Science

      巻: 46 ページ: 4354-5360

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Defect energetics in SrTiO3 symmetric tilt grain boundaries2011

    • 著者名/発表者名
      H.S.Lee, et al
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 83 ページ: 104110(10pages)

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.83.104110

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Growth of Ruddlesden-Popper type faults in Sr-excess SrTiO3 homoepitaxial thin films by pulsed laser deposition2011

    • 著者名/発表者名
      Y.Tokuda, et al
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 99 ページ: 173109(3pages)

    • DOI

      10.1063/1.3656340

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Low-Temperature Spark Plasma Sintering of Yttria Ceramics with Ultrafine Grain Size2011

    • 著者名/発表者名
      H.Yoshida, et al
    • 雑誌名

      Journal of the American Ceramic Society

      巻: 94 ページ: 3301-3307

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Strontium vacancy clustering in Ti-excess SrTiO3 thin film2011

    • 著者名/発表者名
      Y.Tokuda, et al
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 99 ページ: 033110(3pages)

    • DOI

      10.1063/1.3616136

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spectroscopic study of Ni-rich Al-Co-Ni quasicrystal2011

    • 著者名/発表者名
      K.Soda, et al
    • 雑誌名

      Philosophical Magazine

      巻: 91 ページ: 2510-2518

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of Mg Content on the Minimum Grain Size of Al-Mg Alloys Obtained by Friction Stir Processing2011

    • 著者名/発表者名
      T.Morishige, et al
    • 雑誌名

      Scripta Mater

      巻: 64 ページ: 355-358

    • 査読あり
  • [学会発表] Oxygen vacancies in SrMnO3-δ thin films grown by pulsed laser deposition2011

    • 著者名/発表者名
      S.Kobayashi, et.al.
    • 学会等名
      ICTF-15
    • 発表場所
      京都大学(京都府)
    • 年月日
      2011-11-08
  • [学会発表] Mechanical Properties in Al-La Alloys Fabricated by Electron-Beam Deposition2011

    • 著者名/発表者名
      Y.Takigawa, et al
    • 学会等名
      International Conference on Advanced Technology in Experimental Mechanics 2011
    • 発表場所
      神戸コンベンションセンター(兵庫県)(招待講演)
    • 年月日
      2011-09-11
  • [学会発表] High Resolution Transmission Electron Microscopy Study for WC-Co based Cemented Carbides2011

    • 著者名/発表者名
      T.Yamamoto
    • 学会等名
      Sintering 2011
    • 発表場所
      ジェジュ島(韓国)(招待講演)
    • 年月日
      2011-08-30

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公開日: 2013-06-26  

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