| 研究概要 |
構造相転移では格子振動または緩和モードが重要な役割を演じている。薄膜やナノクリスタルおいてソフトフォノンの研究は,相転移の機構を解明するうえで不可欠なことである。本研究では,赤外活性なソフトフォノンが関与するチタン酸バリウムの単結晶薄膜のソフトフォノンの詳細な測定より結晶サイズの相転移におよぼす効果を調べ,電気的相互作用に基づく微視的理論を検証する。初年度では以下のことがあきらかになった。
(1)スピンコート法によりチタン酸バリウム薄膜をシリコンウェファーの酸化膜上に積層し作成した。膜厚は10nmから500nmである。
(2)熱処理した後,強誘電履歴曲線を観測し求めるチタン酸バリウム薄膜が作成されていることを確認した。
(3)原子間力顕微鏡により膜厚とグレインサイズの相関を調べた。膜厚が50nm以上の薄膜においてはグレインサイズは,ほぼ50nmと変化せず一定値をとるが,膜厚がそれ以下の場合はグレインサイズと膜厚は同程度となることを見いだした。
(4)赤外吸収測定により膜厚450nmの薄膜では,バルク試料と同様なプロファイルを観測したが,膜厚30nm以下の試料では全くことなる吸収プロファイルであった。したがってこのサイズの近傍に結晶構造の変化の臨界サイズが存在することがあきらかになった。
次年度では以下の点を解明する計画である。
(1)赤外吸収測定と原子間力顕微鏡観察の結果からグレインサイズ50nmの近傍に結晶構造の変化の臨界サイズが存在することがわかった。X線回折や電子線回折により結晶構造の変化を確かめ,構造を決定したい。
(2)赤外吸収測定により格子振動特にソフトフォノンを捉えられることが判明した。赤外吸収スペクトルの温度依存性から逐次相転移特に強誘電相転移のグレインサイズ依存性を調べる計画である。
(3)各強誘電体薄膜のサイズ効果の結果を比較検討し、電気的相互作用に基づく微視的理論の検証をするとともに,統一的な構造相転移の動力学を考察したい。
|
