タリウム系化合物の構造相転移によるナノドメインの直接観察

2019 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17K06357
• 研究機関: 千葉工業大学
• 研究代表者: 脇田 和樹 千葉工業大学, 工学部, 教授 (80201151)
• 研究分担者: 沈 用球 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (20336803) ; 三村 功次郎 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (40305652)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: ナノドメイン / タリウム系化合物 / 自発分極 / 走査型プローブ顕微鏡 / 構造相転移

研究実績の概要

我々はナノ変調構造をもつTlInSe2バルク結晶への光照射によりシリコン結晶やガリウム砒素結晶では見られない極めて大きな体積膨張変化を観測した[1]。本研究では走査型プローブ顕微鏡を用いて構造相転移によるナノドメインの可視化により、光照射による巨大体積膨張変化の原因および形状変化と構造相転移との関係を明らかにするとともに、構造相転移による電子状態の変化について解析した。また、この巨大体積膨張現象のマイクロアクチュエーターなどのMEMS（Micro Electro Mechanical Systems）への応用の可能性について検討した。
走査型プローブ顕微鏡を用いたタリウム系化合物（主にTlInS2）において低温における構造相転移によってコメンシュレート相として現れる自発分極によるドメインの観測を行ってきた。110Kまでの低温におけるケルビンプローブ顕微鏡による観測を行い、室温におけるノーマル相との比較による自発分極によいるる表面電圧差のナノドメイン観測はわずかに観測されているが、観測量の電圧以上にノイズ電圧が観測され自発分極によるドメインと証拠づけるとこのまで至っていない。
また、近接場顕微鏡の一形態であるプラズモン共鳴を用いたチップ増強分光システムの構築を行い、Cu4ZnSnS4薄膜における異相CuS2相の観測を行い、分解能10nm程度の異相観測に成功しており、さらにその分解能の高精度化に努めてきた。
さらにエリプソメトリー法によるタリウム系化合物の電子状態の温度変化についても測定を行い、構造相転移によると思われる現象を見出している。

研究成果

• [雑誌論文] Dielectric function spectra and optical transitions in thallium bromide crystals for radiation detectors (2019)
  • 著者名/発表者名: Ryota Kitano, Yong-Gu Shim, Toshiyuki Onodera, Tadayoshi Shoji, Katsumi Mochizuki, Nazim Mamedov, Masato Ishikawa, and Kazuki Wakita
  • 雑誌名: Journal of Vacuum Science & Technology B 巻: 37 ページ: 061207
  • DOI: 10.1116/1.5122720
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Temperature dependence of dielectric function spectra and interband optical transitions in layered TlInS2 (2019)
  • 著者名/発表者名: Yong-Gu Shim, Ryo Tashiro, Kazuki Wakita, and Nazim Mamedov
  • 雑誌名: Journal of Vacuum Science & Technology B 巻: 37 ページ: 061212
  • DOI: 10.1116/1.5121905
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Infrared spectroscopic ellipsometry and optical spectroscopy of plasmons in classic 3D topological insulators (2019)
  • 著者名/発表者名: Nazim T. Mamedov, Elvin H. Alizade, Zakir A. Jahangirli, Ziya S. Aliev, Nadir A. Abdullayev, Samir N. Mammadov, Imamaddin R. Amiraslanov, Yong-Gu Shim, Kazuki Wakita, Sadiyar S. Ragimov, Ayaz I. Bayramov, Mahammad B. Babanly, Alexander M. Shikin, and Evgueni V. Chulkov
  • 雑誌名: Journal of Vacuum Science & Technology B 巻: 37 ページ: 062602
  • DOI: 10.1116/1.5122776
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] マイクロ領域におけるCZTS薄膜のラマンマッピング評価 (2019)
  • 著者名/発表者名: 高橋 直、Raul Paucar、沈 用球、Nazim Mamedov、脇田 和樹
  • 雑誌名: 令和元年度 応用物理学会 多元系化合物・太陽電池研究会 年末講演会 成果報告集 巻: 23 ページ: 40-44
  • DOI: ISBN978-4-86348-757-4
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] 第1原理計算による TlBr の電子状態解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 石川 真人,中山 隆史,脇田 和樹，沈 用球,ナジム.マメドフ,小野寺 敏幸
  • 雑誌名: 令和元年度 応用物理学会 多元系化合物・太陽電池研究会 年末講演会 成果報告集 巻: 23 ページ: 1-5
  • DOI: SBN978-4-86348-757-4
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Zn 系半導体ナノ粒子の交互積層膜を用いた光学薄膜の作製と評価 (2019)
  • 著者名/発表者名: 木野 大地, 金 大貴, 脇田 和樹, 沈 用球
  • 雑誌名: 令和元年度 応用物理学会 多元系化合物・太陽電池研究会 年末講演会 成果報告集 巻: 23 ページ: 30-34
  • DOI: SBN978-4-86348-757-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] サニャック干渉計を用いた層状 TlGaSe2における 光誘起変形の過渡応答特性評価 (2019)
  • 著者名/発表者名: 北野稜汰, 沈 用球, 脇田和樹, Nazim Mamedov
  • 雑誌名: 令和元年度 応用物理学会 多元系化合物・太陽電池研究会 年末講演会 成果報告集 巻: 23 ページ: 35-40
  • DOI: SBN978-4-86348-757-4
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Dielectric function spectra and optical transitions in thallium bromide crystals for radiation detectors (2019)
  • 著者名/発表者名: Ryota Kitano, Yong-Gu Shim, Toshiyuki Onodera, Tadayoshi Shoji, Katsumi Mochizuki, Nazim Mamedov, Masato Ishikawa, and Kazuki Wakita
  • 学会等名: The 8th International Conference on Spectroscopic Ellipsometry
• [学会発表] Temperature dependence of dielectric function spectra and interband optical transitions in layered TlInS2 (2019)
  • 著者名/発表者名: Yong-Gu Shim, Ryo Tashiro, Kazuki Wakita, and Nazim Mamedov
  • 学会等名: The 8th International Conference on Spectroscopic Ellipsometry
• [学会発表] マイクロ領域におけるCZTS薄膜のラマンマッピング評価 (2019)
  • 著者名/発表者名: 高橋 直、Raul Paucar、沈 用球、Nazim Mamedov、脇田 和樹
  • 学会等名: 令和元年度 応用物理学会 多元系化合物・太陽電池研究会 年末講演会
• [学会発表] ラマン分光によるマイクロ領域におけるCZTS薄膜の異相解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 高橋 直、Raul Paucar、沈 用球、Nazim Mamedov、脇田 和樹
  • 学会等名: 第80回 応用物理学会秋季学会講演会
• [学会発表] 第１原理計算による TlBr の電子状態解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 石川 真人、中山隆史、脇田和樹、沈用球、ナジム.マメドフ、小野寺敏幸
  • 学会等名: 令和元年度 応用物理学会 多元系化合物・太陽電池研究会 年末講演会
• [学会発表] TlInS2における偏光フォノンスペクトルの温度依存性 (2019)
  • 著者名/発表者名: Raul Paucar, YongGu Shim, Kazuki Wakita, Oktay Alekperov, Nazim Mamedov
  • 学会等名: 令和元年度 応用物理学会 多元系化合物・太陽電池研究会 年末講演会
• [学会発表] サニャック干渉計を用いた層状 TlGaSe2における 光誘起変形の過渡応答特性評価 (2019)
  • 著者名/発表者名: 北野 稜汰, 沈 用球, 脇田 和樹, Nazim Mamedov
  • 学会等名: 令和元年度 応用物理学会 多元系化合物・太陽電池研究会 年末講演会
• [学会発表] Zn 系半導体ナノ粒子の交互積層膜を用いた光学薄膜の作製と評価 (2019)
  • 著者名/発表者名: 木野 大地, 金 大貴, 脇田 和樹, 沈 用球
  • 学会等名: 令和元年度 応用物理学会 多元系化合物・太陽電池研究会 年末講演会