転位構造・配列制御新セラミックスデバイスの創出

2008 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18206066
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 金属物性
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 幾原 雄一 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (70192474)
• 研究分担者: 山本 剛久 東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 准教授 (20220478) ; 柴田 直哉 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教 (10376501) ; 溝口 照康 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教 (70422334)
• 研究期間 (年度): 2006 – 2008
• キーワード: ナノ物性 / 転位

研究概要

セラミックスの優れた特性を活用した高性能でかつ新規な機能を有したデバイスを開発するために,"転位"並びに"転位偏析"を積極的に利用した全く新しいセラミックスデバイスを開発することを目的とした研究を行った.その結果,ねじり成分を高精度に制御することにより転位の配列を制御することができるということを見出した.さらに,高精度に制御された転位にドーパントを添加し,ナノ細線の作製もおこなった.その結果,これまでの10 倍量の転位ナノ細線の作成に成功した.転位ナノ細線近傍の高分解能計測から,ドーパント偏析メカニズムと機能発現メカニズムを明らかにした.本研究を通し,転位配列の制御法を確立し,高密度ナノ細線の創成指針を見出すことができた.

研究成果

• [雑誌論文] Partial dislocation configurations in a low-angle boundary in alpha-Al2O3 (2008)
  • 著者名/発表者名: E. Tochigi, A. Nakamura, N. Shibata, T. Yamamoto, and Y. Ikuhara
  • 雑誌名: ACTA MATERIALIA 56 ページ: 2015-2021
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-resolution transmission electron microscopy (HRTEM) observation of dislocation structures in AlN thin films (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Tokumoto,N. Shibata, T. Mizoguchi, T. Yamamoto, and Y. Ikuhara
  • 雑誌名: JOURNAL OF MATERIALS RESEARCH 23 ページ: 2188-2194
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cross patterning on MgO based on dislocations using femtosecond laser irradiation (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Kanehira, S. Miura, K. Hirao, N. Shibata, and Y. Ikuhara
  • 雑誌名: APPLIED PHYSICS A-MATERIALS SCIENCE & PROCESSING 92 ページ: 913-916
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct imaging of reconstructed atoms on TiO2 (110) surfaces (2008)
  • 著者名/発表者名: N. Shibata, A. Goto, S. Choi, T. Mizoguchi, T. Yamamoto, and Y. ikuhara
  • 雑誌名: Science 322 ページ: 570-573a
  • 査読あり
• [雑誌論文] Misfit Dislocation Formation at the c/t Interphase Boundary in Y-TZP (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Ii, H. Yoshida, K. Matsui, and Y. Ikuhara
  • 雑誌名: JOURNAL OF THE AMERICAN CERAMIC SOCIETY 91 ページ: 3810-3812
  • 査読あり
• [雑誌論文] Orientation-Dependent Arrangement of Antisite Defects in Lithium Iron(II) Phosphate Crystals (2008)
  • 著者名/発表者名: SY.Chung, SY. Choi, T. Yamamoto, and Y. Ikuhara
  • 雑誌名: ANGEWANDTE CHEMIEINTERNATIONAL EDITION 48 ページ: 543-546
  • 査読あり
• [雑誌論文] Atomic structure, electronic structure, and defect energetics in [001](310) Sigma 5 grain boundaries of SrTiO3 and BaTiO3 (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Imaeda, T. Mizoguchi, Y. Sato, HS. Lee, SD. Findlay, N. Shibata, T. Yamamoto, Y. Ikuhara
  • 雑誌名: PHYSICAL REVIEW B 78 ページ: 245320-1-12
  • 査読あり
• [雑誌論文] First-principles study of grain boundary sliding in alpha-Al2O3 (2007)
  • 著者名/発表者名: K.Nakamura, T.Mizoguchi, N.Shibata, K.Matsunaga, T.Yamamoto and Y.Ikuhara
  • 雑誌名: Phys.Rev.B 75(18) ページ: 184109-1-10
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optically produced cross patterning based on local dislocations inside MgO single crystals (2007)
  • 著者名/発表者名: S.Kanehira, K.Miura, K.Fujita, K.Hirao, J.Si, N.Shibata and Y.Ikuhara
  • 雑誌名: Appl.Phys.Lett 90(16) ページ: 163110-1-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nonstoichiometric dislocation cores in alpha-alumina (2007)
  • 著者名/発表者名: N.Shibata, M.F. Chisholm, A.Nakamura, S.J.Pennycook SJ, T.Yamamoto and Y.Ikuhara
  • 雑誌名: Science 316 ページ: 82-85
  • 査読あり
• [雑誌論文] Giant thermoelectric Seebeck coefficient of two-dimensional electron gas in SrTiO3 (2007)
  • 著者名/発表者名: H.Ohta, S.Kim, Y.Mune, T.Mizoguchi, K.Nomura, S.Ohta, T.Nomura, Y.Nakanishi, Y. Ikuhara, M. Hirano, H.Hosono and K. Koumoto
  • 雑誌名: Nature Materials 6 ページ: 129-134
  • 査読あり
• [雑誌論文] Atomic structures and electrical properties of ZnO grain boundaries (2007)
  • 著者名/発表者名: Y.Sato, T.Yamamoto and Y.Ikuhara
  • 雑誌名: J.Am.Ceram.Soc 90 ページ: 337-357
  • 査読あり
• [雑誌論文] Oxygen pipe diffusion in sapphire basal dislocation (2006)
  • 著者名/発表者名: T. Nakagawa, I. Sakaguchi, N. Shibata, K. Matsunaga, T. Mizoguchi, T. Yamamoto, H. Haneda, and Y. Ikuhara
  • 雑誌名: JOURNAL OF THE CERAMIC SOCIETY OF JAPAN 114 ページ: 1013-1017
  • 査読あり
• [雑誌論文] Role of Pr segregation in acceptor-state formation at ZnO grain boundaries (2006)
  • 著者名/発表者名: Y. Sato, JP Buban, T. Mizoguchi, N. Shibata, T. Yamamoto, Y. Ikuhara
  • 雑誌名: PHYSICAL REVIEW LETTERS 97 ページ: 106802-1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] HRTEM study of [001] low-angle tilt grain boundaries in fiber-textured BaTiO3 thin films (2006)
  • 著者名/発表者名: M. Igarashi, Y. Sato, N. Shibata,T.Yamamoto, and Y. Ikuhara
  • 雑誌名: JOURNAL OF MATERIALS SCIENCE 41 ページ: 5146-5150
  • 査読あり
• [雑誌論文] Multiple dissociation of grain boundary dislocations in alumina ceramics (2006)
  • 著者名/発表者名: A. Nakamura, K. Matsunaga, T. Yamamoto, Y. Ikuhara
  • 雑誌名: PHILOSOPHICAL MAGAZINE 86 ページ: 4657-4666
  • 査読あり
• [学会発表] アルミナ粒界における機能元素偏析のHRTEM/STEM観察 (2009)
  • 著者名/発表者名: 東慎也、柴田直哉、溝口照康、山本剛久、幾原雄一
  • 学会等名: 平成21年日本金属学会春期(第144回)大会
  • 発表場所: 東工大大岡山キャンパス
  • 年月日: 2009-03-30
• [学会発表] GaN薄膜中転位へのカチオン偏析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 安間伸一、高橋伸彬、中川翼、坂口勲、徳本有紀、山本剛久、溝口照康、柴田直哉、幾原雄一
  • 学会等名: 平成21年日本金属学会春期(第144回)大会
  • 発表場所: 東工大大岡山キャンパス
  • 年月日: 2009-03-29
• [学会発表] アルミナにおける変形双晶のその場観察 (2009)
  • 著者名/発表者名: 栃木栄太、柴田直哉、中村篤智、山本剛久、幾原雄一
  • 学会等名: 平成21年日本金属学会春期(第144回)大会
  • 発表場所: 東工大大岡山キャンパス
  • 年月日: 2009-03-29
• [学会発表] STEM characterization of Grain Boundary Atomic Structures and Segregation Sites (2008)
  • 著者名/発表者名: Y.Ikuhara
  • 学会等名: The 9th Asia-Pacific Microscopy Conference (APEC9)APEM
  • 発表場所: Jeju, Korea
  • 年月日: 20081102-07
• [学会発表] Dislocation Atomic Structures and Properties in Sapphire (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Ikuhara
  • 学会等名: Dislocations 2008
  • 発表場所: Hongkong
  • 年月日: 20081013-17
• [学会発表] Dislocation core interaction in Low-angle Grain boundaries in Alumina (2008)
  • 著者名/発表者名: E.Tochigi, N.Shibata, A.Nakamura, T.Yamamoto and Y.Ikuhara
  • 学会等名: Dislocations
  • 発表場所: Hong Kong
  • 年月日: 20081013-17
• [学会発表] Grain Boundary Atomic Structures, Segregation site and Properties in Oxide Ceramics (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Ikuhara
  • 学会等名: Materials Science & Technology 2008, Pittsburgh
  • 発表場所: USA
  • 年月日: 20081005-09
• [学会発表] 機能元素直視による粒界構造制御 (2008)
  • 著者名/発表者名: 幾原雄一
  • 学会等名: 日本セラミックス協会第21回秋季シンポジウム
  • 発表場所: 北九州国際会議場
  • 年月日: 20080917-19
• [学会発表] Grain Boundary Atomic Structures and Diffusion in Oxide Ceramics (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Ikuhara
  • 学会等名: Gordon Research Conference, Andover
  • 発表場所: New Hampshire, USA
  • 年月日: 20080810-15
• [学会発表] STEM characterization of ceramic interfaces (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Ikuhara
  • 学会等名: Keynote Lecture, 1st International Conference on Advanced Microscopy and Theoretical Calculation
  • 発表場所: Nagoya
  • 年月日: 20080629-30
• [学会発表] STEMによるナノ機能元素の直接観察と材料設計 (2008)
  • 著者名/発表者名: 幾原雄一
  • 学会等名: 日本金属学会2008年春期(第142回)大会
  • 発表場所: 武蔵工業大学世田
  • 年月日: 20080326-28
• [学会発表] Dislocation Structures and Properties in Oxide Ceramics (2008)
  • 著者名/発表者名: Y.Ikuhara
  • 学会等名: Nabarro Legacy Symposium, MRS Spring Meeting
  • 発表場所: San Francisco
  • 年月日: 20080324-28
• [学会発表] 機能元素による粒界制御-新しい材料設計指針- (2008)
  • 著者名/発表者名: 幾原雄一
  • 学会等名: 日本学術振興会第124委員会創立50周年記念講演会
  • 発表場所: ホテルグランドヒル市ヶ谷
  • 年月日: 2008-12-16
• [学会発表] 界面超構造制御による新しい材料設計 (2008)
  • 著者名/発表者名: 幾原雄一
  • 学会等名: 本多光太郎記念講演会、日本金属学会、日本鉄鋼協会
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 2008-11-21
• [学会発表] アルミナ小傾角粒界を用いた転位構造制御日本金属学会 (2008)
  • 著者名/発表者名: 栃木栄太
  • 学会等名: 第一回格子欠陥制御工学研究会
  • 発表場所: 阿蘇村(熊本)
  • 年月日: 2008-09-24
• [学会発表] アルミナΣ13粒界における希土類元素偏析の直接観察 (2008)
  • 著者名/発表者名: 東慎也、柴田直哉、溝口照康、山本剛久、幾原雄一
  • 学会等名: 日本金属学会2008年秋季大会
  • 発表場所: 熊本大学
  • 年月日: 2008-09-23
• [学会発表] アルミナセラミックスにおける転位間相互作用 (2008)
  • 著者名/発表者名: 栃木栄太、柴田直哉、中村篤智、山本剛久、幾原雄一
  • 学会等名: 日本金属学会2008年秋季大会
  • 発表場所: 熊本大学
  • 年月日: 2008-09-23
• [学会発表] Dissociated dislocations in low-angle grain boundary of alumina (2008)
  • 著者名/発表者名: E.Tochigi, N.Shibata, A.Nakamura, T.Yamamoto and Y.Ikuhara
  • 学会等名: The 1st International Symposium on Advanced Microscopy and Theoretical Calculations
  • 発表場所: Nagoya(Aichi)
  • 年月日: 2008-06-30
• [学会発表] Rare-earth segregation at S13 grain boundary in Alumina (2008)
  • 著者名/発表者名: S.Azuma, N.Shibata, T.Mizoguchi, K.Nakamura, T.Yamamoto, and Y.Ikuhara
  • 学会等名: The 1st International Symposium on Advanced Microscopy and Theoretical Calculations
  • 発表場所: Nagoya (Aichi)
  • 年月日: 2008-06-30
• [学会発表] Atomic Resolution, Z-contrast and In-Situ Characterization of Ceramic Interfaces (2007)
  • 著者名/発表者名: Y,Ikuhara
  • 学会等名: 11th Conference of Frontiers of Electron Microscopy in Materials Science (FEMMS 2007)
  • 発表場所: Sonoma Wine Country, CA. USA
  • 年月日: 20070923-28
• [学会発表] STEM Characterization of Ceramic Grain Boundaries (2007)
  • 著者名/発表者名: Y.Ikuhara
  • 学会等名: Microscopy & Microanalysis 2007
  • 発表場所: Fort Lauderdale, FL. USA
  • 年月日: 20070805-09
• [学会発表] 粒界構造解析の高度化と定量化に関する研究 (2007)
  • 著者名/発表者名: 幾原雄一
  • 学会等名: 日本顕微鏡学会第51回シンポジウム
  • 発表場所: 徳島大学長井記念ホール
  • 年月日: 2007-10-20
• [学会発表] 界面の機能元素直視と材料設計 (2007)
  • 著者名/発表者名: 幾原雄一
  • 学会等名: 日本学術振興会第133委員会、第197回研究会
  • 発表場所: 東京理科大学
  • 年月日: 2007-04-18
• [学会発表] Atomic Resolution, Z-contrast and In-Situ Characterization for Advanced Ceramics (2006)
  • 著者名/発表者名: Y.Ikuhara
  • 学会等名: The 16th International Microscopy Congress
  • 発表場所: Sapporo
  • 年月日: 20060903-08