電気分極の電界効果により傾斜する酸化物強誘電体のバンド構造の研究

2021 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19K05271
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分29020:薄膜および表面界面物性関連
• 研究機関: 岡山大学
• 研究代表者: 狩野 旬 岡山大学, 自然科学学域, 准教授 (50375408)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: 強誘電体 / バンド構造 / 角度分解光電子分光法 / 薄膜

研究成果の概要

放射光硬X線を用いた角度分解光電子分光実験を行うことにより，強誘電体の傾斜したバンド構造を電気分極方向をスイッチさせることで傾斜方向が変わる様子を観測することに成功した（Sci. Rep. 10, 10702 (2020)，SPring-8プレスリリース2020/7/3付）。また各イオンの原子軌道のエネルギーシフト量を比較することで，強誘電性の起源となる電気分極の成り立ちについて，フォノンと電子構造の双方から議論を可能とし，新たな誘電体学理への道を切り開いた。なお，本研究は仏のグループとの共同研究により加速進展したため，R3年度国際共同研究強化（A）に申請し採択された。

自由記述の分野

固体物理学

研究成果の学術的意義や社会的意義

スマートフォンなどに用いられるコンデンサーの基幹材料である強誘電体は，電荷を蓄えられるだけでなく，ダイオードのような電気の流れ方をすることが最近わかってきた。その動作原理は，「傾斜したバンド構造」によるものと考えられてきたが，実証した例はなかった。我々は放射光を用いた実験により，初めて傾斜したバンド構造の直接観測に成功した。今回の成果により，強誘電体を用いた新しいデバイス開発の進展が期待される。