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2021 年度 実施状況報告書

「強誘電体分極の巨大近接効果」の現象としての確立

研究課題

研究課題/領域番号 19K21853
研究機関九州大学

研究代表者

渡部 行男  九州大学, 理学研究院, 教授 (40274550)

研究分担者 藤澤 浩訓  兵庫県立大学, 工学研究科, 教授 (30285340)
佐藤 琢哉  東京工業大学, 理学院, 教授 (40451885) [辞退]
横田 紘子  千葉大学, 大学院理学研究院, 准教授 (50608742)
研究期間 (年度) 2019-06-28 – 2023-03-31
キーワード強誘電体 / 分域 / 近接効果 / SHG
研究実績の概要

本年度は、1. 九大における共焦点サブミクロン空間分解能の2次高調波(SHG)測定システムの各部分の試験とそれを用いた設計の完成、2.これら一式とソフト/PCを共同研究者(千葉大学横田研)に送り、そこで、組み上げ(部品の連結)とシステムとしての動作試験と初期データの取得 3.九大で本課題の原理を、電位分布と伝導測定で解析し理論計算を行った。4.また、この表面形状を、化学的に原子層レベルに平坦化する検討を、兵庫県立大藤澤研で行った。

1.の各要素の検討では、九大で、共同研究者の設計を再検討し変えた。即ち、横田研方式では干渉での参照SHG偏光と強度の制御が困難なため、創始者早稲田大学上江洲教授の最初の方式[LiNbO3単結晶で位相整合角度にして回転]を検討した。さらに、机上でKTPとBBOを用いる方式、また、広帯域偏光子減衰素子を用いる方式を考案し検討した。この結果、LiTaO3のQPM (Quasi phase matching)とフレネルロム素子を使って干渉させる方式を九大で考案し、この方式を用いることにした。このSHGシステムに用いた全品とソフトは千葉大に送り、長期貸し出し等を行い全て移管した。 2. 千葉大学横田研で、九大から送ったlaserやロックインが故障したため、まず、これを修理し、凡そ3カ月の遅れがでた。また、九大で光路とそのジグの設計に不十分な点が見つかり、再設計した。これらの後、2次高調波が見えるようになった。さらに、XYZ方向の走査での2次高調波分布測定により分域が見えるようになった。 3.の電気伝導と原子間力顕微鏡を組み合わせたところ、表面の電子の挙動が、九大渡部の理論(PRB1998,PRL2001)に合うことが分かったため、論文執筆中である。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

測定システムがほぼできたため、本測定を行うため、千葉大に出張しようとしたが、ウィールス感染(COVID)による蔓延防止措置等で、出張できなくなり、予定した実験ができなくなった。

今後の研究の推進方策

課題の原理の解析のための伝導測定と理論計算の論文を発表する。さらに、伝導測定と原子間力顕微鏡による解析を追加する。
ウィールス感染の危険性が少くなり次第、千葉大に出張し本申請で組み上げた装置で、サブミクロン空間分解能の2次高調波分布を測定し、本課題の現象の3次元分布を解明する。

次年度使用額が生じた理由

コロナウィルス感染拡大により、予定していた千葉大学へ出張して行う2次高調波分布の測定実験ができなかった。このために、千葉大学への出張費として温存していた助成金が残った。
コロナウィルス感染は、2022年夏頃には収まると考え、期間延長を申請して、2022年度に、千葉大学へ出張して行う計画に変更した。この申請は承認され、翌年度分として請求した助成金は、この出張費として用いる。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (7件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Rutgers University(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      Rutgers University
  • [雑誌論文] Nonvolatile operation of vertical ferroelectric gate-all-around nanowire transistors2021

    • 著者名/発表者名
      H. Fujisawa, Kazuma I. and S. Nakashima,
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys., 60

      巻: 60 ページ: SFFB10-1-6

    • DOI

      10.35848/1347-4065/ac127c

    • 査読あり
  • [学会発表] 反応性スパッタリングによる(Hf,Zr)O2薄膜の室温成膜2022

    • 著者名/発表者名
      尾内 惇平,畑 駿亮,大島 元太,藤沢 浩訓,中嶋 誠二
    • 学会等名
      第69回応用物理学春季学術講演会
  • [学会発表] 強誘電体の第一原理計算の精度の新基準 と 結晶パラメータで高精度に自発分極をえる代数式2021

    • 著者名/発表者名
      渡部行男
    • 学会等名
      物理学会 秋季大会
  • [学会発表] 強誘電体の反電場に用いる誘電率の値の第一原理計算 及び 渦型分域の矛盾2021

    • 著者名/発表者名
      渡部行男
    • 学会等名
      物理学会 秋季大会
  • [学会発表] 基底状態としてのSrTiO3の強誘電性2021

    • 著者名/発表者名
      渡部行男
    • 学会等名
      物理学会 秋季大会
  • [学会発表] 反電場の誘電率からみる渦分域の矛盾2021

    • 著者名/発表者名
      渡部行男
    • 学会等名
      応用物理学会 秋季大会
  • [学会発表] 縦型強誘電体ゲートナノワイヤトランジスタの不揮発性動作2021

    • 著者名/発表者名
      藤沢浩訓,池田一真,中嶋誠二
    • 学会等名
      第38回強誘電体応用会議
  • [学会発表] BFO薄膜の電気的特性に表面処理が及ぼす影響2021

    • 著者名/発表者名
      小山手 厚人,藤沢 浩訓,中嶋 誠二
    • 学会等名
      第31回日本MRS年次大会
  • [備考] researchmap

    • URL

      https://researchmap.jp/wxywxy

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公開日: 2022-12-28  

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