ナノ構造を有する強誘電体の力学特性と電気特性のカップリング効果

2010 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21760073
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 機械材料・材料力学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 嶋田 隆広 京都大学, 工学研究科, 助教 (20534259)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2010
• キーワード: ナノ構造 / 強誘電体 / マルチフィジックス特性 / 第一原理解析 / 分子動力学

研究概要

本研究では、量子力学に基づく第一原理シミュレーションを用いた厳密な原子レベル解析を実施し、ナノ薄膜・ナノワイヤといった微小強誘電材料の原子構造・電子状態を解明すると同時に、その力学的変形特性と強誘電特性のカップリング効果(マルチフィジックス特性)を明らかにした。強誘電特性はナノ構造体の表面やエッジ構造により大きく影響を受けること、また、ひずみ負荷によって強誘電特性を力学的に制御できることを明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Coexistence of rectilinear and vortex polarizations at twist boundaries in ferroelectric PbTiO_3 from first principles (2011)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Shimada, Xiaoyuan Wang, Shogo Tomoda, Pavel Marton, Christian Elsasser, Takayuki Kitamura
  • 雑誌名: Physical Review B(article number 094121) Vol.83 ページ: 1-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chrsitian Elsasser, First-principles study of the interplay between grain boundaries and domain walls in ferroelectric PbTiO_3 (2011)
  • 著者名/発表者名: Pavel Marton, Takahiro Shimada, Takayuki Kitamura
  • 雑誌名: Physical Review B(article number 064110) Vol.83 ページ: 1-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] First-principles study on ferroelectricity at PbTiO_3 surface steps (2010)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Shimada, Shogo Tomoda, Takayuki Kitamura
  • 雑誌名: Journal of Physics : Condensed Matter(article number 355901) Vol.22 ページ: 1-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ab initio study of ferroelectric closure domains in ultrathin PbTiO_3 films (2010)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Shimada, Shogo Tomoda, Takayuki Kitamura
  • 雑誌名: Physical Review B(article number 144116) Vol.81 ページ: 1-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Simplified analysis of mechanical instability in three-dimensional atomic components and its application to nanoscale crack (2010)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Shimada, Satoru Okawa, Takayuki Kitamura
  • 雑誌名: Journal of Solid Mechanics and Materials Engineering Vol.4, No.7 ページ: 1071-1082
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ab initio study of ferroelectricity at edged PbTiO_3 nanowires under axial tension (2009)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Shimada, Shogo Tomoda, Takayuki Kitamura
  • 雑誌名: Physical Review B(article number 024102) Vol.79 ページ: 1-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] Simplified evaluation of mechanical instability in large-scale atomic structures (2009)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Shimada, Satoru Okawa, Shinichiro Minami, Takayuki Kitamura
  • 雑誌名: Materials Science and Engineering A Vols.513-514 ページ: 166-171
  • 査読あり
• [学会発表] First-principles study of critical thickness of ferroelectric polydomain PbTiO_3 ultrathin films (2010)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Shimada, Takayuki Kitamura
  • 学会等名: Psi-k 2010 Conference
  • 発表場所: Berlin, Germany
  • 年月日: 2010-09-14
• [学会発表] First-prnciples investigation of edged ferroelectric PbTiO_3 nanowires and the role of axial strain (2009)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Shimada, Shogo Tomoda, Takayuki Kitamura
  • 学会等名: MRS fall meeting 2009
  • 発表場所: Boston, USA
  • 年月日: 2009-12-02
• [学会発表] Simplified analysis of mechanical instability in three-dimensional atomic components and its application to a nanoscale crack (2009)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Shimada, Satoru Okawa, Takayuki Kitamura
  • 学会等名: Asian Pacific Conference for Materials and Mechanics 2009 (APCMM2009)
  • 発表場所: Yokohama, Japan
  • 年月日: 2009-11-14
• [図書] Nanowires edited by Paola Prete(Chap.18 Multi-physics Properties in Ferroelectric Nanowires and Related Structures from First-principles) (2010)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Shimada, Takayuki Kitamura
  • 総ページ数: 414
  • 出版者: Intech
• [備考] ホームページ等
  • URL: http://cyber.kues.kyoto-u.ac.jp/