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2012 年度 実施状況報告書

X線発光分光によるペロブスカイト型誘電体の電場印加条件下の価電子帯異方性の観測

研究課題

研究課題/領域番号 24540325
研究種目

基盤研究(C)

研究機関広島大学

研究代表者

中島 伸夫  広島大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (90302017)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
キーワード発光分光
研究概要

ペロブスカイト構造をもつチタン酸化物について、研究代表者はチタン酸バリウムの誘電特性と局所構造の関係を、放射光X線を用いた発光分光法により調べてきた。チタン酸バリウムは自発分極をもつ強誘電体の典型物質である。これまでに、温度変化や外部電場に対する変化を、発光スペクトルに現れる微小な形状変化として捉えることに成功している。
この手法を強誘電体だけではなく、自発分極を持たない誘電体にも適用し、外場(温度・電場・紫外線照射)に対して局所的な分極(電気双極子)の応答を、発光スペクトルの変化として捉えることが本研究の狙いである。強誘電体の典型物質であるチタン酸バリウムと、同じ結晶構造をもつ常誘電体の典型物質であるチタン酸ストロンチウムの二つ試料を詳細に調べることで、本研究の最終目的であるAサイト置換型ペロブスカイト結晶のもつ誘電特性をX線発光分光測定から明らかにできると考えている。
助成一年目の研究実績としては、大きく分けて2つの成果報告が挙げられる。一つ目は、これまで研究会などでたびたび報告してきたチタン酸バリウムナノ粒子のX線発光分光測定の結果を共同研究者とともに理論的な電子状態に関する考察を深めたことにある。局所的な誘電分極が変化することと、スペクトルの2つの特徴的なピーク構造の変化を初めて理論的に解明した。(Physical Review B, vol.86 (2012) 224114, 査読有)。
もう一つは、極低温の量子常誘電相にあるチタン酸ストロンチウムに紫外線照射で誘起される局所分極の存在を初めて明らかにしたことである。(Journal of the Physical Society of Japan, vol. 82 (2013) 053701, 査読有)
2年目は、この多重条件下でさらに電場印加してX線分光実験を行う。そのための準備にも早めに取り掛かっている。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

申請書ではチタン酸バリウムを母物質とした研究を当初に行う予定であったが、大型放射光施設(SPring-8)の課題採択の結果と、概要で述べた独自の装置の立ち上げ準備の必要性から、チタン酸ストロンチウムの研究を先に行った。今年度中にチタン酸バリウムを母物質とした実験を行う。

今後の研究の推進方策

今年度は、昨年度までに得られているチタン酸ストロンチウムの結果を引き継いで、さらに多重条件下(極低温+紫外線+電場印加)の実験を行う。さらに、同じ実験セットアップを用いて、当初計画で予定していたチタン酸バリウムを母物質とした実験を行う。夏前までにSPring-8のマシンタイムを述べ9日間確保している。

次年度の研究費の使用計画

実験に必要な消耗品購入と出張旅費(実験・学会発表)に用いる。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (6件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] UV-Induced Change in the Electronic Structure of SrTiO3 at Low Temperature Probed by Resonant X-Ray Emission Spectroscopy2013

    • 著者名/発表者名
      Shuhei Kawakami, Nobuo Nakajima, Takahiro Takigawa, Masashi Nakatake, Hiroshi Maruyama, Yasuhisa Tezuka, and Toshiaki Iwazumi
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 82 ページ: 053701-1~4

    • DOI

      10.7566/JPSJ.82.053701

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Enhancement of dielectric constant of BaTiO3 nanoparticles studied by resonant x-ray emission spectroscopy2012

    • 著者名/発表者名
      Nobuo Nakajima, Megumi Oki, Yoichi Isohama, Hiroshi Maruyama, Yasuhisa Tezuka, Kotaro Ishiji, Toshiaki Iwazumi, Kozo Okada
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 86 ページ: 224114-1~4

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.86.224114

    • 査読あり
  • [学会発表] Resonant x-ray emission spectroscopy as a local probe method: a study of Ti off-centering in ferroelectric BaTiO32012

    • 著者名/発表者名
      Nobuo Nakajima
    • 学会等名
      IUMRS-ICEM 2012
    • 発表場所
      Pacifico Yokohama
    • 年月日
      20120923-20120928
    • 招待講演
  • [学会発表] Resonant X-ray emission spectroscopy of SrTiO3 under ultraviolet laser irradiation2012

    • 著者名/発表者名
      S. Kawakami, T. Takigawa, N. Nakajima, M. Nakatake, H. Maruyama, and Y. Tezuka
    • 学会等名
      ICESS-12
    • 発表場所
      Palais des Congres - Saint Malo, France
    • 年月日
      20120916-20120921
  • [学会発表] UV照射下における低温相SrTiO3の電子状態

    • 著者名/発表者名
      川上修平,中島伸夫,瀧川隆博,仲武昌史,圓山裕,手塚泰久,岩住俊明,水牧仁一朗,河村直己
    • 学会等名
      日本物理学会 第68回年次大会
    • 発表場所
      広島大学
  • [学会発表] X線吸収分光による(Ba1-xCax)TiO3の電子状態の研究

    • 著者名/発表者名
      平塚祐也,中島伸夫,符徳勝,圓山裕
    • 学会等名
      日本物理学会 第68回年次大会
    • 発表場所
      広島大学
  • [学会発表] 共鳴X線発光分光によるペロブスカイトチタン酸化物のTi-O共有結合のAサイト依存性

    • 著者名/発表者名
      中島伸夫,渡辺剛基,川上修平,磯濱陽一,圓山裕,手塚泰久,岩住俊明,河村直己,水牧仁一朗
    • 学会等名
      日本物理学会 第68回年次大会
    • 発表場所
      広島大学
  • [学会発表] 共鳴発光分光によるペロブスカイト型チタン酸化物の電気双極子モーメントの直接観測

    • 著者名/発表者名
      中島伸夫、川上修平、圓山裕、手塚泰久、岩住俊明
    • 学会等名
      物構研サイエンスフェスタ
    • 発表場所
      つくば国際会議場

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公開日: 2014-07-24  

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