| 研究概要 |
強誘電体は,FeRAM(強誘電体メモリ),非線形光学効果による光学フィルター,ピエゾ(圧電)素子,などとして広く実用に供されている次世代材料である.強誘電体にとって物性を支配する重要な構成要素となるのが,ドメイン分極間の境界いわゆるドメインウォールである.ドメインの制御や解析は困難であるため,これまでドメインウォールに関する系統的な研究はほとんどなされていない.本研究では,分極方向制御を施した強誘電体単結晶基板を直接接合により双結晶化することで,特定の分極関係を持つドメインウォールの作製をおこなった.そして,顕微鏡によりその分極構造の解析を行うとともに,人工的に作製したドメインウォールの電気伝導性の評価を試みた.今年度行った内容は以下の通りである.
1.強誘電体双結晶の作製
3種類の強誘電体双結晶の作製を行った.この際,市販の分極処理済LN単結晶を利用して,分極方向が互いに反転するように炉内にセットして行った.これにより接合界面は所定のドメインウォールとなる.接合前には,基板表面に丁寧に研磨および洗浄を施した.
2.双結晶界面の微構造解析
界面近傍のドメイン構造の顕微鏡観察を行った.800℃接合において,ドメイン界面が所定の通り形成されていることが分かった.
3.界面の電気伝導性評価
強誘電体ドメインウォールの電気伝導性を調べるため,半導体パラメータアナライザーを用いた電気伝導性評価を行った.その結果,チャージを有する極性ドメイン界面においてのみ特異な電気伝導性が発現することが明らかとなった.極性ドメイン界面の作製は双結晶実験を用いることにより世界で初めて達成されたものである.
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
本研究で目的としていた,双結晶を用いた強誘電体ドメイン界面の作製に成功した.さらに,透明かつ絶縁の強誘電体材料であるにもかかわらず,そのドメイン界面で特異な二次元電気伝導性の発現を見出した.見出された特異な電気物性は極性界面における新奇な物性と言える.今後,電気物性の発現メカニズムの解析が重要な課題となると考えられる.
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