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2015 年度 実績報告書

STEM-CBED法による強誘電体の分極ナノドメインの構造解析・分極マッピング

研究課題

研究課題/領域番号 25287068
研究機関東北大学

研究代表者

津田 健治  東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (00241274)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワード収束電子回折 / 電子顕微鏡 / STEM-CBED法 / 誘電体物性 / 構造相転移
研究実績の概要

走査透過型電子顕微鏡(Scanning transmission electron microscopy)法と収束電子回折(Convergent-beam electron diffraction: CBED)法を組み合わせて,格子歪み・分極・静電ポテンシャル等の局所変化を2次元分布として計測できる新たな手法(STEM-CBED法)の開発と応用を行った.本年度は新たに対称性破れ指数(symmetry-breaking index)を用いて対称性を定量評価し,ナノスケールで対称性破れ領域をマッピングするための汎用プログラムを開発した.
STEM-CBED法を適用してBaTiO3の常誘電立方相における局所構造を調べた.その結果,常誘電相においてすでに立方晶対称性が破れているナノスケールの局所領域が現れることを明らかにした.これは,強誘電相への相転移前駆現象として,常誘電立方相においてもナノサイズの分極クラスターが存在していることを直接観察することに初めて成功したものである.強誘電-常誘電相転移点直上ではほとんどの領域で立方晶対称性が破れているが,試料温度を上昇させると立方晶対称性を示す局所領域が増加し,バーンズ温度付近の600K程度では試料のほとんどの領域が立方晶対称を持つことを示した.また,8サイトモデルをもとにして,新たに立方晶相の空間階層構造モデルを提案した.このモデルにより,これまで種々の実験・理論から報告されていた2つの異なる局所構造の対称性が,実験プローブの見る相関距離の違いにより説明できることを示した.
これら成果について,国際会議Microscopy and Microanalysis 2015 (Portland, OR, USA)における招待講演等で発表した.

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

27年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

27年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2016 2015

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 1件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Two-dimensional mapping of local structural fluctuationsin the orthorhombic phase of KNbO3 by the combined use of the scanning transmission electron microscopy and convergent-beam electron diffraction2015

    • 著者名/発表者名
      Kenji Tsuda and Michiyoshi Tanaka
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Express

      巻: 8 ページ: 081501-1-4

    • DOI

      10.7567/APEX.8.081501

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Convergent-Beam Electron Diffraction Study of Local Structural Fluctuations in Perovskite-Type Ferroelectrics2015

    • 著者名/発表者名
      Kenji Tsuda
    • 雑誌名

      Microscopy and Microanalysis

      巻: Suppl. S3 ページ: 119-120

    • DOI

      10.1017/S1431927615001397

    • 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Structure refinements of the LPSO-Mg alloys based on STEM imaging combined with CBED2015

    • 著者名/発表者名
      Kenya Yamashita, Koji Inoue, Kosuke Nagai, Kenji Tsuda and Eiji Abe
    • 雑誌名

      Microscopy

      巻: 64 Suppl. 1 ページ: i108

    • DOI

      10.1093/jmicro/dfv267

  • [学会発表] Mapping of Nanoscale Structural Fluctuations in Ferroelectric BaTiO3 using STEM-CBED2016

    • 著者名/発表者名
      K. Tsuda
    • 学会等名
      Microscopy and Microanalysis 2015
    • 発表場所
      Greater Columbus Convention Center, Columbus, OH, USA
    • 年月日
      2016-07-24 – 2016-07-28
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] STEM-CBED法によるBaTiO3立方晶相の局所構造の研究 II2016

    • 著者名/発表者名
      津田健治,田中通義
    • 学会等名
      日本物理学会 第71回年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学泉キャンパス,仙台
    • 年月日
      2016-03-19 – 2016-03-22
  • [学会発表] STEM-CBED法によるKNbO3強誘電斜方晶相の局所構造・分極マッピング2015

    • 著者名/発表者名
      津田健治,田中通義
    • 学会等名
      日本結晶学会平成27年度年会
    • 発表場所
      大阪府立大学,大阪
    • 年月日
      2015-10-17 – 2015-10-18
  • [学会発表] STEM-CBED法によるBaTiO3立方晶相の局所構造の研究2015

    • 著者名/発表者名
      津田健治,田中通義
    • 学会等名
      日本物理学会 2015年秋季大会
    • 発表場所
      関西大学千里山キャンパス,大阪
    • 年月日
      2015-09-16 – 2015-09-19
  • [学会発表] Convergent-beam electron diffraction study of local structural fluctuations in perovskite-type ferroelectrics2015

    • 著者名/発表者名
      Kenji Tsuda
    • 学会等名
      Microscopy and Microanalysis 2015
    • 発表場所
      Oregon Convention Center, Portland, OR, USA
    • 年月日
      2015-08-02 – 2015-08-06
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] STEM-CBED法によるKNbO3強誘電相の局所構造揺らぎの研究2015

    • 著者名/発表者名
      津田健治,田中通義
    • 学会等名
      第32回強誘電体応用会議 (FMA32)
    • 発表場所
      コープイン京都,京都
    • 年月日
      2015-05-20 – 2015-05-23
  • [学会発表] STEM-CBED法によるKNbO3強誘電相の局所構造揺らぎの研究2015

    • 著者名/発表者名
      津田健治,田中通義
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会第71回学術講演会
    • 発表場所
      国立京都国際会館,京都
    • 年月日
      2015-05-13 – 2015-05-15

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公開日: 2017-01-06  

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