研究課題
本研究では、申請者らが近年開発した原子分解能電場計測走査透過電子顕微鏡法を用いてセラミックス界面の局所電場及び静電ポテンシャル構造を直接解析し、セラミックス界面における機能発現メカニズムを本質的に解明することを目指している。特に、本研究では強誘電体セラミックス及び圧電セラミックスなどの極性酸化物セラミックスの界面に着目し、その局所電場プロファイルをナノメーターオーダーで実空間観察することにより、界面における電場変調、電荷分布、静電ポテンシャル構造を実験的に直接明らかにする。これにより、極性酸化物セラミックスの界面機能発現の根本メカニズム解明にブレークスルーを与えるとともに、最近発見された極性酸化物ヘテロ界面における特異な電気伝導現象の起源解明にも挑戦する。本年度は、原子分解能電場計測STEM法の理論解析とモデル結晶・ナノ粒子を用いた実験検証を精力的に行い、分割型検出器を用いて原子電場（原子内部の電場）の定量解析が可能であることを実証した。また、原子分解能電場計測STEM法を用いてGaN系ヘテロ構造における極性界面電場構造解析を行い、ヘテロ界面における界面ポテンシャル構造変化に起因する電場変化を超高空間分解能で計測することに成功した。この電場分布情報をもとに、マックスウェル方程式を用いて極性界面における電荷密度分布を実空間で可視化することにも成功した。本研究により、原子分解能電場計測STEM法は極性界面などの局所的な電場変化を伴う界面解析に極めて有効であることが示された。
28年度が最終年度であるため、記入しない。
すべて 2017 2016 その他
すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (13件) (うち国際共著 6件、 査読あり 13件、 オープンアクセス 5件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (20件) (うち国際学会 11件、 招待講演 19件)
Chem. Mater.
巻: 29 ページ: 1006-1013
10.1021/acs.chemmater.6b03659
J. Mater. Sci.
巻: 52 ページ: 4278-4287
10.1007/s10853-016-0682-1
Ultramicoscopy
巻: 137 ページ: 76-83
http://doi.org/10.1016/j.ultramic.2016.11.024
Microscopy
巻: 66 ページ: 3-14
https://doi.org/10.1093/jmicro/dfw041
セラミックス
巻: 52 ページ: 87-90
Sci. Rep.
巻: 6 ページ: 38005
doi:10.1038/srep38005
Appl. Phys. Lett.
巻: 109 ページ: 163102
http://dx.doi.org/10.1063/1.4965709
Sci. Adv.
巻: 2 ページ: e1501926
10.1126/sciadv.1501926
Sci, Rep
巻: 6 ページ: 35880
doi:10.1038/srep35880
Ultramicroscopy
巻: 169 ページ: 69-79
http://doi.org/10.1016/j.ultramic.2016.07.010
Nano Lett.
巻: 16 ページ: 2907-2915
DOI: 10.1021/acs.nanolett.5b03933
Nature Comm.
巻: 7 ページ: 11318
doi:10.1038/ncomms11318
巻: 6 ページ: 21273
doi:10.1038/srep21273
