研究課題
SrTiO3に関し、その転位コアの構造を制御し、転位の滑り挙動、コア周囲のSr/Ti比の変化などの物性変化に着目して研究を進めてきた。主に、①SrTiO3小傾角粒界を利用した粒界転位配列ならびにその転位列における粒界電気物性の検討、②SrTiO3と同様な結晶構造を有するBaTiO3について、転位コアを中心として局所領域における電界効果空孔形成、について取り組んだ結果、以下の結果が得られた。①SrTiO3単結晶の[001]軸周りに数度の傾角を有するように二つの単結晶を切断研磨加工処理を行い高温下で拡散接合を行った小傾角粒界双結晶を作製した。この結晶の粒界をHRTEMを用いた高分解能観察を行ったところ、粒界には刃状成分を有した粒界転位が規則的に配列することが確認できた。この粒界について、電圧-電流特性を調べたところ非線形特性が認められた。この特性から転位周囲に捕獲された電子数等の見積もりを行った。また、転位コアにおける電子状態計測を行ったところ、コアとコアの間においてTiの価数が変化していることが確認された。。②実験実施の観点からBaTiO3に注目して、電界印加時に生じる転位を代表とする格子不整合領域での構造変化、ならびに、電子状態変化について調べた。その結果、電界印加によって格子不整合領域周囲に空孔が湧き出すことが見いだされた。これは、熱平衡下で生じた空孔が外部電界によって結晶格子内に引き寄せられ、その結果、さらに空孔が湧き出すという仮定に基づくものであると考えられる。一方、この電界によって促進される過剰空孔種は、TEM-EELS計測から酸素空孔であることを突き止めた。過剰に生成した酸素空孔は、最終的に非平衡状態で結晶格子中に存在するために、結晶内部の電子状態、電気物性にも大きく影響することもわかった。さらに、この電界誘起効果について研究を進めていく。
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NANO LETTERS
巻: 15 ページ: 4129-4134
10.1021/acs.nanolett.5b01245
