| 研究実績の概要 |
本研究の対象である強誘電体BaTiO3はコンデンサーを形成する為の主材料であり、現代社会を支えるエレクトロニクス分野において必要不可欠な材料である。そこで、誘電率の高いペロブスカイト酸化物誘電体、すなわちBaTiO3薄膜に着目し、これまで報告されてきた誘電率よりも大きな誘電率を示すBaTiO3薄膜を作製することを目的とした。本研究では、高誘電率を達成するために、薄膜の不定比性と電極との界面構造に着目し、薄膜作製、物性測定及びTEM/STEMを用いた構造解析を高度に組み合わせ研究を進めてきた。
PLD法によりGdScO3基板上にSrRuO3電極を成膜し、薄膜中の組成を精緻に制御することで化学量論組成を有する高い結晶性をもつBaTiO3薄膜作製に成功した。XRDによる詳細な構造解析を行った結果、面内の格子定数が基板と一致し、コヒーレント成長することを確認した。さらに走査型透過電子顕微鏡（STEM）を用いた観察の結果、SrRuO3/GdScO3界面、BaTiO3/GdScO3界面では原子レベルで平滑であるミスフィット転位等の欠陥のない界面構造を形成していることを確認した。さらに、得られた薄膜において誘電率測定を実施した結果、バルクBaTiO3と同様に3回の相転移を示し、その相転移温度は基板の影響により大きく変化することを明らかとなった。また、過去に報告されてきたBaTiO3薄膜よりも大きな誘電率（室温では2000、Tc近傍で10,000）を達成し、当初の目標値を越えることに成功した。斜方晶系の基板に由来するBaTiO3薄膜中のドメイン構造観察にも成功した。これらの結果は、高誘電率BaTiO3薄膜を作製する上で重要な研究指針を示す成果であると言える。
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