Imaging of Ferroelectric Domains in Multiferroic Materials with Scanning Electron Microscopy

使用扫描电子显微镜对多铁材料中的铁电畴进行成像

基本信息

批准号：
18K13994
负责人：
赤嶺大志
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-01 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究課題では、マルチフェロイック材料の強誘電ドメイン構造を走査電子顕微鏡（SEM）を用いて可視化することを目的とし、複数のマルチフェロイック材料について種々の観察条件下にてSEM観察および導電性原子間力顕微鏡（cAFM）観察を実施した。これにより以下の成果を得た。第一に、六方晶型のマンガン酸化物HoMnO3についてSEM観察およびcAFMを実施し、加速電圧などの適切な観察条件設定によって強誘電ドメインおよび帯電ドメイン壁（charged domain wall）と呼ばれる一部のドメイン壁を明瞭に可視化できることを明らかにした。特に、帯電ドメイン壁の観察は過去に報告例がなく、新規性の高い結果と言える。SEMコントラストと帯電ドメイン壁との対応は特に重要であるため、SEM観察視野と同一箇所をcAFM測定し、局所導電性評価を行うことで直接的に明らかにした。第二に、正方晶型の酸化物(Ca,Sr)3Ti2O7についてSEM観察を実施した。その結果、HoMnO3の場合とは異なる観察条件下で強誘電ドメインコントラストが得られることが明らかとなった。また、種々の観察条件下での観察を実施することにより、結晶方位差に由来する電子チャネリングコントラストと強誘電ドメインコントラストの区別が可能であることを明らかにした。これらの結果は、マルチフェロイック材料で観察される強誘電ドメインコントラストは材料ごとに観察要件が異なることを示しており、SEM強誘電ドメインコントラストの材料物性との相関が指摘される。以上のように、本研究課題を通してSEMによるマルチフェロイック材料のドメイン観察の道を拓く基礎を築くことができた。これらを基に更なる広範な材料への適用が期待される。

在本研究主题中，目的是使用扫描电子显微镜（SEM）可视化多性材料的铁电域结构，并在各种观察条件下对多种多性材料进行SEM观测和导电原子力显微镜（CAFM）观测。这已经实现了以下结果：在六边形氧化物Homno3上进行了第一，SEM观测和CAFM，揭示了一些称为铁电域和带电域壁的域壁可以通过设置适当的观察条件（如加速电压）来清楚地可视化。特别是，以前没有关于观察带电域壁的报道，这使其成为高度新颖的结果。由于SEM对比度与带电域壁之间的对应关系尤为重要，因此我们通过测量与SEM观测场相同位置的CAFM并进行局部电导率评估来直接阐明结果。第二，在四方氧化物（CA，SR）3TI2O7上进行了SEM观测。结果，据揭示了在不同的观察条件下与HOMNO3不同的观察条件下可以获得铁电域对比。此外，据揭示了通过在各种观察条件下进行观测值，可以区分从晶体方向差和铁电域对比的电子通道对比度。这些结果表明，在多种材料中观察到的铁电域对比在每种材料的观察要求上有所不同，并且指出与SEM铁电域对比的材料特性的相关性是。如上所述，通过这个研究主题，我们能够使用SEM奠定基础，以奠定域观察多效材料的途径。基于这些，预计将应用于更广泛的材料。