酸化物強誘電体表面のナノ・原子スケール電子物性の解明と測定法開発

阐明氧化物铁电表面的纳米和原子级电子特性并开发测量方法

基本信息

批准号：
07J08890
负责人：
加来滋
金额：
$ 1.73万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2009
项目状态：
已结题

项目摘要

申請者の所属する研究室ではこれまでにマクロスケールの測定を行い、強誘電体表面に絶縁体にも関わらず本質的に電荷層(表面電荷層)が存在することを示しており、本研究では表面電荷層をナノスケールで定量化し、発現機構の解明を目的としている。具体的には、その第一歩である分域構造の解明に主眼を置いている。強誘電体とは外部電場のない状況でも自発的に電気分極を維持できる物質であり、電気分極が同一方向に揃う分域という構造を作る。この分域構造は強誘電体の基礎物性であり、これをナノスケールで調べることは、他の強誘電体物性を解明する上で重要である。、昨年度までにナノスケールにおける測定手法として、AFM(原子間力顕微鏡)、分域を直接測定できる圧電AFM、表面電位を測定できるSKPMの測定環境と技術を用いた実際の測定プロセスの確立を行った。さらに、原理的物性の解明のために原子レベルでの表面の平坦・清浄・高結晶性化技術を確立し、実際にそのような表面において原理的な強誘電体の分域観察に成功していた。本年度は本質的強誘電体分域の定量測定を行った。具体的には分域表面の電位を定量的にナノスケールで測定し、従来の理論では説明できない現象を見出した。本質的分域の実験的研究も定量的な電位測定も世界で始めてのものであり、11th International Meeting on Ferroelectricity(中国)で報告した。

申请人的实验室此前进行了宏观测量，结果表明，尽管铁电材料是绝缘体，但其表面本质上存在电荷层（表面电荷层）。该项目的目的是量化表面电荷层。并阐明其表达机制。具体来说，我们重点讲明区域结构，这是第一步。铁电物质是一种即使在没有外部电场的情况下也能自发保持电极化的材料，形成一种称为磁畴的结构，其中电极化方向一致。这种畴结构是铁电体的基本物理性质，在纳米尺度上研究它对于阐明其他铁电物理性质非常重要。到去年，我们已经建立了使用AFM（原子力显微镜）、可直接测量磁畴的压电AFM以及可测量表面电位的SKPM作为纳米级Ta测量方法的测量环境和技术的实际测量过程。此外，为了阐明基本物理性质，我们建立了在原子水平上使表面平坦、清洁和高度结晶的技术，并实际上成功地观察到了这种表面上铁电材料的主域。今年，我们对基本的铁电畴进行了定量测量。具体来说，我们定量测量了纳米尺度域表面的电势，发现了传统理论无法解释的现象。本质域的实验研究和定量电势测量均为国际首创，并在第十一届国际铁电会议（中国）上进行了报告。