超高分解能走査型非線形誘電率顕微鏡法を用いた強誘電体中のドメイン構造の解析

使用超高分辨率扫描非线性介电常数显微镜分析铁电材料中的畴结构

• 批准号: 12134201
• 负责人: 長 康雄
• 金额: $ 18.56万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-12134201/
• 关键词: 走査型非線形誘電率顕微鏡; 強誘電体; ドメイン; 走査プローブ顕微鏡; 原子分解能; 温度可変型SNDM; 超高密度強誘電体記録; 高次非線形誘電率顕微法; サブナノスケール分解能

前年度,ナノ分極ドットの高速反転特性および分極反転のリアルタイム計測によるAnti-Parallel分極反転現象を報告したが,そのいずれも厚い試料に対して平行平板電極を用いて行われた従来の報告とは矛盾するものであった.そこで今回薄片化した一致溶融組成LiTaO_3(CLT)を試料に用い,その分極反転特性の電界及び膜厚依存性を調べ,CLTにおいてもナノセカンドの分極反転が可能である裏付けを得た.またリアルタイム計測法を用いて分極反転現象をより詳細に調べ,分極反転する領域が通常の円形ではなく,ある条件が揃うとリング状になる場合があることを見出した.次に高次走査型非線形誘電率顕微鏡法用い強誘電体表面に吸着している水の層の変化及び表面常誘電層を観測した.即ち,吸着層である水のSNDM信号への影響を明らかにするため,真空中で試料の温度を変化し測定することが出来る「温度制御型走査型非線形誘電率顕微鏡」を用い,実験及び有限要素法による計算によって水の存在を検証した.また,強誘電体記録用大面積薄膜媒体として,PbTiO_3薄膜を水熱合成法により作製し単結晶に近い膜を得,そこに半径9.8nmのナノドメインドットを形成することに成功した.最後にLiTaO_3単結晶媒体においても大面積記録媒体を作製した.即ち,従来の試料作製法では,実用上十分な面積を有する記録媒体を作製することは困難であった.そこで今回新たに,分極制御ウェットエッチング(polarization controlled wet etching ; PCWE)法によって大面積記録媒体を作製するプロセスを開発しこれを用いた実記録のビット誤り率を計測した.

In the past year, Anti-Parallel polarization phenomenon has been reported in the measurement of high-speed polarization characteristics of polarizers and polarizers, and it has been reported in the application of parallel plate electrodes. The uniform melting composition of LiTaO_3(CLT) is obtained by adjusting the dependence of the polarization characteristics on the electric boundary and film thickness. The measurement method of polarization is used to adjust the polarization phenomenon in detail, and the polarization field is usually in the shape of a circle. The next step is to measure the adsorption of water on the surface of a medium dielectric layer and the change of the surface dielectric layer by microscopy. That is, the influence of SNDM signal of water in the adsorption layer is obvious, and the temperature of sample in vacuum is measured. The temperature control type non-linear permittivity microscope is used to calculate and prove the existence of water by finite element method. PbTiO_3 thin films were successfully prepared by hydrothermal method for large-area thin film media for ferroelectric recording. Finally, LiTaO_3 crystal media is used to control large-area recording media. That is to say, it is difficult to make a sample by using a very large area of recording media. The polarization controlled wet etching (PCWE) method is used to measure the error rate of large-area recording media.

项目成果

Yasuo Cho: "New Functions of Scanning Nonlinear Dielectric Microscopy"Japanese Journal of Applied Physics. Vol.40,No.5B(in press). (2001)

Yasuo Cho：“扫描非线性介电显微镜的新功能”日本应用物理学杂志。

Y.Cho: "Scanning nonlinear dielectric microscopy study on periodically poled LiNbO3 for high-performance quasi-phase matching devices"Appl. Phys. Lett.. 79・18. 2955-2957 (2001)

Y.Cho：“用于高性能准相位匹配器件的周期性极化 LiNbO3 的扫描非线性介电显微镜研究”Lett. 79・18（2001）。

K.Matsuura: "Observation of ferroelectric nano-domains using scanning nonlinear dielectric imaging and piezoresponse imaging"Applied Surface Science. 188. 421-424 (2002)

K.Matsuura：“使用扫描非线性介电成像和压电响应成像观察铁电纳米域”应用表面科学。

Yasuo Cho: "Tbit/inch^2 Ferroelectric Data Storage Based on Scanning Nonlinear Dielectric Microscopy"Appl. Phys. Lett.. 81・23. 4401-4403 (2002)

Yasuo Cho：“基于扫描非线性介电显微镜的Tbit/inch^2铁电数据存储”Phys. 81・23（2002）

Kazuya Terabe: "Microscale to nanoscale ferroelectric domain and surface engineering of a near-stoichiometric LiNbO_3 crystal"Appl. Phys. Lett.. 82・3. 433-435 (2003)

Kazuya Terabe：“近化学计量的 LiNbO_3 晶体的微尺度到纳米尺度的铁电域和表面工程”，Phys. 82・3（2003）。