ヘテロ接合による強誘電体相転移のコヒ-レンスの観測

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BaTiO_3薄膜は膜厚が薄いと内部ストレスの為に強誘電相-常誘電相転移温度が常温よりはるか低温側かもしくは消滅してしまう。バルクのBaTiO_3のように常温近傍で転移を得る為にはどの位の膜厚が必要か目途をつける為、BaTiO_3の微粒子で粒径を色々変えて誘電率を測定した。その結果、粒径が数μm以上ならはっきりした転移点が観測されることがわかった。従って数μm以上のBaTiO_3厚膜をつくる必要がある。昨年度までの研究成果でBaTiO_3/BaSrTiO_3/BaTiO_3サンドイッチ構造はつくることができたので、今年度は両側のBaTiO_2は株μm以上、中のBaSrTiO_3はできるだけ薄くする試みを為した。BaSiTiO_3上のBaTiO_3は下のBaTiO_3とは格る定数が違い、少なくとも界面近傍では拡散又はストレスがあることがわかる。これはスパッタ-法では高エネルギ-の粒子が膜面をたたく為であると思われる。研究目的である相転移のコヒ-レンスを観測する為には両方のBaTiO_3が全く同じ結晶性を持つ必要がある。従って薄膜作成法自体を検討し直して、スパッタ-法と並行して分子線エピタキシ-法を試みることにした。BaとTIを別々のセルからとばし、O_2雰囲気中で合成する。準備的方法なので界面拡散やストレスの少ないサンドイッチ構造が期待できる。今年度は分子線エピタキシ-法で良質のBaTiO_3単結晶薄膜を得ることに終始した。この方法は膜の成長速度が遅いので時間がかかるのが問題である。研究を実際に実施する段階で次々に色々と困難な問題があるのがわかり、それを克服したのはひとつの成果といえるが、年限内で最終目的であるサンドイッチ構造での相転移の観測にまでは到らなかった。