3次元ベクトル型走査型非線形誘電率顕微鏡の開発と3次元ドメインエンジニアリング

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本研究では、強誘電体材料の強誘電分極の向きが試料表面に対して傾斜しているような場合でも計測し、ベクトル表示することが可能な3次元ベクトル型走査型非線形誘電率顕微鏡システムを開発し、強誘電材料のドメインの評価と、人工的に形成したドメインを利用した3次元ドメインエンジニアリング技術へ応用するための基礎研究を目的とした。昨年度までの研究で、面内方向については、分極の向き(角度)を絶対値で求めることが可能となっており、仰角方向には、上向きの成分(或いは下向きの成分)の強弱と、材料がとりうるドメインとを併せて考えることで3次元的な分極方向を決定することが可能となったが、仰角の絶対値を求めるには至っていなかった。本年度は、座標回転後の非線形誘電率の値を元に、計測している容量変化から仰角方向の絶対値計測を行うことを試みた。実際に電圧印加により作製された周期分極反転LiNbO_3単結晶を、分極の向きが仰角方向に45度傾斜するように切り出し、その分極の向きの絶対値計測を行った。その結果、誤差1度の精度で角度が求まり本手法の有効性を確認した。本研究課題による3次元ベクトル型走査型非線形誘電率顕微鏡は、将来の強誘電デバイス材料の評価技術として極めて有効であり、強誘電材料やデバイスの開発へ大きく貢献するものである。また、3次元ベクトル型走査型非線形誘電率顕微鏡は、強誘電体記録の多値記録の読み取りデバイスへの応用も考えられ、将来へ発展する研究成果が得られたと言える。