結晶格子欠陥を利用した新しいナノデバイスの研究開発

利用晶格缺陷研发新型纳米器件

• 批准号: 04J01318
• 负责人: 中村 篤智
• 金额: $ 0.77万
• 依托单位: National Institute for Materials Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-04J01318/
• 关键词: アルミナ; セラミックス; 導電性; 粒界; 転位; TEM; 原子・電子構造; 電流電圧特性

アルミナ中の転位に沿ってTiを拡散させると、転位近傍に形成されるTi雰囲気に沿った電気伝導性が発現することから、アルミナの転位特性が注目されている。アルミナ転位の特性解析を行うために、周期的に刃状転位が配列する小傾角粒界を有する双結晶の利用が有効である。そこで本研究ではアルミナの双結晶を作製し、その転位構造解析を行うとともに、各種ドーパントの転位偏析挙動を調査した。また、Ti偏析により作製された周期的導電性細線の伝導性をAFMにより調べた。方法としては、市販の高純度アルミナ単結晶に鏡面研磨を施した後、2つの単結晶を1500℃、10時間の条件で熱拡散接合することによって双結晶を作製した。双結晶は、回転軸を[1-100]、粒界面を(11-20)、互いの結晶の[0001]軸が2θ=0.4°および2θ=2.0°の傾角をなすように設定した。形成された対称小傾角粒界に対して、透過型電子顕微鏡による構造解析を行うとともに、Tiなどのドーパント添加処理を行い、電子線エネルギー分光法を用いて転位およびその近傍の組成分析を行った。また、導電性チップを使ったAFMコンタクトカレントモードにより、粒界近傍の電気伝導特性を調べた。作製された双結晶においては、(11-20)粒界面に[1-100]方向の転位線が形成される。そこで、この粒界を[1-100]方向から透過型電子顕微鏡を用いて観察したところ、刃状転位が周期的に(11-20)粒界面に配列していることが確認できた。さらに、この粒界転位を高分解能電子顕微鏡で観察した結果、それぞれの転位が複数の部分転位に分解していると分かった。また、電子線エネルギー分光法を用いてTi添加処理を行った試料を分析したところ、転位直上においてのみTiが検出された。さらには、粒界において周期的に存在するこうしたTi細線には導電性があることが確認された。

In the case of the formation of Ti particles in the vicinity of the Ti particles, the electrical conductivity of the Ti particles is observed. Analysis of the characteristics of the crystal position, the periodic edge position, the small tilt angle, the utilization of the crystal position, the periodic edge position, the periodic edge position In this study, we investigated the formation of double crystals, the structural analysis of the crystals, and the segregation of the crystals. The conductivity of periodic conductive fine wires is modulated by AFM. The method is to prepare high purity single crystal after mirror grinding, 2 single crystals at 1500℃ for 10 hours and heat dissipation bonding. Double crystal rotation axis: [1-100], grain interface: (11-20), crystal rotation axis: [0001]= 2 θ=0.4° and inclination angle: 2θ=2.0°. The formation of small tilt grain boundaries, transmission electron microscope structure analysis, Ti addition processing, electron beam spectroscopy, and near composition analysis The conductivity of the AFM is adjusted by adjusting the conductivity of the AFM near the grain boundary. The formation of double crystals,(11-20) grain interface and [1-100] direction of the potential line. For example, the transmission type electron microscope is used to detect the periodic (11-20) grain interface in the direction of [1-100]. In addition, the results of the electron microscope with high resolution energy are analyzed by means of the electron microscope with high resolution energy. The sample was analyzed by electron spectroscopy with Ti addition. The existence of thin Ti wires is confirmed.

项目成果

Control of dislocation configuration in sapphire

• DOI: 10.1016/j.actamat.2004.10.002
• 发表时间: 2005-01
• 期刊: Acta Materialia
• 影响因子: 9.4
• 作者: A. Nakamura;K. Lagerlöf;K. Matsunaga;Jun'ichi Tohma;Takahisa Yamamoto;Y. Ikuhara

First-principles calculations of titanium dopants in alumina

氧化铝中钛掺杂剂的第一性原理计算

• 发表时间: 2005
• 期刊: Materials Science Forum 475-479
• 作者: M.Nakano;T.Kamo;A.Sugita;T.Handa;中村篤智 他;中村篤智 他;松永克志 他
• 通讯作者: 松永克志 他

Theoretical study of defect structures in pure and titanium-doped alumina

• DOI: 10.1016/j.ssi.2004.01.044
• 发表时间: 2004-08
• 期刊: Solid State Ionics
• 影响因子: 3.2
• 作者: K. Matsunaga;A. Nakamura;Takahisa Yamamoto;Y. Ikuhara

Fabrication of Ti-nanowires in sapphire single crystals

蓝宝石单晶中钛纳米线的制备

• 发表时间: 2005
• 期刊: Applied Surface Science 241
• 作者: M.Nakano;T.Kamo;A.Sugita;T.Handa;中村篤智 他;中村篤智 他
• 通讯作者: 中村篤智 他

Valence state of Ti in conductive nanowires in sapphire

蓝宝石导电纳米线中 Ti 的价态

• 发表时间: 2004
• 期刊: Physical Review B 70
• 作者: M.Nakano;T.Kamo;A.Sugita;T.Handa;中村篤智 他;中村篤智 他;松永克志 他;松永克志 他;溝口照康 他
• 通讯作者: 溝口照康 他