酸化物界面における静電ポテンシャルバリア崩壊メカニズムに関する研究

氧化物界面静电势垒塌陷机理研究

• 批准号: 07J11873
• 负责人: 佐藤 幸生
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: Japan Fine Ceramics Center
• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07J11873/
• 关键词: 粒界・界面; STEM・透過型電子顕微鏡; その場観察; HAADF STEM; ZnO; 粒界; 編析; PMN-PT; TEM; ドメイン; HAADF-STEM; 偏析; 空孔; 第一原理計算

研究代表者は初年度および第2年度に確立した手法を用いて,Pb(Mg_<1/3>Nb_<2/3>)O_3-PbTiO_3(PMN-PT)結晶中の強誘電ドメイン構造について電圧印可その場TEM観察を行った.このPMN-PT結晶は非常に高い圧電特性を示すことが知られ,そのドメイン構造はナノスケール+ミクロンスケールの2段階の構造で構成されている.当研究の結果,あるしきい値より高い電界を印可した場合,ドメイン構造が可逆的な応答を示すことが分かった.電界の印可によりナノスケールドメイン界面の方位が変化し,それに伴いミクロンスケールのドメイン構造は消失することが分かった.また,この変化は電界の印可,開放に関して可逆的であり,電界を開放すると元のドメイン構造に復元した.ナノスケールドメインの界面は電界に対して,垂直になる傾向があった.このようなナノスケールのドメイン構造の電界に対する応答はこれまでには見られておらず,PMN-PTが示す高い圧電特性の発現に関して,重要な知見を与えると考えられる.一方,研究代表者は分離膜や触媒等への応用が盛んなゼオライト材料の1つであるフォージャサイト(FAU)について,膜中にしばしば形成される双晶界面における安定な原子配列の理論計算を行った.計算は経験的な原子間ポテンシャルを用いた格子静力学法により行った.界面計算のモデリングでは界面における多数の自由度を網羅するため,片方の結晶を他方に対して少しずつ並進させたり異なる終端面の組み合わせを検討したりなどした.計算の結果,いくつかの安定な原子配列が得られ,そのうちの1つは実験的に見られるものと良く整合するものであった.この原子配列ではその局所的な構造が他のタイプのゼオライト(EMT)の結晶中の構造と非常に類似しており,そのことがこの配列が安定であることの1つの理由と考えられる.また,他の幾つかの配列では酸素原子で構成される環状構造が通常より大きいものや小さいものが見られており,そのような界面では分離特性などが変化することが考えられる.

Early research representatives は annual お よ び 2 year に establish し た gimmick を with い て, Pb (Mg_ 1/3 < > Nb_ two-thirds < >) O_3 - PbTiO_3 (PMN - PT) crystallization of strong の induced electric ド メ イ ン tectonic に つ い て electric 圧 printing can そ の field line TEM 観 examine を っ た. こ の PMN - PT crystallization は very high に い 圧 electricity Sexual を shown す こ と が know ら れ, そ の ド メ イ ン tectonic は ナ ノ ス ケ ー ル + ミ ク ロ ン ス ケ ー ル の 2-stage で order の structure constitute さ れ て い る. の when research results, あ る し き い numerical よ high り い electricity industry を printed し た occasions, ド メ イ ン tectonic が reversible な 応 answer を shown す こ と が points か っ た. Electricity industry の printing can に よ り ナ ノ ス ケ ー ル ド メ イ ン interface が の azimuth variations し, そ れ に with い ミ ク ロ ン ス ケ ー ル の ド メ イ ン tectonic は disappear す る こ と が points か っ た. ま た, こ の - は electricity industry の printing can, open に masato し て reversible で あ り, electricity industry を open す る と yuan の ド メ イ ン tectonic に recovery し た. ナ ノ ス ケ ー ル ド メ イ ン の interface は electricity industry に し seaborne て, vertical に な る tendency が あ っ た. こ の よ う な ナ ノ ス ケ ー ル の ド メ イ ン tectonic の electricity industry に す seaborne る 応 answer は こ れ ま で に は see ら れ て お ら ず, PMN - PT が す indicated high い 圧 electrical characteristics の 発 now に masato し て, important な knowledge を and え る と exam え ら れ る. One party, the representative は separation membrane や catalyst such as へ の 応 in が ん な ゼ オ ラ イ ト material の 1 つ で あ る フ ォ ー ジ ャ サ イ ト (FAU) に つ い て, membrane in に し ば し ば form さ れ る plane boundary に お け る settle な atoms with column の theoretical calculation of line を っ た. To calculate the な interatomic ポテ シャ シャ を を of the な experience, use the によ た lattice statics method to make によ lines った. Interface calculation の モ デ リ ン グ で は interface に お け る most の freedom を snare す る た め, piece of party の crystallization を fang に し seaborne て less し ず つ hand さ せ た り different な る terminal surface わ の group み せ を beg し 検 た り な ど し た. , calculation result の い く つ か の settle な atoms with column が a ら れ, そ の う ち の 1 つ は be 験 に see ら れ る も の と good く integration す る も の で あ っ た. こ の atoms with column で は そ の bureau な tectonic が he の タ イ プ の ゼ オ ラ イ ト (EMT) の crystallization と の structure very similar し に て お り, そ の こ と が こ の match column が settle で あ る こ と の 1 つ の reason と exam え ら れ る. ま た, he の few つ か の match column で は acid element atoms で constitute さ れ る ring structure が usually よ り big き い も の や small さ い も の が see ら れ て お り, そ の よ う で な interface properties は な ど が variations change す る こ と が exam え ら れ る.

项目成果

Grain boundary atomic structures in SrTiO_3 and BaTiO_3

SrTiO_3和BaTiO_3的晶界原子结构

• 发表时间: 2007
• 作者: T. Yamamoto;T. Mizoguchi;S.Y. Choi;Y. Sato;N. Shibata and Y. Ikuhara;T. Yamamoto
• 通讯作者: T. Yamamoto

ZnO[0001]対称傾角粒界における原子構造とPr偏析

ZnO[0001]对称倾斜晶界处的原子结构和 Pr 偏析

• 发表时间: 2008
• 作者: 佐藤 幸生;他
• 通讯作者: 他

Atomic structure and Pr segregation at ZnO grain boundary

ZnO晶界的原子结构和Pr偏析

• 发表时间: 2008
• 作者: 佐藤幸生;他
• 通讯作者: 他

HAADF-STEMによるZnO粒界に偏析したPr原子の観察

使用 HAADF-STEM 观察 ZnO 晶界偏析的 Pr 原子

• 发表时间: 2008
• 作者: 佐藤幸生;他
• 通讯作者: 他