遷移金属酸化物のヘテロ接合における光誘起効果

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典型的な外性強誘電体である六方晶YMO_3(YMO)の超薄膜を、3回対称性をもつYSZ(111)基板上に様々な厚さで堆積し、光第二高調波発生(SHG)法を用いて膜面内対称性および膜面直(強誘電性)分極の膜厚依存性を詳細に調べた。特に、SHGの位相マッピングを行い、対称性の面内分布を広い範囲に渡って測定し、ドメイン構造を明らかにした。その結果、基板による弾性歪みが強誘電体の秩序変数に直接働きかけ、分極の完全な抑制(～数層まで)、一様な分極の発現(3～6層)、分極反転の発生(～6層以上)、という外性強誘電体の典型的と思われる振舞いを明瞭に観察する事に成功した。この振舞いは、以下のように解釈される。YMOの強誘電性は、ブリルアンゾーン境界のKフォノンモードによって生じるが、基板に強く固定されている界面においては、このモードが抑制されるために強誘電分極が生じず、代わりに面内三回対称性が発現する。膜厚が大きくなるに従って基板の影響は減少し、Kモードが復活することによって強誘電分極が生じてくるとともに面内三回対称性が消失する。ところが、更に層数が増加すると、反電場エネルギーが優勢になり、分極の反転が生じる。本研究は、外性強誘電体のゾーン境界フォノンの影響を始めて明瞭に示したものである。