原子レベルで平坦な強誘電体の清浄表面の形成とその基礎電子物性の解明

铁电材料原子级平坦清洁表面的形成及其基本电子特性的阐明

基本信息

  • 批准号:
    08J05116
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 0.77万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for JSPS Fellows
  • 财政年份:
    2008
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2008 至 2009
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

強誘電体は応用でも重要な物質で、微細化が進み省電力電子デバイスなど環境問題への応用も開始している。これらの応用では、表面と界面が重要であるが、従来知られていなかった強誘電体の清浄自由表面に電子層が存在することが発見され、強誘電体の基礎を改めて見直す必要がある。最近、この現象が欠陥等によらない本質的なものであることが確定したものの、極く表面で起こるため、表面状態に極めて敏感であることが分り、表面を原子レベルで平坦化、清浄化しないと定量的な物性研究にならないことが判明した。そこで、本研究は、はじめに(1)原子レベルに平坦な清浄表面を持つ強誘電体単結晶の形成方法を確立し、この技術により原子レベルに平坦化清浄化された試料で、(2)超高真空(UHV)中で強誘電体表面電子・ホール層の電気伝導度の絶対値、伝導型などの基礎電子物性を解明することを目的とする。前年より、この原子レベルに平坦な清浄表面を持つ強誘電体単結晶の形成方法の開発と、この技術を元旨にした表面電子ホール層の物性研究に取り組んだ。前年得られた知見を元に物理的、化学的手法をさらに検討した結果、高純度のTSSGチタン酸バリウム単結晶にて原子ステップが確認できる清浄かつ平坦、さらに、酸素抜けのないチタン酸バリウム表面の制御に成功した。これにより、不純物、欠陥による非本質的伝導電子の影響を可能な限り無くし、微小な凹凸による伝導電子のトラップ要因を低下させ、より定量的な電気伝導度計測を可能にした。これを元に作製された試料の各種電気測定を行ったところ、従来の結果と比較してより定量的で明瞭な実験結果が得られた。これにより強誘電体表面電子ホール層が本質的に存在することを明確に示すことが出来た。また、強誘電体の状態を同時に測定できるように測定系を改良して、キャリアタイプなどの新たな知見が得られた。
Strong electricity body は lure 応 with で も important な material で and ultra-micronization model.the が into み provincial power electronic デ バ イ ス な ど environmental problems へ の 応 begin with も し て い る. こ れ ら の 応 with で は と interface, surface が important で あ る が, 従 to know ら れ て い な か っ た strong electricity body の lure clear at free surface に shell が exist す る こ と が 発 see さ れ basis, strong electricity body の lure change を め て see straight す necessary が あ る. Recently, こ の が owe 陥 phenomenon of に よ ら な い essential な も の で あ る こ と が determine し た も の の, extremely く surface で こ る た め, surface state に め て sensitive で あ る こ と を が り, surface atomic レ ベ ル で flat, clear at し な い と quantitative な property research に な ら な い こ と が.at し た. そ こ で, this study は, は じ め に (1) the atomic レ ベ ル に な flat surface at qing を hold strong つ induced electricity body 単 crystallization の を established し forming method, こ の technology に よ り atomic レ ベ ル に wafer cleaning at the さ れ た try で, (2) strong で in ultrahigh vacuum (UHV) induced electricity body surface electronic · ホ ー ル layer の electric 気 伝 conductance の unique numerical type, 伝 な seaborne ど の base Based on the physical properties of electrons を to explain する とを purpose とする. The previous よ り, こ の atomic レ ベ ル に な flat surface at qing を hold strong つ 単 crystallization の induced electricity body formation method の open 発 と, こ の technology を decreed に し た surface electronic ホ ー ル の physical layer research group take り に ん だ. The year before to ら れ た knowledge を yuan に physical and chemical methods を さ ら に beg し 検 た results, high purity の TSSG チ タ ン acid バ リ ウ ム 単 crystallization に て atomic ス テ ッ プ が confirm で き る qing incorporated か つ flat, さ ら に, acid grain sorting け の な い チ タ ン acid バ リ ウ ム surface の suppression に successful し た. こ れ に よ り, impurity content, owe 陥 に よ る nonessential 伝 guide electronic の influence を な り without limit く し, tiny な bump に よ る 伝 guide electronic の ト ラ ッ プ by low を さ せ, よ り quantitative な electric 気 伝 conductance measuring を may に し た. こ れ を yuan に cropping さ れ た sample の determination of various electric 気 を line っ た と こ ろ, 従 の results と し て よ り quantitative で clear な be the result of 験 が ら れ た. Strong こ れ に よ り induced electricity body surface electronic ホ ー ル す が に nature exist る こ と を に clearly shown す こ と が た. ま た, strong state electricity body の を lure and に determination で き る よ う に measurement is improved を し て, キ ャ リ ア タ イ プ な ど の new た な knowledge が must ら れ た.

项目成果

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Obserbation of Ferroelectric Domains Having Atomically ordered Surface in Air by Atomic Force Microscopy and Piezoresponse Force Microscopy
用原子力显微镜和压电响应力显微镜观察空气中具有原子有序表面的铁电畴
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Hiroshi.Nakahara;Shigeru Kaku;Takuya Minakuchi;Daisuke Matsumoto;Yukio Watanabe
  • 通讯作者:
    Yukio Watanabe
原子レベルに表面を制御したチタン酸バリウム単結晶の表面伝導
原子水平表面控制钛酸钡单晶的表面传导
  • DOI:
  • 发表时间:
    2009
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    松元大輔;加来滋;中原大志;水口拓也;倉岡稔;渡部行男
  • 通讯作者:
    渡部行男
Potential and piezoelectric-response imaging of 180o domain of atomically ordered clean surfaces of BaTiO3 single crystals in UHV
超高真空中 BaTiO3 单晶原子有序清洁表面 180o 域的电势和压电响应成像
  • DOI:
  • 发表时间:
    2009
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    S. Kaku;D. Matsumoto;D. Nakahara;T. Minakuchi S. Cheong;Y. Watanabe
  • 通讯作者:
    Y. Watanabe
Investigation of Clean Ferroelectric Surface in Ultra High Vacuum (UHV) : Surface Conduction and Scanning Probe Microscopy in UHV, Ferroelectrics
超高真空 (UHV) 中清洁铁电表面的研究:UHV、铁电体中的表面传导和扫描探针显微镜
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Y. Watanabe;S. Kaku;D. Matsumoto;Y. Urakami;S. W. Cheong
  • 通讯作者:
    S. W. Cheong
Electrical Conductivity of Insulating SrTiO3 and LaGaO3 at Phase Transitions
绝缘 SrTiO3 和 LaGaO3 在相变时的电导率
  • DOI:
  • 发表时间:
    2007
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    D.Matsumoto;M.Yamato;Y.Urakami;Y.Watanabe
  • 通讯作者:
    Y.Watanabe
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