ヘテロ界面を利用した強誘電ドメイン構造制御手法の創出

利用异质界面创建铁电畴结构控制方法

基本信息

批准号：
11J06837
负责人：
北中佑樹
金额：
$ 1.6万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2011
资助国家：
日本
起止时间：
2011 至 2014-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

1. 放射光を用いたBi系強誘電体のドメイン反転挙動解明 :強誘電体のバルク単結晶や単結晶薄膜において、電界によるドメイン反転挙動を理解することはデバイス応用上極めて重要である。対象物質である(Bi1/2Na1/2)TiO3(以後BNT)において、高エネルギー放射光を用いた結晶構造解析手法を応用し、分極反転挙動を評価した結果、BNT単結晶は非180°の分極回転を伴う、多段階の分極反転機構を持つことが明らかとなった。この非180°回転を制御することが、BNT系材料の分極構造制御に重要であると結論した。2. オゾン雰囲気下成膜によるBi系強誘電体薄膜の高特性化昨年度に引き続き、オゾン雰囲気下におけるBNT薄膜作製の条件最適化を行い、高品質なエピタキシャル薄膜の作製を達成した。無極性・導電性基板上にオゾン中で作製したBNT薄膜は、酸素中で得られた薄膜より優れた分極特性を示した。Bi係単結晶育成において結晶高機能化に高い効果を示す高酸化性雰囲気が、薄膜作製プロセスにおいても有効であることを実証した。3. 分極ヘテロ界面の形成と特性評価極性・半導体性を有する基板にBaTiO3(BT)強誘電体をオゾン雰囲気下PLD法で堆積し、強誘電体/極性材料ヘテロ構造を作製することに成功した。得られたヘテロ構造の電気特性を評価した結果、電場軸方向に大きく偏った特性が得られた。この結果は、ヘテロ界面に特異な電場が形成され、特定方向の分極を持つドメイン構造がBT結晶中で安定化されることを示している。ヘテロ界面の分極不連続性に由来する電場環境を利用して、従来にないドメイン構造制御が可能となることが期待される。

1。使用同步加速器辐射阐明基于BI基的铁电的域反演行为：了解由散装单晶的电场和铁电的单晶薄膜引起的域反转行为对于设备应用非常重要。在靶物质（BI1/2NA1/2）TIO3（以下称为BNT）中，应用了使用高能辐射的晶体结构分析方法来评估极化反转行为，并且揭示了BNT单晶具有多阶段的多阶段极化机制，具有非180°极化旋转。得出的结论是，控制这种非180°旋转对于控制基于BNT的材料的极化结构很重要。 2。去年在臭氧大气中通过薄膜形成对BI基铁电薄膜的高度表征，优化了条件，以制备臭氧大气下的BNT薄膜，从而实现了高质量外生薄膜的产生。在非极性，导电底物上制造的BNT薄膜比在氧气中获得的薄膜表现出更好的极化特性。已经证明，在薄膜生产过程中，高度氧化的气氛对改善双坐标单晶生长的晶体功能具有很高的影响。 3。偏振异质面的形成和表征我们通过将BATIO3（BT）铁电源沉积在具有极性和半导体特性的基板上，通过在臭氧大气中的极性和半导体特性上，成功地创建了铁电/极性物质异质结构。由于评估所获得的异质结构的电性能，该特征在很大程度上沿电场轴的方向偏置。该结果表明，在杂气方面形成一个单数电场，并且在特定方向上具有极化的域结构在BT晶体中稳定。可以预期，通过利用源自偏振性不连续性的电场环境，可以实现非常规的域结构控制。