Elucidation of band structure induced by electric polarization effect in ferroelectrics

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本研究の目的は，強誘電体がもつと考えられるバンド傾斜構造(FEBS)を実証することである。私は本研究において，近年確立された技術である強誘電体薄膜成膜技術と角度分解硬X 線光電子分光(AR-HAXPES)実験とを組み合わせ，強誘電体薄膜のバンド構造を試料深さごとに精密に測ることでFEBSの実証に成功した。この研究結果をまとめた博士論文が認められて博士(工学)を授与され，同時にDC2からPDへの資格変更に伴い産総研へ受入研究機関を変更した。私はパルスレーザー堆積(PLD)法を用いた強誘電体等酸化物薄膜作製に従事し，その中で，以下の研究結果が得られた。(a) 酸化物蛍光体の光侵入長の測定手法を確立した。膜厚を制御した酸化物蛍光体を作製し蛍光強度の膜厚依存性を測定するという手法で，蛍光体を発光させる紫外光の侵入長を初めて明らかにした。この研究結果は蛍光体に使われる希土類元素の省資源化につながる。(b) 新規蛍光体であるユーロピウム添加インジウム酸ランタン(LIO:Eu3+)のエピタキシャル成膜に成功した。優れた発光特性と絶縁性をもつLIO:Eu3+を薄膜で利用できることがわかり，低電圧で駆動可能な電界発光素子への応用が期待できる。(c) 同位体酸素置換したチタン酸ストロンチウム(STO18)薄膜に強誘電性を発現させることに成功した。さらに，STO18は薄膜化によって相転移温度が50℃上昇することがわかった。この研究結果は，強誘電体の相転移機構を解明する足がかりとなるものである。私はこれらの結果をもとに国際学会・国内学会での発表と学術論文の執筆を行っている。特に，(a)の研究結果については2019年にCeramics internationalに掲載された。またその他にも，ドイツ・ダルムシュタット大学のアルフ教授の研究室を訪問し，研究交流を行うなど学会外での対外的活動も行った。