【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.05.29】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
23UT0175
利用課題名 / Title
強誘電材料の微細構造解析
利用した実施機関 / Support Institute
東京大学 / Tokyo Univ.
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
外部利用/External Use
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）計測・分析/Advanced Characterization（副 / Sub）-
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed（副 / Sub）量子・電子制御により革新的な機能を発現するマテリアル/Materials using quantum and electronic control to perform innovative functions
キーワード / Keywords
強誘電体,電子顕微鏡/ Electronic microscope,セラミックスデバイス/ Ceramic device
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
髙本 昌弥
所属名 / Affiliation
株式会社村田製作所
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
柴田直哉
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
近年，電子機器の高性能化が進み，それに伴って電子部品の小型高機能化が求められている．そのような小型高機能化のためには，電子部品に用いられる材料中の局所構造と材料の特性の関係を明らかにしていく必要がある．様々な電子部品に用いられる強誘電体材料では，微小な原子変位による自発分極や分極方向が変化するドメイン壁といった局所構造が存在する．そのような局所構造が強誘電体材料の誘電率や電気伝導性，信頼性といった特性に影響すると考えられている．そこで本研究では強誘電体材料中の局所解析を目的とし，共用設備を用いた構造観察を行った．
実験 / Experimental
強誘電体材料LiTaO3に対して，機械研磨装置とイオンミリング装置を用いて薄片試料を作製した．本薄片試料に対して，透過電子顕微鏡(TEM)による強誘電ドメインの構造観察と，走査透過電子顕微鏡(STEM)による強誘電ドメイン壁の原子分解能構造観察を行った．
結果と考察 / Results and Discussion
TEM暗視野法により，(0001)面付近に強誘電ドメイン壁が存在している様子を確認した．観察された強誘電ドメイン壁において，高角度散乱暗視野法(HAADF-STEM)と環状明視野法(ABF)により，原子分解能構造観察を行った．その結果，ABF像にO原子とTa原子のコントラストを確認することができたため，分極方向を決定できる可能性が示された．さらに強誘電ドメイン壁においては，ドメイン内部とは異なる構造が観察された．ただし，観察している間にドメイン壁の構造は変化している様子が見られたため，真にドメイン壁の構造を明らかにするためには，電子線の影響を抑えて観察する必要があると考えられる．
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
- Takamoto, M., Seki, T., Ikuhara, Y. & Shibata, N. “Diffraction Contrast of Ferroelectric Domains in DPC STEM Images”, The International Workshop on Advanced and In Situ Microscopies of Functional Nanomaterials and Devices, June 2023, Matsue, Japan (Poster)
- Takamoto, M., Seki, T., Ikuhara, Y. & Shibata, N. “Towards quantitative observation of electric fields in ferroelectric domains by DPC STEM”, The 20th International Microscopy Congress, September 2023, Busan, Korea (Oral)
- 髙本昌弥，関岳人，幾原雄一，柴田直哉「DPC STEM像における強誘電ドメインの回折コントラスト形成機構」，日本顕微鏡学会, 口頭, 松江 2023年6月
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件