利用報告書 / User's Report | ARIM Japan公式ホームページ_マテリアル先端リサーチインフラ

【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.05.15】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

23KU0050

利用課題名 / Title

Dion-Jacobson型強誘電体における強誘電ドメイン構造と原子変位の可視化

利用した実施機関 / Support Institute

九州大学

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）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（副 / Sub）次世代ナノスケールマテリアル/Next-generation nanoscale materials

キーワード / Keywords

電子顕微鏡/ Electronic microscope

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)

森茂生

所属名 / Affiliation

大阪公立大学大学院工学研究科

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

中島　宏

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

工藤　昌輝

利用形態 / Support Type

（主 / Main）技術補助/Technical Assistance（副 / Sub）-

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

KU-004：広電圧超高感度原子分解能電子顕微鏡

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

Dion−Jacobson (DJ)型層状ペロブスカイト物質は、酸素八面体の回転モードと極性変位モードの結合により強誘電性が出現する。これまでの研究により、Ruddlesden−Popper (RP)型誘電体Ca_2.45Sr_0.54Ti₂O₇の強誘電性の起因であるTi 原子の変位パターン及び帯電ドメイン界面の構造について明らかにしてきた。本研究では、新規のDJ型層状ペロブスカイト物質であるCsBi₂Ti₂NbO₁₀、CsBi₂Sr₂Ti₄NbO₁₆に着目し、原子分解能HAADF像観察を行うことにより、本物質系の強誘電性の起因であるNb原子の原子変位パターンおよび帯電ドメイン構造について明らかにすることを目的とする。

実験 / Experimental

実験は、広電圧原子分解能電子顕微鏡を用いて行った。実験条件は加速電圧200kV, 試料ホルダーは2軸ホルダー、電子ビームはSpot:8, CA:30μmを用いた。また、高分解能HAADF-STEM像の観察の際に使用したカメラ長は6cmである。観察試料は酸化物多結晶試料をペレット化し、研磨アルゴンイオンミリング法によって薄膜化したものを使用した。

結果と考察 / Results and Discussion

原子分解能HAADF像を取得し、Dion−Jacobson (DJ)型層状ペロブスカイト物質で発現する強誘電性の起因であるNb原子の原子位置を可視化することができた。CsBi₂Ti₂NbO₁₀ではペロブスカイト層が3層存在し、CsBi₂Sr₂Ti₄NbO₁₆ではペロブスカイト層が5層の長周期構造を形成していることを実空間観察によって確認した。また、実際にCs原子に関して原子位置の偏りが確認された。今回取得した様々な入射方位からのHAADF像を用いてマクロな電気分極を出すNb原子の原子変位パターンを考察する必要がある。また、本物質系で分極ベクトルが互いに向き合う帯電ドメイン構造が形成されているか、また層を隔てた原子変位パターンを明らかにし、界面構造の安定性について検討を行う。

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.

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