ブックタイトル日本結晶学会誌Vol58No2

概要

日本結晶学会誌Vol58No2

日本結晶学会誌 第58巻 第2号（2016） 101三方位からの透過形電子顕微鏡観察と構造因子計算によるBiFeO3エピタキシャル薄膜の結晶対称性の決定4．おわりに本研究では（100）STO基板上に超高真空スッパッタリングで成膜した膜厚30 nmのBFOエピタキシャル薄膜の結晶構造について，3 方位からのTEMの電子線回折および構造因子計算から包括的に調べた．3方位から行った構造解析の結果はすべて一致しており，BFO薄膜はバルクの結晶構造と同じ菱面体晶構造を有し，以下のエピタキシャル関係であることがわかった．［241］of BFO// ［010］of STO ;（204＿）of BFO// （200）of STO（along［010］STO） （3）［211］of BFO// ［011］of STO ;（102＿）of BFO// （200）of STO（along［ 011］STO） （4）BFOが菱面体晶構造を保ってSTO上に成長しているため，その界面では格子歪みが最小限（＜ 2.5％）に抑えられるように成長していた．また，3 方位の解析を比較したところ，［010］STO および［131＿］STO に比べて［011］STO 方位は菱面体晶構造に特有の回折パターンが明瞭に分離して現れていた．［011］S TO 方位からの回折パターンと構造因子計算がBFO薄膜の構造解析やその結晶成長機構を調べるために有用であることを証明された．現在，BFO極薄膜の構造解析，および収差補正TEM27）によりさらに詳細なBFOの結晶構造と電子構造を調べる研究を行っている．謝　辞本研究の一部は，NY州立大学Binghamton校のSmallScale Systems Integration and Packaging center（S3IP）を利用して行われた．また，科研費基盤（B）（No.25600067），科研費基盤（S）（No.24226001），NEDO若手の助成により行われた．（HN）本論文の執筆および議論は若手研究者海外派遣プログラムの期間中に行われた．文　献1） G. A. Smolenskii and I. E. Chupis: Sov. Phys. Usp. 25, 475（ 1982）.2） S. V. Kiselev, R. P. Ozerov and G. S. Zhdanov: Sov. Phys. Dokl. 7,742（ 1963）.3） J. R. Teague, R. Gerson and W. J. James: Sol. Stat. Comm., 8, 1073（1970）.4） J. Wang, J. B. Neaton, H. Zheng, V. Nagarajan, S. B. Ogale, B. Liu,D. Viehland, V. Vaithyanathan, D. G. Schlom, U. V. Waghmare, N.A. Spaldin, K. M. Rabe, M. Wuttig and R. Ramesh: Science 299,1719（ 2003）.5） C. Ederer and N. A. Spaldin: Phy. Rev. Lett., 95, 257601（ 2005）.6） V. Garcia, S. Fusil, K. Bouzehouane, S. E. -Vedrenne, N. D. Mathur,A. Barthelemy and M. Bibes: Nature 460, 81（ 2009）.7） H. Yamada, V. Garcia, S. Fusil, S. Boyn, M. Marinova, AlexandreGloter, S. Xavier, J. Grollier, E. Jacquet, C. Carretero, C. Deranlot,M. Bibes and A. Barthelemy: ACS Nano 7, 5385（ 2013）.8） Y. -H. Chu, L. W. Martin, M. B. Holcomb, M. Gajek, S. -J. Han, Q.He, N. Balke, C. -H. Yang, D. Lee, W. Hu, Q. Zhan, P. -L. Yang, A.F. -Rodr’iguez, A. Scholl, S. X. Wang and R. Ramesh: Nature 7, 478（2008）.9） K. Sone, H. Naganuma, M. Ito, T. Miyazaki, T. Nakajima and S.Okamura: Sci. Rep. 5, 09348（ 2015）.10） M. K. Singh, S. Ryu and H. M. Jang: Phys. Rev. B 72, 132101（ 2005）.11） J. Li, J. Wang, M. Wuttig, R. Ramesh, N. Wang, B. Ruette, A. P.Pyatakov, A. K. Zvezdin and D. Viehland: Appl. Phys. Lett. 84,5261（ 2004）.12） G. Xu, H. Hiraka, G. Shirane, J. Li, J. Wang and D. Viehland: Appl.Phys. Lett. 86, 182905（ 2005）.13） G. Xu, J. Li and D. Viehland: Appl. Phys. Lett. 89, 222901（ 2006）.14） H. Liu, P. Yang, K. Yao and J. Wang: Appl. Phys. Lett. 98, 102902（2011）.15） M. Ishimaru, I. -T. Bae, Y. Hirotsu, S. Matsumura and K. E. Sickafus:Phys. Rev. Lett. 89, 055502（ 2002）.16） I. -T. Bae, M. Ishimaru, Y. Hirotsu and K. E. Sickafus: J. Appl. Phys.96, 1451（ 2004）.0.399 nm0.390 nmBiOFeSrOTi0.281 nm0.276 nm(b)0.399 nm0.390 nm0.399 nm0.390 nmBiOFeSrOTi(a)図6 ［010］STO （=［241］BFO）晶帯軸（a）と［011］S TO （=［211］BFO）晶帯軸（b）から投影された場合，BFO/STOの界面での原子配列モデル．19）（Atomistic models of BFO/STOinterface when projected along ［010］STO（=［241］BFO）orientation （a） and along ［011］STO（=［211］BFO）.）