ブックタイトル日本結晶学会誌Vol56No2

概要

日本結晶学会誌Vol56No2

堀部陽一図7 HoMnO 3の側面方向から得られた超格子暗視野像.（Sideview superlattice dark-field images in HoMnO 3.）暗視野像結像に用いた回折斑点は,それぞれ（a）2/3 2/3 2超格子反射,（b）1/3 1/3 6超格子反射,（c）_ _ _1 /3 1 /3 6超格子反射である.（b）および（c）の散乱ベクトルは, g→および?g→の関係にある.（a）の挿入図は対応する領域から得られた電子回折図形であり,電子線の入射方向は［11 _ 0］方向にほぼ平行である.7a）では,反位相境界の存在を示す線状コントラストのみが観察される.同一の領域において,フリーデル則背反条件下で1/3 1/3 6（矢印B）および1 _ /3 1 _ /3 6 _超格子格子反射（矢印C）を用いて撮影した暗視野像（図7bおよびc）中では,図7a中の反位相分域に対応する領域において,明暗コントラストの交互の出現が観察される.また図7bおよびcにおいて,明暗コントラストの反転が見出される.これらの結果は,図7bおよびcで示される明暗コントラストの分域が,本系における180°強誘電分域であることを示している.ここで重要な特徴は,ボルテックス分域境界が,強誘電分極方向であるc軸方向に対して平行でないことである.このことは,本系での180°強誘電分域が,対向（Head-to-Head：HH）および背向（Tail-to-Tail：TT）タイプの強誘電分極関係を有することを表している.チタン酸バリウムBaTiO 3などの典型的な強誘電体における強誘電分域境界では,系のエネルギー利得のため,通常分極方向はHead-to-Tailタイプの関係となっている. 25)HoMnO 3において観察された, HHタイプ分域境界の図8 HoMnO 3における180°強誘電分域.（180°ferroelectricdomains in HoMnO 3.）（a）HAADF-STEMを用いて観察されたHead-to-Headタイプの分域境界.（b）側面方向から見たボルテックス芯近傍の180°強誘電分極配置の模式図.矢印はそれぞれ分極方向を表す.また挿入図は, CAFMを用いて観察された分域境界近傍の伝導性マップを示す.HAADF-STEM像（フーリエフィルター像）を図8aに示す.電子線の入射方向は,［11 _ 0］方向にほぼ平行である.図左側に位置する分域では,マイナス方向への分極を示すUp-Down-Downタイプのイオン変位が,右側に位置する分域では,プラス方向への分極を示すDown-Up-Upタイプのイオン変位が観察される.これらの分域間の境界を,像中の破線で示してある.分域境界は実際に分極方向と平行にはなっておらず, HHタイプ分域境界が見出される. 21)この結果は,図7に示す超格子反射暗視野像の結果とも一致している.以上の結果を基に描いた,側面方向から見たボルテックス芯近傍の反位相／強誘電分域での強誘電分極配置の模式図を図8bに示す. HoMnO 3中においては,強誘電分極方向にほぼ平行な通常の180°分域境界に加えて, HHタイプ分域境界やTTタイプ分域境界が存在する.ここで,これらのHHタイプ分域境界およびTTタイプ分域境界は,それぞれ正および負の拘束電荷をもつと考えられる.六方晶マンガン酸化物RMnO 3は,通常ホールタイプの電荷をもつことから, TTタイプ分域境界では,拘束電荷の遮蔽のために伝導電荷が蓄積されるのに対し, HHタイプ分域境界では電荷の欠乏が生じると考えられる.実際に側面方向から得られたHoMnO 3におけるCAFM像（図8b挿入図）から, TTタイプ分域境界では比較的大きな電気伝導性を示すのに対し, HHタイプ境界はほとんど電気伝導性を示さないことがわかる. 16),26)96日本結晶学会誌第56巻第2号（2014）