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

収束電子回折法によるBaTiO 3強誘電相の局所構造揺らぎの研究で用い,データ処理にGatan Diffraction imaging packageを用いた. 25) CBED図形の動力学回折強度計算には,われわれの開発したソフトウェアMBFIT 27),28)を用いた.3．実験結果と考察3.1 CBED法まずCBED法による菱面体晶相の観察結果24)について述べる.図1に,温度90 KでBaTiO 3菱面体晶相から得た［100］pc入射CBED図形を示す（添字pcはpseudocubic軸による表示）.図には,元の図形と, mと示した直線について鏡映操作を行った図形の強度の差分（difference map）?I/Iを右側に表示した.また,対応する方位から投影した結晶構造および分極の方向の模式図を図中に示した.図1のCBED図形はゼロ次ラウエ帯反射のみからなるので,CBED図形に現れる対称性は電子線入射方向に投影した構造の対称性である.図1のCBED図形は分極に平行な鏡映対称mが存在することを示しており,これは菱面体晶相の空間群R3mから期待される対称性と一致する.Difference mapの残差が小さいことも鏡映対称の存在を示している.鏡映対称の存在は,さらにdifference index S＝2 2i iΣiIiΣ?Iを用いて確認した（ここでI iはi番目ピクセルの強度, ?I iは元の強度と鏡映対称操作を行った強度との差分）.完全性の高いSi結晶のCBED図形の場合, S ?10％である. 29)図1のCBED図形ではS＝11.1％であり,Siの場合と同程度であることから, BaTiO 3の菱面体晶相には鏡映対称が存在すると言える.また,電子プローブ位置をナノスケールで動かし,試料全体で鏡映対称が存在することを確認した.これに加えて71°および109°双晶境界で隔てられたドメインそれぞれで鏡映対称が存在してR3mの3つの鏡映対称が存在することを確認した.次に斜方晶相での結果について述べる.図2aおよびbは,温度200 KでBaTiO 3の斜方晶相から得た［001］pcおよび［100］pc入射のCBED図形である.図1と同様に,鏡映操作した図形とのdifference map,投影構造・分極方向の模式図を合わせて示した.図2aの［001］pc入射CBED図形では,斜方晶相の空間群からは［010］pcに平行な鏡映対称（図中に点線で示した）が期待される.しかしながら,矢印で示したように,鏡映対称で等価な位置の強度が異なっており, difference mapにも大きい残差が見られることから,この鏡映対称が破れていることがわかる.またdifferenceindex Sの値も30.1％と大きい.図2aが得られた領域では,菱面体晶相では図1と同じ鏡映対称が観察されていたことから,この鏡映対称の破れは格子欠陥などによるものではなく,局所構造自体の対称性の変化によるものであると結論できる.この結果は,斜方晶相においては局所構造の対称性が斜方晶相よりも低下していることを意味する.一方,図2bの［100］pc入射CBED図形では, differencemapの残差は小さく,分極に平行な方向の鏡映対称が存在していることがわかる.正方晶相での結果を図3に示した.図3aおよびbは,温度293 KでBaTiO 3の正方晶相から得た［001］pcおよび［100］pc入射のCBED図形である.鏡映操作した図形との図1温度90 KでBaTiO 3菱面体晶相から得た［100］pc入射CBED図形. 24)（CBED pattern of the rhombohedralphase of BaTiO 3 taken at 90 K with the［100］pc図2incident.）元の図形と直線mに関する鏡映操作を行った図形の差分（difference map）?I/I,および投影した結晶構造および強誘電分極の方向の模式図を合わせて示した.温度200 KでBaTiO 3の斜方晶相から得た（a）［001］pcおよび（b）［100］pc入射のCBED図形. 24)（CBED patterns of the orthorhombic phase of BaTiO 3taken at 200 K with（a）the［001］pc incidence and（b）the［100］pc incidence, respectively.）直線mに関する鏡映操作を行った図形とのdifference map,投影した結晶構造および強誘電分極方向の模式図.日本結晶学会誌第56巻第2号（2014）99