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無鉛機能性誘電体の巨大電気光学効果のメカニズム解明に迫る ~タンタル酸ニオブ酸カリウム(KTN)結晶のナノサイズ極性領域検出に成功~

2016/04/07

筑波大学 数理物質系 小島 誠治教授、大学院生MD Rahamanは、日本電信電話株式会社 今井 欽之氏、阪本 匡氏、島根大学 塚田 真也講師との共同研究により、強誘電体結晶であるリチウムを添加したK(TaxNb1-x)O3(KTN)について、その巨大電気光学効果の発現メカニズムの解明に取り組みました。ラマン分光スペクトルの温度依存性、偏光角度依存性、電場依存性を調べることにより、KTNの連続準位を持つナノサイズ極性領域と離散準位の光学振動モードとの相互作用によりファノ共鳴が起っていることを解明し、ファノ共鳴の観測からナノサイズ極性領域を検出する手法を確立しました。

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図 KTNのラマンスペクトルにおけるファノ共鳴の説明図。連続準位を持つナノサイズ極性領域における分極方向(左側の結晶格子)と離散準位の光学モードTO2(右側の結晶格子)との相互作用によりファノ共鳴が起こる。

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