Nanometer-sized domain structures in LuFeO (=Cu, Co) revealed by energy-filtered transmission electron microscopy
透過電子線回折によるLuFeOのナノドメイン観察(=Cu, Co)
松尾 祥史*; 平田 秋彦*; 堀部 陽一*; 吉井 賢資 ; 池田 直*; 森 茂生*
Matsuo, Yoji*; Hirata, Akihiko*; Horibe, Yoichi*; Yoshii, Kenji; Ikeda, Naoshi*; Mori, Shigeo*
誘電体LuFeO(=Cu, Co)につき、透過電子線回折測定によってナノ構造を観察した。この系は、われわれが発見した電荷秩序型新規強誘電体FeO(=Y, Ho-Lu)のFeサイト置換物質である。LuFeCuOについては、1/3 1/3 0付近にジグザグ型の散漫なストリークとスポットが観測された。これは、この系の三角格子上でFeとCuがイオン秩序していることを示す。このイオン秩序は、FeOにおいて観測されている、電気双極子を伴う鉄電荷秩序構造と類似構造である。すなわち、このイオン秩序構造が室温での100程度の誘電率の起源と考えられる。実空間観察からは、510nmのナノサイズのドメインが観測された。一方、LuFeCoOについては、ハニカム型の電子線回折パターンが観測された。これは、極めて小さい領域でのFeとCoの秩序構造と考えられ、LuFeCuO同様、この秩序構造が1000程度の誘電率の起源と推測される。また、LuFeCoOにおいては実空間においてドメイン構造は観測されなかった。
Diluted effect on the charge ordered (CO) structure in dielectric materials LuFeO (=Cu, Co) were investigated by an energy-filtered transmission electron microscope (TEM), in combination with a conventional TEM. It is revealed that partial substitution of Cu and Co for Fe in LuFeO destabilized the CO structure. In LuFeCuO, there exist characteristic zigzag-shaped diffuse streaks and diffuse spots at the h/3- h/3- 0-type positions (h: integer, =0.06) in reciprocal space, which originate from static cationic ordering of Fe and Cu ions in the triangular lattice. Moreover, real-space images by the energy-filtered TEM revealed that nanometer-sized domain structures with the 510 nm size are formed. In contrast, honeycomb-shaped diffuse streaks were found in LuFeCoO, in which no domain structures are observed in real-space images.