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Nanometer-sized domain structures in LuFe$$M$$O$$_{4}$$ ($$M$$=Cu, Co) revealed by energy-filtered transmission electron microscopy

透過電子線回折によるLuFe$$M$$O$$_{4}$$のナノドメイン観察($$M$$=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LuFe$$M$$O$$_{4}$$($$M$$=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$$R$$Fe$$_{2}$$O$$_{4}$$($$R$$=Y, Ho-Lu)のFeサイト置換物質である。LuFeCuO$$_{4}$$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$$^{3+}$$とCu$$^{2+}$$がイオン秩序していることを示す。このイオン秩序は、$$R$$Fe$$_{2}$$O$$_{4}$$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、5$$sim$$10nmのナノサイズのドメインが観測された。一方、LuFeCoO$$_{4}$$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$$^{3+}$$とCo$$^{2+}$$の秩序構造と考えられ、LuFeCuO$$_{4}$$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$$_{4}$$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 LuFe$$M$$O$$_{4}$$ ($$M$$=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$$^{2+}$$ and Co$$^{2+}$$ for Fe$$^{2+}$$ in LuFe$$_{2}$$O$$_{4}$$ destabilized the CO structure. In LuFeCuO$$_{4}$$, there exist characteristic zigzag-shaped diffuse streaks and diffuse spots at the h/3-$$delta$$ h/3-$$delta$$ 0-type positions (h: integer, $$delta$$=0.06) in reciprocal space, which originate from static cationic ordering of Fe$$^{3+}$$ and Cu$$^{2+}$$ ions in the triangular lattice. Moreover, real-space images by the energy-filtered TEM revealed that nanometer-sized domain structures with the 5$$sim$$10 nm size are formed. In contrast, honeycomb-shaped diffuse streaks were found in LuFeCoO$$_{4}$$, in which no domain structures are observed in real-space images.

使用言語

 :

English

掲載資料名

 :

Ferroelectrics

巻

 :

380

号

 :

1

ページ数

 :

p.56 - 62

発行年月

 :

2009/06

発表会議名

 :

開催年月

 :

開催都市

 :

開催国

 :

キーワード

 :

no keyword

特許データ

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論文URL

 :

https://doi.org/10.1080/00150190902873204

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パーセンタイル：31.42

分野：Materials Science, Multidisciplinary

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