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ミュオニウムで探る誘電材料中の不純物水素の電子状態

Electronic structure of hydrogen impurities in a dielectric material probed by muonium spectroscopy

伊藤 孝  ; 髭本 亘 ; 幸田 章宏*; 下村 浩一郎*

Ito, Takashi; Higemoto, Wataru; Koda, Akihiro*; Shimomura, Koichiro*

超小型・大容量の積層セラミックチップコンデンサ(MLCC)は電子機器の小型化・軽量化に欠かせない電子部品である。高誘電率系MLCCの誘電材料には主にBaTiO$$_3$$が用いられ、素子の性能はその品質に大きく依存する。ゆえに、BaTiO$$_3$$結晶中における特定の欠陥・不純物の電子状態を明かにしておくことは、その応用において大変重要である。本研究では最もありふれた不純物である水素に着目した。我々はBaTiO$$_3$$中の希薄な不純物水素の電子状態を調べるためにミュオニウム(水素の放射性同位体と見なせる)を用いた。BaTiO$$_3$$中のミュオニウムの電子状態を詳しく調べた結果、伝導帯下端から数十meVのところに浅い不純物準位を形成することが明らかになった。実際の不純物水素もこの疑似水素と同様に浅いドナーとして振る舞うと考えられる。

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