Letter 材料：強誘電ドメイン壁運動の核形成・成長メカニズム 2007年10月18日 Nature 449, 7164 doi: 10.1038/nature06165 ドメイン壁の運動は、例えば高速高密度不揮発性ランダムアクセスメモリーなど、強誘電材料を必要とする多くの応用にとって極めて重要である。この種のメモリーでのデータビットの記憶は、一方の分極領域のサイズを犠牲にしてもう一方の分極領域を大きくすることを意味し、したがって、これらの領域を区切るドメイン壁が移動することになる。よく知られている強誘電体PbTiO3およびBaTiO3では、ドメイン成長速度が実験的に測定されてきたものの、ドメイン壁の動き方が微視的に解明されていないため、新材料開発は進展していない。ドメイン壁運動は、古典的な核形成・成長モデルによってある程度説明されるが、これらのモデルは第一原理に基づく計算から得られた知見を用いずに定式化されたものであり、実際にはあり得ないほどの大きさの脱分極エネルギーおよび核形成エネルギーをもたらす大きな三角形の核の描像を示している。今回我々は、原子論的分子動力学および粗視化モンテカルロシミュレーションを用いてこれらの過程を解析し、普及しているモデルが正しくないことを示す。我々のマルチスケールシミュレーションは、実験で得られたPbTiO3のドメイン成長速度を再現しており、拡散界面を有する小さな正方形の臨界核の存在を明らかにしている。また、単純な解析モデルも提案し、バルク分極およびエネルギー勾配を壁の核形成・成長と関係づけ、PbTiO3およびBaTiO3について実験で得られたすべての成長速度を合理的に説明している。 Full Text PDF 目次へ戻る
