The M a te rials R esea rch S o ciety o f Ja p an

Transactions of the Materials Research Society of Japan
Volume 30

Number 1

March 2005

CONTENTS
Regular paper
The Dependence of the Lattice Parameters and the Metal Containing Network Positions on Temperature andOxygen Content in BSCCO2223 High Tc Phase Superconductor ････････････････････････････････････････････････････････
S. Tsunakawa, Y. Nikura, N. Iwata and M. Konno

1

Symposium of Domain-Structure-Related Properties and Advanced Materials
Preface ･････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････
Flux Growth of 57Fe-enriched Very High Quality Iron Borate Single Crystal and Observation ofMagnetic Domain Structure using X-ray Double Crystal Topography ･･････････････････････････････････････････
Takaya Mitsui, Humihiko Takei, Shinji Kitao, Makoto Seto, Taikan Harami, Xiaowei Zhang,
Yoshitaka Yoda and Seishi Kikuta

57Electronic Structure of Nd-doped Bi4Ti3O12 Single Crystal Probed by Soft-X-Ray Emission Spectroscopy
Tohru Higuchi, Takashi Goto, Yuji Noguchi, Masaru Miyayama, Takeshi Hattori and Takeyo Tsukamoto

11

Growth of Bi4Ti3-xZrxO12 Single Crystal by Floating Zone Method ･･････････････････････････････････････････････
Tohru Higuchi, Yoshiyuki Moriuchi, Makoto Satake, Takeshi Hattori and Takeyo Tsukamoto

15

Preparation of Pb(Zr,Ti)O3 Thin Films with Graded Composition Profiles by RF-Sputtering ･･････････････
Kazuki Nakano, Takaaki Suzuki, Isaku Kanno, Hidetoshi Kotera and Kiyotaka Wasa

19

Ferroelectric Properties of Ba2NaNb5O15 Thin Films Prepared by Pulsed Laser Deposition ････････････････
Tohru Higuchi, Naoaki Machida, Taro Yamasaki, Takayuki Kamei, Takeshi Hattori and Takeyo Tsukamoto

23

Ferroelectricity and Electronic State of (Sr,Ba)Nb2O6 Thin Film Prepared on La-doped SrTiO3 Substrate
Tohru Higuchi, Yoshiki Ebina, Takeshi Hattori and Takeyo Tsukamoto

27

Electric Properties of Bi4-xPrxTi3O12 Lead-Free Piezoelectric Thick Films with a-/b-Mixed Domain Configuration31

Hirofumi Matsuda, Takashi Iijima and Itaru Honma
Synthesis and Properties of Nd-substituted Bismuth Titanate Polycrystalline Thin Films with a-/b-axes
Orientations ･･････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････
Masahiro Kurachi, Hirofumi Matsuda, Itaru Honma, Takashi Iijima, Hiroshi Uchida and Seiichiro Koda

35

Preparation and Properties of Nd-Substituted Bi4Ti3O12-SrBi4Ti4O15 Thin Films by Chemical Solution
Deposition ･････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････
Keiichi Imada, Tetsuo Shimura, Wataru Sakamoto and Toshinobu Yogo

39

Preparation and Characterization of (1-x)BiScO 3-xPbTiO 3 Thin Films through Metal-Organic
Compounds ･･･････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････
Hiroshi Yamazaki, Tetsuo Shimura, Wataru Sakamoto and Toshinobu Yogo

43

Effects of Sample Geometry on Electric-Field-Induced Displacements in Pt/PZT/Pt/SiO2/Si System
Investigated by Finite Element Method ･･････････････････････････････････････････････････････････････････････････････
Hirotake Okino, Kazuo Nakamura, Hirofumi Matsuda, Takashi Iijima, Shintaro Yokoyama,
Hiroshi Funakubo and Takashi Yamamoto

47

X-ray Diffraction Topography on Ferroelectric Materials ････････････････････････････････････････････････････････
Yasuhiro Yoneda, Yoshiki Kohmura, Yoshio Suzuki, Shin-ichi Hamazaki, Masaaki Takashige andJun'ichiro Mizuki

51

Domain Observation of Rare-earth-substituted Bismuth Titanate Single Crystals ････････････････････････････
Shinichi Katayama, Masayuki Soga, Yuji Noguchi and Masaru Miyayama

55

Dependence of the Domain Structures of PMN-xPT Single Crystals on Cooling Rates across theRelaxor-Ferroelectric Phase Transition ･･････････････････････････････････････････････････････････････････････････････
Junichi Sakamoto, Hirotake Okino and Takashi Yamamoto

59

Growth, Structure and Piezoelectric Properties of Ln3Ga5SiO14 (Ln= La, Nd) Single Crystals ･････････････
Hiroaki Takeda, Shintaro Izukawa, Hiroyuki Shimizu, Takashi Nishida, Soichiro Okamura andTadashi Shiosaki

63

Size and Temperature Induced Phase Transition Behaviors of Barium Titanate Nanoparticles ････････････
Takuya Hoshina, Hirofumi Kakemoto, Takaaki Tsurumi, Satoshi Wada and Masatomo Yashima

67

Ferroelectric Domain Architecture for Novel Devices ･･････････････････････････････････････････････････････････････
Kazuya Terabe, Xiaoyan Liu, Xijun Li and Kenji Kitamura

71

Real-Space Observation of Ferroelectric Domains in Organic Charge-Transfer Complexes byElectromodulation Method ･････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････
Hideo Kishida, Ken Fujinuma, Hisashi Takamatsu and Hiroshi Okamoto
Enhanced Piezoelectric Properties of Lead-free Piezoelectric Materials by Domain Engineering ･･････････
Satoshi Wada, Koichi Yako, Hirofumi Kakemoto and Takaaki Tsurumi
Impedance Response Analysis of Domain Structures in Pb[(Zn1/3Nb2/3)0.91Ti0.09]O3 Single Crystal with
Giant k31 ･･･････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････
Toshio Ogawa
Bi2MoO6-Based Natural-Superlattice of Bismuth-Layer-Structured Ferroelectric Thin Films ･･････････････
Akira Shibuya, Minoru Noda, Masanori Okuyama and Keisuke Saito

75

79

83

87

Control of Shape and In-plane Orientation of Self-Assembled PbTiO3 Nanoislands Prepared by
MOCVD ･･･････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････
Hajime Nonomura, Masaki Nagata, Hironori Fujisawa, Masaru Shimizu, Hirohiko Niu and Koichiro Honda

93

Investigation of Annealing Programs by Hot Isostatic Pressing for Crystallization of Amorphous
Pb(Zr0.3Ti0.7)O3 Thin Films ･････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････

97

Koji Fukushima, Masafumi Kobune, Yusuke Nishioka, Toru Yamaji, Tetsuo Yazawa, Hironori Fujisawa andMasaru Shimizu

Charge Ordered Microdomains in Cr Doped AlV2O4 ･･････････････････････････････････････････････････････････････
K. Kurushima, Y. Horibe, S. Mori, T. Asada, Y. Koyama, M. Shingu and T. Katsufuji

101

Ultrasonic Transducers Composed of Functionally Gradient Piezoelectric Ceramics ････････････････････････
Sadayuki Takahashi, Shohei Fukuda and Noboru Ichinose

105

Giant Polarization Properties of Ba-based Bismuth Layer-Structured Ferroelectrics with Superlattice-structure
Tomo Kobayashi, Yuji Noguchi and Masasu Miyayama

111

Symposium of Fabrication, Characterization and Applications of Organic Ultrathin Films
Preface ･････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････

115

Grazing Incidence X-ray Diffraction of Merocyanine J-Aggregate Monolayers at the Air-Water Interface
Noritaka Kato, Kazuya Yuasa, Takeshi Araki, Yoshiaki Uesu, Ichiro Hirosawa, Masugu Sato, Naoshi Ikeda
and Ken-ichi Iimura

117

Light-Induced J-aggregation in Langmuir and Langmuir-Blodgett Films ･････････････････････････････････････
Mutsuyoshi Matsumoto

123

Alignment Control of Organic Thin Films by Recrystalization under Laser Heating ･････････････････････････
K. Nakayama, K. Iida, J. Tokuhiro, K. Saitoh, S. Shichijyo and H. Yanagi

127

Structural and Transport Studies of BEDO-TTF-Arachidic-Acid Conducting Langmuir-Blodgett Films
H. Ito, H. Tamura, S. Kuroda, H. Yamochi

131

Infrared Spectroscopic Study on LB Films Based on Ditetradecyldimethylammonium-Au(dmit)2 Salt
Ryo Watanabe, Shin-ichi Morita, Yasuhiro F. Miura and Michio Sugi

135

Electron Transfer Reactions of Electronics Molecules Embedded in Cationic Lipid Thin Films ････････････
Takashi Nakanishi, Katsuhiko Ariga, Karl M. Kadish and Naotoshi Nakashima

139

Crystal Structure and Formation of Organized Molecular Films of Fluorinated Comb Copolymers ･･････
Atsuhiro Fujimori, Ryosuke Masuya, Kouya Kumagai, Toru Masuko, Eisuke Ito, Masahiko Hara,
Kaname Kanai, Yukio Ouchi and Kazuhiko Seki

143

New Applications of the Least Squares Method in Spectroscopic Characterization of Thin Organic Films
Keiichi Ikegami

147

LB Molecule Orientation by DC Electric Field between Line Electrodes ･･･････････････････････････････････････
Sadao Uegusa, Akinori Endo, Tsutomu Miyasaka and Akinori Konno

153

Nano-Structured Alignment of C60 ････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････
A. Kinjo, H. Sakamoto, H. Okuyama, N. Iwata and H. Yamamoto

159

Aggregation Control and Photochemical Behaviors in UV-Sensitive Organosilane Monolayers Bearing
Naphthylmethylsulfonyl Groups ･･････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････
Motohiro Tagaya, Masaru Nakagawa and Tomokazu Iyoda

163

Chemical Reaction between an LB Film of an Organic Electron Donor and That of an Organic Acceptor
Keiichi Ikegami, Hitoshi Ohnuki, Mitsuru Izumi and Tatsuro Imakubo

167

Absorption Spectrum of Phthalocyanine Derivatives LB Films ･･････････････････････････････････････････････････
Kuori Katayama, Souki Yamaguchi, Takuya Hashimoto, Nobuyuki Iwata and Hiroshi Yamamoto

171

Bright Luminescence from Organic EL Thin Films by Electron Beam Irradiation ･･･････････････････････････
Yasunori Hata, Tsuyoshi Ichinose, Nobuyuki Iwata and Hiroshi Yamamoto

175

Symposium of Physics and Technology of Dielectric Thin Films for Future Electronic Devices
Preface ･････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････

179

Suppression of Thermal Interface Degradation in High-k Film/Si by Helium ･････････････････････････････････
Kouichi Muraoka

181

Photoemission Study on the Interfacial Reaction between Polycrystalline-Si Electrodes and HfO2/Si Gate
Insulators with in-situ Annealing ･･････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････
Haruhiko Takahashi, Satoshi Toyoda, Jun Okabayashi, Hiroshi Kumigashira, Masaharu Oshima,
Yoshiharu Sugita, Guo Lin Liu, Ziyuan Liu and Koji Usuda

187

The Role of Oxygen-relateｄ Defects on the Reliabilities of HfO2-based High-k Gate Insulators ･･･････････
Kazuyoshi Torii, Kenji Shiraishi, Seiichi Miyazaki, Kikuo Yamabe, Mauro Boero, Toyohiro Chikyow,
Keisaku Yamada, Hiroshi Kitajima, and Tunetoshi Arikado

191

Analysis of Leakage Current through Al/HfAlOx/SiONx/Si(100) MOS Capacitors ･･････････････････････････
S. Nagamachi, A. Ohta, F. Takeno, H. Nakagawa, H. Murakami, S. Miyazaki, T. Kawahara and K. Torii

197

Transient Characteristics of HfAlOx Gate Dielectric Films ･･･････････････････････････････････････････････････････
Masakazu Goto, Keiichi Higuchi, Kazuyoshi Torii, Ryu Hasunuma and Kikuo Yamabe

201

Electrical Characterization of HfAlOx/SiON Dielectric Gate Capacitors ･･･････････････････････････････････････
Y. Pei, S. Nagamachi, H. Murakami, S. Higashi, S. Miyazaki, T. Kawahara and K. Torii

205

ECR Ar/O2 Plasma Oxidation of HfN Thin Films for High Dielectric HfOxNy Formations ･････････････････
T. Kurose, T. Uchikawa, S. Ohmi and T. Sakai

209

The Impact of Rapid Thermal Annealing on ALCVD-Al 2 O 3 /Si 3 N 4 /Si(100) Stack Structures Photoelectron Spectroscopy ････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････
F. Takeno, A. Ohta, S. Miyazaki, K. Komeda, M. Horikawa and K. Koyama

213

Low-Temperature Formation of Silicon Nitride Films using Nitrogen Plasma near AtmosphericPressure ･･･････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････
Ryoma Hayakawa, Takeshi Yoshimura, Mari Nakae, Tsuyoshi Uehara, Atsushi Ashida andNorifumi Fujimura
Characterization of Amorphous Hafnium Silicate and Hafnium Aluminate Films by Grazing-Incidence
X-ray Scattering ･････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････
Ichiro Hirosawa, Hiroshi Kitajima and Kazuyoshi Torii
Comparison of Reactivity of Exited Nitrogen Species Generated in RF Plasma and AtmosphericPressure Plasma ･･････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････
Mari Nakae, Ryoma Hayakawa, Takeshi Yoshimura, Atushi Ashida, Tuyoshi Uehara andNorifumi Fujimura

217

221

225

The Effect of the Annealing Process on Dielectric Properties of Ba(Ti,Zr)O3 Thin Films Deposited by
Sputtering ･････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････
Mayumi Uno, Shuichi Murakami and Yoshiharu Kakehi

229Electrical Characterization of YMnO3-based Metal-Ferroelectric-Insulator-Semiconductor Capacitor by
Novel Method ･････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････
Takeshi Yoshimura, Daisuke Ito, Kohei Haratake, Atsushi Ashida and Norifumi Fujimura

233

Low-Temperature Growth of YMnO3/Y2O3/Si Capacitor ･････････････････････････････････････････････････････････
K. Haratake, N. Shigemitsu, T. Yoshimura, A. Ashida and N. Fujimura

237

Epitaxial Growth of ZnO Films on Ferroelectric YMnO3 Films Deposited by the PLD Method ････････････
R. Arai, N. Shigemitsu, K. Masuko, T. Oshio, T. Yoshimura, A. Ashida and N. Fujimura

241

Influence of Space Charge on the Dielectric Properties of ZnO:Mn Epitaxial Films ･････････････････････････
T. Oshio, K. Masuko, A. Ashida, T. Yoshimura and N. Fujimura

245

Electrical Properties of Bi4-xPrxTi3O12 (BPT) Thin Films Prepared by Sol-Gel Method ･･････････････････････
Tomoharu Aoki, Takeo Tani and Eisuke Tokumitsu

249

Influence of the Preparation Process on Characteristics of Organic Electroluminescent Devices ･･････････
Yuichiro Kikuchi and Shigetaka Fujita

253

Photovoltaic Characteristics of Nitrogen-doped Camphoric Carbon Films Deposited by XeCl Excimer
Laser ･･･････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････
M. Rusop, S. M. Mominuzzaman, T. Soga, T. Jimbo and M. Umeno

257

X-ray Photoelectron Spectroscopy Analysis on the Bonding Properties of Amorphous Carbon Nitride
Films ･･･････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････
M. Rusop, T. Soga and T. Jimbo

261

Symposium of Frontier of Advanced Plasma Technology for Nano-Materials
Preface ･････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････

265

Preparation of High-Quality a-Si:H using Cluster-Suppressed Plasma CVD Method and Its Prospects
Yukio Watanabe, Masaharu Shiratani and Kazunori Koga

267

Formation of Atmospheric Pressure Plasma by Mesh Electrodes and My Desire for its Development ･････
Satiko Okazaki

273

High-Rate Growth of Highly-Crystallized Si Films from VHF Inductively-Coupled Plasma CVD ･････････
Nihan Kosku and Seiichi Miyazaki

279

Fabrication of Polycrystalline Si Thin Film Transistor using Plasma Jet Crystallization Technique ･･･････
Hirotaka Kaku, Seiichirou Higashi, Seiichi Miyazaki, Masahiko Asami, Hajime Watakabe,Nobuyuki Andoh and Toshiyuki Sameshima283

Fabrication of Diamond Nano-whiskers by Reactive Ion Etching ･･･････････････････････････････････････････････
Chao Yang Li, Yusuke Aoki, Hiroaki Yoshimura and Akimitsu Hatta

287

Measurement of Absolute Cu Atom Density in Magnetron Sputtering Plasmas ･･･････････････････････････････
Junsi Gao, Nayan Nafarizal, Koichi Sasaki, Hirotaka Toyoda, Satoshi Iwata, Takeshi Kato,
Shigeru Tsunashima and Hideo Sugai

291

Production of Atmospheric Pressure Glow Discharge Using Semiconductor Opening Switch Diode ･･･････
Koichi Takaki, Masato Hosokawa, Seiji Mukaigawa and Tamiya Fujiwara

295

Absolute Densities of Ti Atoms and Ti+ Ions in Magnetron Sputtering Plasmas Measured by
Laser-Induced Fluorescence ･･･････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････
Nayan Nafarizal, Noriharu Takada, Keiji Nakamura, Tatsuhiko Yoshida and Koichi Sasaki

299

Formation of Amorphous-CN Thin Films by the Deposition of CN Radicals – Absolute Density ofGas-phase CN ････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････
Haruhiko Ito and Hidetoshi Saitoh

303

Production of Crystalline Si Nano-Particles Using VHF Discharges and Their Properties ･････････････････
Masaharu Shiratani, Tomohide Kakeya, Kazunori Koga, Yukio Watanabe and Michio Kondo

307

Estimations of Plasma Parameters and Bias-Sputtering of Cu Films in Gas-Flow-Sputtering Operatingat 1-Torr Pressure Region
Yoshifumi Saitou, Hiroshi Sakuma and Kiyoshi Ishii

311

Plasma Treatment of Carbon Nano-powder Using RF Dielectric Barrier Discharge at AtmosphericPressure ･･･････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････
Akimitsu Hatta and Yusuke Aoki

315

Evidence of Radical-free Etching of SiO2 by Fluorocarbon Molecule under Ion Bombardment ････････････
Noriharu Takada, Hirotaka Toyoda and Hideo Sugai

319