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Development of next-generation nanocomposite ceramic capacitors with three-dimensional epitaxial interfaces

Research Project

Project/Area Number 15K18221
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeMulti-year Fund
Research Field Composite materials/Surface and interface engineering
Research InstitutionUniversity of Yamanashi

Principal Investigator

UENO Shintaro  山梨大学, 大学院総合研究部, 准教授 (40647062)

Project Period (FY) 2015-04-01 – 2018-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2017)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2017: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2015: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Keywords誘電材料 / 複合材料 / セラミックス材料 / ソルボサーマル法 / エピタキシャル界面 / コアシェル構造 / セラミックス / 複合材料・物性 / 電子・電気材料 / 誘電体物性 / コンデンサ / 粒界絶縁型構造 / 界面制御 / 溶液プロセス / ゾル-ゲル法
Outline of Final Research Achievements

To develop high-capacitance capacitors, we have focused on boundary layer (BL) ceramic capacitors which commonly exhibit a high dielectric constant. We have proposed the novel low-temperature processes, and actually the titanium metal/barium titanate (Ti/BT) composites consisting of Ti metal grains and BT boundary nanolayers were successfully prepared. The resultant Ti/BT composite capacitors achieved the high effective dielectric constant over 10000 and low tangent loss less than 5% in a wide frequency range by constructing homogeneous fine microstructures. We also fabricated the BL-type conductive perovskite oxide/insulating perovskite oxide composite ceramic capacitors with an epitaxial interface by the hydrothermal method to enhance dielectric breakdown strength.

Report

(4 results)
  • 2017 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2016 Research-status Report
  • 2015 Research-status Report
  • Research Products

    (44 results)

All 2018 2017 2016 2015 Other

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (33 results) (of which Int'l Joint Research: 9 results,  Invited: 4 results) Remarks (5 results)

  • [Journal Article] Synthesis of LaNiO<sub>3</sub>&ndash;(Bi<sub>1/2</sub>K<sub>1/2</sub>)TiO<sub>3</sub> core&ndash;shell nanoparticles with epitaxial interfaces by the hydrothermal method for use in boundary layer capacitors2018

    • Author(s)
      Y. Hattori, I. Fujii, S. Ootsuki, M. Furukawa, S. Wada, and S. Ueno
    • Journal Title

      Journal of the Ceramic Society of Japan

      Volume: 126 Issue: 5 Pages: 306-310

    • DOI

      10.2109/jcersj2.17245

    • NAID

      130006730924

    • ISSN
      1348-6535, 1882-0743
    • Year and Date
      2018-05-01
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  • [Journal Article] 金属/絶縁体ナノ複合セラミックキャパシタの開発2016

    • Author(s)
      上野慎太郎、坂本康直、垣内博行、中島光一、和田智志
    • Journal Title

      キャパシタ技術

      Volume: 23 Pages: 21-30

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    • Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Preparation of Insulator/Conductor Composite Ceramics by Hydrothermal Method and Their Dielectric Properties2015

    • Author(s)
      Yasunao Sakamoto, Shintaro Ueno, Hideto Kawashima, Kouichi Nakashima, Satoshi Wada
    • Journal Title

      Transactions of the Materials Research Society of Japan

      Volume: 40 Issue: 3 Pages: 291-294

    • DOI

      10.14723/tmrsj.40.291

    • NAID

      130005096523

    • ISSN
      1382-3469, 2188-1650
    • Related Report
      2015 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Electrical Properties of Ti/BaTiO<sub>3</sub> Composite Capacitors with Nanostructured Core-Shell Particles2015

    • Author(s)
      Shintaro Ueno, Yasunao Sakamoto, Hiroya Taguchi, Kouichi Nakashima, Satoshi Wada
    • Journal Title

      Transactions of the Materials Research Society of Japan

      Volume: 40 Issue: 3 Pages: 267-270

    • DOI

      10.14723/tmrsj.40.267

    • NAID

      130005096521

    • ISSN
      1382-3469, 2188-1650
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  • [Journal Article] Preparation of titanium metal/barium titanate composites with boundary layer structure by hydrothermal method and their dielectric properties2015

    • Author(s)
      Shintaro Ueno, Yasunao Sakamoto, Hiroyuki Kakiuchi, Kouichi Nakashima, Satoshi Wada
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 54 Issue: 10S Pages: 10NB07-10NB07

    • DOI

      10.7567/jjap.54.10nb07

    • NAID

      210000145785

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    • Author(s)
      Shintaro Ueno, Yasunao Sakamoto, Hiroya Taguchi, Kouichi Nakashima, Satoshi Wada
    • Journal Title

      Journal of the Ceramic Society of Japan

      Volume: 123 Issue: 1437 Pages: 351-354

    • DOI

      10.2109/jcersj2.123.351

    • NAID

      130005068649

    • ISSN
      1348-6535, 1882-0743
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  • [Presentation] 金属/常誘電体複合セラミックスコンデンサの湿式プロセスによる作製とその誘電特性2018

    • Author(s)
      上野 慎太郎、服部 優哉、藤井 一郎、和田 智志
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      日本セラミックス協会2018年年会
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      服部 優哉、上野 慎太郎、藤井 一郎、和田 智志
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      日本セラミックス協会2018年年会
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      2018 ISAF-FMA-AMF-AMEC-PFM Joint Conference
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  • [Presentation] 溶液プロセスを用いた新たな複合誘電セラミックスの開発 ~ファインコンポジットの創成を目指して~2018

    • Author(s)
      上野 慎太郎
    • Organizer
      日本セラミックス協会東海支部東海若手セラミスト懇話会 第56回・2018年 夏期セミナー
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      服部 優哉、上野 慎太郎、藤井 一郎、和田 智志
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      日本セラミックス協会東海支部東海若手セラミスト懇話会 第56回・2018年 夏期セミナー
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  • [Presentation] 構造の微細化による粒界絶縁型導電体/絶縁体 複合コンデンサの電気特性改善2017

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      上野 慎太郎、服部優哉、垣内 博行、和田 智志
    • Organizer
      日本セラミックス協会2017年年会
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      日本大学(東京都、千代田区)
    • Year and Date
      2017-03-17
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  • [Presentation] 酸化物絶縁体/酸化物導電体を用いた複合セラミックス キャパシタの作製2017

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      服部優哉、上野 慎太郎、和田 智志
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      日本セラミックス協会2017年年会
    • Place of Presentation
      日本大学(東京都、千代田区)
    • Year and Date
      2017-03-17
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  • [Presentation] 低温プロセスによる導電体/絶縁体 ファインコンポジットの開発2017

    • Author(s)
      上野 慎太郎、服部優哉、垣内 博行、中島 光一、和田 智志
    • Organizer
      第64回応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(神奈川県、横浜市)
    • Year and Date
      2017-03-14
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  • [Presentation] Microstructural Design and Dielectric Properties of Conductor/Insulator Nanocomposite Materials2017

    • Author(s)
      S. Ueno, Y. Hattori, H. Kakiuchi, and S. Wada
    • Organizer
      PACRIM12
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  • [Presentation] 微細構造制御による導電体/絶縁体複合セラミックキャパシタの誘電特性改善2017

    • Author(s)
      上野 慎太郎,服部 優哉,藤井 一郎,和田 智志
    • Organizer
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
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      服部 優哉、上野 慎太郎、藤井 一郎、和田 智志
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      第78回応用物理学会秋季学術講演会
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  • [Presentation] 湿式プロセスにより作製した導電体/絶縁体複合セラミックコンデンサの誘電特性2017

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      上野 慎太郎、服部 優哉、藤井 一郎、和田 智志
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      上野 慎太郎,服部 優哉,藤井 一郎,和田 智志
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  • [Presentation] 大容量キャパシタに向けたペロブスカイト型 絶縁性 /導電性酸化物複合セラミックスの作製2017

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      服部 優哉、上野 慎太郎、藤井 一郎、和田 智志
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  • [Presentation] Dielectric Properties of Conductor/Insulator Nanocomposite Capacitors Prepared by Solvothermal Method2017

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      S. Ueno, Y. Hattori, I. Fujii, and S. Wada
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      18th US-Japan Seminar on Dielectric and Piezoelectric Ceramics
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  • [Presentation] 高容量キャパシタ応用に向けた金属/誘電体複合材料の微細構造デザイン2016

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      上野 慎太郎、服部優哉、垣内 博行、和田 智志
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      第26回日本MRS年次大会
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      横浜情報文化センター 大会議室(神奈川県、横浜市)
    • Year and Date
      2016-12-19
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  • [Presentation] Dielectric Properties of Conductor/Insulator Composite Capacitors Prepared by Solvothermal Method2016

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      Shintaro Ueno, Yuya Hattori, Hiroyuki Kakiuchi, Satoshi Wada
    • Organizer
      10th Asian Meeting on Electroceramics
    • Place of Presentation
      GIS TAIPEI TECH Convention center (Taipei, Taiwan)
    • Year and Date
      2016-12-04
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  • [Presentation] 低温プロセスによる導電体/絶縁体 ファインコンポジットの開発2016

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      上野 慎太郎、服部優哉、垣内 博行、中島 光一、和田 智志
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      第77回応用物理学会秋季学術講演会
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      朱鷺メッセ(新潟県、新潟市)
    • Year and Date
      2016-09-13
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      上野 慎太郎、垣内 博行、服部優哉、和田 智志 、中島 光一
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      日本セラミックス協会第29回秋季シンポジウム
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      広島大学(広島県、東広島市)
    • Year and Date
      2016-09-07
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      Shintaro Ueno, Yasunao Sakamoto, Kouichi Nakashima, Satoshi Wada
    • Organizer
      9th International Conference on High Temperature Ceramic Matrix Composites and Global Forum on Advanced Materials and Technologies for Sustainable Development 2016
    • Place of Presentation
      Toronto Marriott Downtown Eaton Centre Hotel (Toronto, Canada)
    • Year and Date
      2016-06-26
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    • Author(s)
      Shintaro Ueno, Yasunao Sakamoto, Hiroyuki Kakiuchi, Kouichi Nakashima, Satoshi Wada
    • Organizer
      13th International Conference on Ceramic Processing Science
    • Place of Presentation
      Todai-ji Culture Center & Nara Kasugano International Forum (Nara, Japan)
    • Year and Date
      2016-05-08
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  • [Presentation] ソルボサーマル固化法による絶縁体/導電体ナノ複合セラミックスの作製とその誘電特性2016

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      坂本康直,上野慎太郎,中島光一,和田智志,馬込栄輔,森吉千佳子,黒岩芳弘
    • Organizer
      日本セラミックス協会2016年年会
    • Place of Presentation
      早稲田大学(東京都)
    • Year and Date
      2016-03-14
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  • [Presentation] 粒界絶縁型コンデンサにおける金属-絶縁体 Core-Shell コンポーネントの微細構造制御と誘電特性への影響2016

    • Author(s)
      上野慎太郎,坂本康直,垣内博行,中島光一,和田智志
    • Organizer
      日本セラミックス協会2016年年会
    • Place of Presentation
      早稲田大学(東京都)
    • Year and Date
      2016-03-14
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  • [Presentation] 金属/絶縁体ナノ複合セラミックキャパシタの開発2016

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      上野慎太郎,坂本康直,垣内博行,中島光一,和田智志
    • Organizer
      キャパシタ技術委員会 平成28年度・第1回研究会
    • Place of Presentation
      関西大学(大阪府)
    • Year and Date
      2016-01-18
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  • [Presentation] Preparation of insulator/lanthanum nickel oxide composite ceramics by solvothermal method and their dielectric properties2015

    • Author(s)
      Yasunao Sakamoto, Shintaro Ueno, Kouichi Nakashima, Satoshi Wada
    • Organizer
      2015 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (PACIFICHEM 2015)
    • Place of Presentation
      Hawaii Convention Center (Honolulu, Hawaii, USA)
    • Year and Date
      2015-12-15
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  • [Presentation] Low-temperature preparation of high-capacitance metal/insulator composite capacitors with boundary layer structure2015

    • Author(s)
      Shintaro Ueno, Yasunao Sakamoto, Kouichi Nakashima, Satoshi Wada
    • Organizer
      2015 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (PACIFICHEM 2015)
    • Place of Presentation
      Hawaii Convention Center (Honolulu, Hawaii, USA)
    • Year and Date
      2015-12-15
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  • [Presentation] ゾルゲル法によるLaNiO3-絶縁体コアシェル粒子を用いた複合キャパシタの作製とその誘電特性2015

    • Author(s)
      坂本康直,上野慎太郎,中島光一,和田智志
    • Organizer
      第25回日本MRS年次大会
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      横浜市開港記念会館(神奈川県)
    • Year and Date
      2015-12-08
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  • [Presentation] Dielectric properties of metal/insulator composite capacitors prepared by wet chemical approach2015

    • Author(s)
      Shintaro Ueno, Yasunao Sakamoto, Hiroyuki Kakiuchi, Kouichi Nakashima, Satoshi Wada
    • Organizer
      The 17th US-Japan Seminar on Dielectric and Piezoelectric Ceramics
    • Place of Presentation
      ホテル ブエナビスタ(長野県)
    • Year and Date
      2015-11-15
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  • [Presentation] Core-Shell 粒子の構造を利用した金属/絶縁体複合コンデンサの作製と誘電特性2015

    • Author(s)
      上野慎太郎,坂本康直,垣内博行,中島光一,和田智志
    • Organizer
      日本セラミックス協会第28回秋季シンポジウム
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      富山大学(富山県)
    • Year and Date
      2015-09-16
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      上野慎太郎,坂本康直,垣内博行,中島光一,和田智志
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      第76回応用物理学会秋季学術講演会
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      名古屋国際会議場(愛知県)
    • Year and Date
      2015-09-13
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      上野慎太郎,坂本康直,中島光一,和田智志
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      第32回強誘電体応用会議
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      コープイン京都(京都府)
    • Year and Date
      2015-05-20
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Published: 2015-04-16   Modified: 2019-03-29  

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