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ナノドメインエンジニアリングによる環境適合型巨大圧電材料の創製

Research Project

Project/Area Number 16656201
Research Category

Grant-in-Aid for Exploratory Research

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Inorganic materials/Physical properties
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

和田 智志  東京工業大学, 大学院理工学研究科, 助教授 (60240545)

Project Period (FY) 2004 – 2005
Project Status Completed (Fiscal Year 2005)
Budget Amount *help
¥3,500,000 (Direct Cost: ¥3,500,000)
Fiscal Year 2005: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Fiscal Year 2004: ¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000)
Keywordsニオブ酸カリウム / 単結晶 / ナノドメインエンジニアリング / 非鉛系圧電材料 / エンジニアード・ドメイン / 圧電特性 / フォトリソグラフィー / パターニング電極 / チタン酸バリウム
Research Abstract

2年目の課題であるニオブ酸カリウム(KN)単結晶中への数百nmのナノドメイン構造を導入するためのナノドメイン導入システムを開発した。このためBT結晶よりも高温である300℃以上まで使用できる温度可変ステージに変更し、更に顕微鏡下でドメイン構造を観察しながら電界印加を行える装置を開発した。また、旭テクノグラス(株)より大型のKN単結晶を購入し、背面反射ラウエ法による方位出し、切断、研磨を行うことで必要となる31振動子を作製した。これらにおいて、BT単結晶と同様に最も高い圧電特性を得るための最適なドメイン構造をシミュレーションにより決定した。そこで、230℃付近にある正方晶と斜方晶との相転移を利用し、目的とするドメイン構造の導入を試みたが、パターン通りのドメイン構造を導入することができなかった。この原因を検討した結果、電界を一定に印加したパターニング電極を用いて温度を下げていった場合の相転移では、電界による影響よりも温度による相転移の影響が大きいため、パターン通りのドメイン構造を導入できないことが明らかとなった。また、温度を一定にし、パターニング電極を用いた電界印加においては20kV/cmを超える大きな電界が必要となり、更にこの電界ではリーク電流が大きくなるため分極できないこともわかった。このようにパターン通りの均一なドメイン構造をKN結晶中に導入できなかったものの、ランダムなドメイン構造ならば自由に導入することができた。この場合でもBT単結晶と同様にドメインサイズの減少に伴い、圧電特性が急激に増大する現象を確認できた。そこで現在70℃付近でパターン通りのドメイン構造を導入するための条件の最適化を行っている。

Report

(2 results)
  • 2005 Annual Research Report
  • 2004 Annual Research Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2005 2004

All Journal Article (12 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Piezoelectric Properties of Potassium Niobate Single Crystals by Domain Engineering2005

    • Author(s)
      Satoshi Wada
    • Journal Title

      Journal of the Korean Physical Society 46・1

      Pages: 73-76

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Enhanced Piezoelectric Properties of Potassium Niobate Single Crystals with Fine Engineered Domain Configurations2005

    • Author(s)
      Satoshi Wada
    • Journal Title

      Materials Science and Engineering B 120

      Pages: 353-360

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Preparation of KNbO_3 Crystals with Fine Engineered Domain Confieurations and Their Enhanced Piezoelectric Properties2005

    • Author(s)
      Satoshi Wada
    • Journal Title

      Ferroelectrics 319

      Pages: 127-134

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Enhanced Piezoelectric Properties of Barium Titanate Single Crystals with the Different Engineered Domain Sizes2005

    • Author(s)
      Satoshi Wada
    • Journal Title

      Journal of Applied Physics 98

      Pages: 14109-14109

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Enhanced Piezoelectric Properties of Lead-free Piezoelectric Materials by Domain Engineering2005

    • Author(s)
      Satoshi Wada
    • Journal Title

      Transaction of the Materials Research Society of Japan 30・1

      Pages: 79-82

    • NAID

      110006532948

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Growth of Lithium Doped Silver Niobate Single Crystals and Their Piezoelectric Properties2005

    • Author(s)
      Satoshi Wada
    • Journal Title

      Materials Science and Engineering 120

      Pages: 166-169

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Growth of Silver Niobate Single Crystals and Their Dielectric Properties2004

    • Author(s)
      Satoshi Wada
    • Journal Title

      Journal of Ceramic Society of Japan 112・5

    • NAID

      130004610304

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Enhanced Piezoelectric Property of Piezoelectric Single Crystals by Domain Engineering2004

    • Author(s)
      Satoshi Wada
    • Journal Title

      Materials Transactions 45・2

      Pages: 178-187

    • NAID

      10012642842

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Enhanced Piezoelectric Property of Barium Titanate Single Crystals with Engineered Domain Configurations2004

    • Author(s)
      Satoshi Wada
    • Journal Title

      British Ceramic Transactions 103・2

      Pages: 93-96

    • NAID

      110003956256

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Enhanced Piezoelectric Property of Barium Titanate Single Crystals with the Different Domain Sizes2004

    • Author(s)
      Satoshi Wada
    • Journal Title

      Key Engineering Materials 269

      Pages: 19-22

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Domain Size Dependence on Piezoelectric Property of BaTiO_3 Single Crystals with Engineered Domain Configuration2004

    • Author(s)
      Satoshi Wada
    • Journal Title

      Transaction of the Materials Research Society of Japan 29・4

      Pages: 1199-1202

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Enhanced Piezoelectric Properties of Potassium Niobate Single Crystals by Domain Engineering2004

    • Author(s)
      Satoshi Wada
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics 43・9B

      Pages: 6692-6700

    • NAID

      10013612338

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Book] Piezoelectric Single Crystals2004

    • Author(s)
      Satoshi Wada(分担)
    • Total Pages
      415
    • Publisher
      Pennsylvania State University
    • Related Report
      2004 Annual Research Report

URL: 

Published: 2004-04-01   Modified: 2016-04-21  

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