強誘電性ペロブスカイト型酸窒化物および酸硫化物の誘電分極メカニズム
Publicly Offered Research
| Project Area | Synthesis of Mixed Anion Compounds toward Novel Functionalities |
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| Project/Area Number |
19H04690
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Science and Engineering
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
保科 拓也 東京工業大学, 物質理工学院, 准教授 (80509399)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
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| Keywords | 複合アニオン / 強誘電体 / チタン酸バリウム / 酸窒化物 / 酸硫化物 / 誘電特性 / エリプソメトリー / 計算科学 / 情報科学 |
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| Outline of Research at the Start |
強誘電体の強誘電性や誘電分極のメカニズムは，カチオン－アニオン間の結合状態と深く関わっているので，結晶中のアニオンサイトを変化させれば誘電・強誘電特性が変化することは明らかである．しかしながら，複合アニオン誘電体の合成の難しさなどの原因により誘電特性に及ぼすアニオン置換効果はほとんど明らかになっていない．本研究では，ペロブスカイト型酸窒化物および酸硫化物の強誘電体関連物質を合成し，部分窒化あるいは部分硫化による誘電分極への影響をフォノンおよび電子状態の観点から定量的に明らかにする．
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| Outline of Annual Research Achievements |
強誘電体の強誘電性や誘電分極のメカニズムは、カチオン－アニオン間の結合状態と深く関わっているので、結晶中のアニオンサイトを変化させて誘電・強誘電特性を制御することが可能であるはずである。本研究では、ペロブスカイト型酸窒化物および酸硫化物の強誘電体関連物質を合成し、部分窒化あるいは部分硫化による誘電分極への影響をフォノンおよび電子状態の観点から明らかにすることを目的としている。
本年度は、チタン酸バリウム（BaTiO3）単結晶をアンモニア気流中で熱処理することで部分窒化したBaTiO3単結晶を得ることができた。また、BaTiO3単結晶とBaCN2と共に封入して熱処理を行うことでも部分窒化した単結晶が得られた。誘電率を測定した結果、20～160℃の温度範囲で得られた酸窒化物単結晶は酸化物単結晶よりも誘電率が高いことが明らかになった。また、部分窒化によりキュリー点が増加した。キュリー点以下の強誘電相において誘電率が増加したのは、熱処理によって生じたドメイン構造に主に由来する。一方、キュリー点以上の常誘電相で誘電率が増加したのは、イオン分極が増加したことに起因すると考えられる。また、パルスレーザー堆積法でLaドープチタン酸SrTiO3単結晶上に成長させたBa(Ti,Nb)O3薄膜をアンモニア気流中で熱処理することによって、Ba(Ti,Nb)(O,N)3薄膜を得た。得られた試料は面直方向にc軸配向したエピタキシャル薄膜であり、c軸方向の誘電特性を測定することができた。c軸方向の誘電率は部分窒化によって減少した。
一方、チオ尿素を使った化学溶液堆積法によってBaTiO3系酸硫化物薄膜の作製を試みた。作製された薄膜は-2価の硫黄を含むことが実験的に確かめられ、Ba(Ti,Nb)(O,S)3が得られたことを示唆する。この薄膜に関して、誘電特性を評価し、部分硫化による効果を明らかにした。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(14 results)
