2002 Fiscal Year Annual Research Report
希土類元素で修飾したジルコン酸チタン酸鉛(PZT)セラミックスと薄膜の合成と評価
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01F00738
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
垣花 眞人 東京工業大学, 応用セラミックス研究所, 助教授
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
FRANTTI Johannes 東京工業大学, 応用セラミックス研究所, 外国人特別研究員
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| Keywords | 強誘電体 / ジルコン酸チタン酸鉛 / 不揮発性メモリ / ラマン散乱 / ペロキソオキシダント法 / ドーパント |
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| Research Abstract |
本研究では、希土類の種類・濃度に応じて様々な強誘電特性を示す希土類で置換した様々なPZT粉体を作製する合成手法を確立すると共に、ラマン散乱及び中性子回折実験を行うことにより、PZT材料の結晶構造(特に各サイトにおける酸素原子の占有率)とバンド構造、格子力学及び幅広い温度範囲(4K〜100K)での相転移挙動を明らかにし、強誘電性発現の本質となる物理的性質を明らかにし、より優れたPZT型強誘電体を予測する指針(ドーピングの指針)を与えることを目的とする。
平成14年度には以下のような実績を得た。
(1)高純度希土類ドープPZT粉体の錯体重合法による合成
クエン酸とエチレングリコールとの間のポリエステル化反応に基礎を置く錯体重合法により、ジルコン酸チタン酸鉛(PZT)の鉛サイトを一連の希土類で部分置換した高純度かつ高均一なPZT粉末を合成することに成功した。
(2)X線回折及び低温ラマン分光法によるPZT相転移挙動の観察
X線回折実験により、希土類元素の種類及びその濃度を変数とした時の相転移境界を明らかにした。さらに4Kまでの超低温下での精密なラマン分光実験を行い、低温領域における強誘電体相転移挙動と化学組成との相関を明らかにすることに成功した。
(3)X線及び中性子回折によるPZTの構造
粉末X線回折のデータを用いて室温でのリートベルト解析を実施し、重原子の位置とドーパントの占有サイト及び占有率を正確に決定した。酸素の位置を正確に決めるために中性子回折による実験を行い、特に希土類置換によって誘起される酸素変位を実験的にとらえることに成功した。
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[Publications] J.Frantti, M.Kakihana et al.: "Phase transitions of Pb(Zr_xTi_<1-x>)O_3 ceramics"Physical Review B. 66. 064108 (2002)
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[Publications] J.Frantti, M.Kakihana et al.: "Local and Average Structure of Lead Titanate Based Ceramics"Ferroelectrics. 266. 73-90 (2002)
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[Publications] J.Frantti, M.Kakihana et al.: "Neutron diffraction and bond-valence calculation studies of Pb(Zr_xTi_<1-x>)O_3 Ceramics"Ferroelectrics. 272. 51-56 (2002)
