2018 Fiscal Year Annual Research Report
Measurement of nano structure dynamics in relaxor ferroelectrics by short-pulsed nano-beam x-ray diffraction
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16K05017
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| Research Institution | Nagoya City University |
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Principal Investigator |
青柳 忍 名古屋市立大学, 大学院システム自然科学研究科, 教授 (40360838)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | リラクサー強誘電体 / 時分割X線回折 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、リラクサー強誘電体の巨大な誘電・圧電応答の微視的発現機構を理解するために、短パルスナノビーム放射光を用いた微小領域時分割X線回折により、リラクサー強誘電体のナノ領域の交流電場下構造ダイナミクスをリアルタイム計測する。30年度は、リラクサー強誘電体Pb(Mg1/3Nb2/3)0.7Ti0.3O3のナノ構造歪みの空間分布の交流電場に対する応答を、交流電場下時分割ナノビームX線回折により計測した。実験は大型放射光施設SPring-8のビームラインBL13XUにて行なった。SPring-8から放射される高輝度パルスX線をX線チョッパーを用いて2 kHzで取出し実験に用いた。入射X線波長は8 keVとし、位相ゾーンプレートにより集光して試料に照射した。X線ビームサイズは水平方向380 nm、垂直方向200 nm程度であった。試料に入射X線の繰り返し周期と同期した2 kHzの交流電場を(100)面に垂直に印加した状態で時分割X線回折実験を行なった。ピクセル検出器を用いて、ωスキャンにより200ブラッグ反射の逆格子マップを測定した。X線照射位置およびX線に対する交流電場の遅延時間を順次変化させることで、逆格子マップの位置依存性および時間依存性を計測した。200ブラッグ反射の逆格子マップに明確な位置依存性および時間依存性を観測することに成功した。今後、実験データの詳細な解析と微視的構造モデルによる実験データの解釈を進める。本研究で観測されたリラクサー強誘電体に特有の構造不均一とその電場応答ダイナミクスは、リラクサー強誘電体の物性を理解する上で意義深い。ただし、本研究ではビームタイムの制約上、1種類の試料についてのみしか実験できなかったため、今後組成や物性の異なる試料についても同様の測定を行ない、本研究で観測されたナノ構造ダイナミクスが物性とどのように対応づくのか、実験データを蓄積し理解を深めていく必要がある。
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