2018 Fiscal Year Research-status Report
異常発熱に対するロバスト設計をした鉛フリー高温用強誘電体配向薄膜の作製
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17K05063
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| Research Institution | Hosei University |
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Principal Investigator |
明石 孝也 法政大学, 生命科学部, 教授 (20312647)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 強誘電体 / 二チタン酸バリウム / 薄膜 / 高温 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
初年度（平成２９年度）の研究では、遊星ボールミル粉砕と1150℃の固相反応により、BaTi2O5を主成分とする粒子を作製し、このBaTi2O5粒子を懸濁させたBaTiO3前駆体溶液を作製し、この溶液のスピンコートにより亀裂の少ないBaTi2O5粒子分散BaTi2O5薄膜の作成に成功した。しかし、その少ない亀裂の存在のために、薄膜の誘電特性評価を行うには至らなかった。そこで、２年目（平成30年度）の研究では、
（１）BaTi2O5-BaTiO3コンポジット薄膜作製時の亀裂発生を抑制すること
（２）BaTi2O5薄膜において、BaTi2O5が高い誘電率を示すb軸方向に結晶配向させること
の２つを目的として、研究を遂行した。
BaTi2O5-BaTiO3コンポジット薄膜の作製に関しては、BaTiO3前駆体溶液に分散させるBaTi2O5粒子の割合、分散剤としてのポリエチレンイミンの添加量、スピンコートの回数を最適化することにより、亀裂がほとんどないBaTi2O5-BaTiO3コンポジット薄膜の作製に成功した。この薄膜の室温～200℃における静電正接は0.05以下であり、比較的良好なBaTi2O5-BaTiO3コンポジット薄膜が得られた。また、この薄膜に関しては室温において強誘電性ヒステリシスを示すことも確認した。
一方、BaTi2O5薄膜の作製に関しては、BaTi2O5粒子合成の段階で急冷凝固法の適用を試みた。固相反応法よりも急冷凝固法を用いた場合の方が、より単相に近いBaTi2O5の準安定相粒子が得られることを示した。また、BaTi2O5薄膜作製において、電気泳動法を適用することにより、b軸方向への結晶配向がなされることも確認した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
BaTi2O5-BaTiO3コンポジット薄膜の作製に関しては、BaTiO3前駆体溶液に分散させるBaTi2O5粒子の割合、分散剤としてのポリエチレンイミンの添加量、スピンコートの回数を最適化することによって、BaTi2O5-BaTiO3コンポジット薄膜における亀裂発生を抑制することに成功している。また、このコンポジット薄膜の室温～200℃における静電正接は0.05以下であることや室温において強誘電性ヒステリシスを示すことを確認するなど、着実に成果を挙げている。
また、BaTi2O5配向の薄膜作製に関しては、急冷凝固法を用いてより単相に近い準安定相のBaTi2O5粒子を得られること、BaTi2O5薄膜製膜時に電気泳動法を用いることにより高い誘電率を示すb軸方向に結晶配向できることを明らかにすることなど、新たな知見を得ている。
このように、ほぼ当初の申請書の計画の通りに研究が進んでいるだけでなく、初年度（平成２９年度）の科研費実施状況報告書に記載した「今後の研究の推進方策」の通りにも進んでおり、極めて順調に進展していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究期間内では、BaTiO3常温強誘電体マトリックス薄膜にBaTi2O5高温強誘電体粒子を配向分散させ、その配向度を80%以上とすることを達成目標としていた。
最終年度を迎える前に、BaTiO3常温強誘電体とBaTi2O5高温強誘電体からなるコンポジット薄膜の製膜に成功しており、電気泳動法を用いることにより、BaTi2O5粒子が配向した膜を作製できることも明らかにしている。残された課題は、BaTiO3常温強誘電体マトリックス薄膜においてBaTi2O5高温強誘電体粒子を配向分散させることと、配向度の数値目標を達成することである。
１つ目の課題は現在までの手法を組み合わせることにより、課題達成に向けて推進する。２つ目の数値目標の達成のためには新たな取り組みが必要であるが、数値目標達成のためになすべき取り組みは検討済みであり、今後はその取り組みを推進する。
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