2019 Fiscal Year Annual Research Report
Functional development by trying a defect-structure stabilization utilizing high-pressure environments
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17K19186
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
宮川 仁 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, 主任研究員 (40552667)
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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2020-03-31
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| Keywords | 高圧プロセス / 高温電気伝導度 / イオン伝導体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年に引き続き、ペロブスカイト型関連物質への高濃度欠損導入による高イオン伝導体探索を、高圧プロセス利用のもと行った。これまでAE-Na-W-O系(AE=Ca, Sr, Ba)において、ダブルペロブスカイト型構造をとる新物質を見出し、その結晶構造と電気特性を評価してきた。結果として、格子定数が大きな物質ほど、高い電気伝導性を示す傾向が得られていた。そこで、より高い伝導性の物質を得ることを目的に、Naをより大きなイオン半径を持つKに変えた系において、同様にダブルペロブスカイト型構造をとる新規物質が得られるか、探索を実施した。
出発原料をグローブボックス内で秤量・混合後、混合粉末をAu/Ptカプセルに閉じ込み、2.5～7.5 GPa、700～1300℃の圧力・温度領域にて高圧合成を行った結果、合成条件によっては、Ca2NaWO5.5と類似したXRDパターンが得られることがわかった。合成パラメータの最適化により、観測された全てのピークが立方晶系で指数付けが可能な試料を作製し、得られた多結晶体試料から、結晶をピックアップすることで295Kにおける単結晶構造解析を行い、ダブルペロブスカイト型構造をとる物質であることを明らかにした。また空気中、300℃～600℃の温度範囲で、交流インピーダンス法により電気特性評価を行い、Naをより大きなイオン半径を持つKに変えたAE2KWO5.5(AE=Ca, Sr, Ba)においても、アルカリ土類金属イオンがCaからBaへと、イオン半径のサイズが大きくなるにつれ、格子定数が大きくなるとともに、その全電気伝導度も大きくなることを明らかにした。
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