2021 Fiscal Year Annual Research Report
Polarization induced by an electric field perpendicular to the polar axis of the ferroelectrics
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18K03490
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| Research Institution | University of Toyama |
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Principal Investigator |
喜久田 寿郎 富山大学, 学術研究部工学系, 准教授 (20313588)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 強誘電体 / 電場効果 / エレクトレット / 自発分極 / 焦電気 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
硫酸三グリシンに横電場を印加すると自発分極が小さくなること（横電場効果）を見つけた。そのメカニズムを調べる過程で、横電場の印加方向に現れる焦電気のようなものを見つけたので、これについて調べた。
横電場印加後の分極軸方向と横電場方向の焦電電流を測定した。分極軸方向の分極は、横電場の印加時間が長いほど小さく、長時間では負になる結果が得られた。もともとの分極を相殺するよりも多くの電荷が横電場で充電されていたことになる。この過剰な電荷は相転移とは無関係に温度の上昇とともに失われる様子を示した。横電場方向の焦電電流は相転移温度付近でのみ流れ、焦電電流から求めた分極は、分極軸方向の温度依存性と異なり、強誘電相でほぼ一定の値をとることがわかった。横電場で試料内に蓄えられた電荷は強誘電相において温度変化で横電場の印加方向に出入りすることはなく、分極軸方向の分極の温度変化を打ち消すために使われ、余分な電荷は分極軸方向に流れるものと想像される。しかし、この振る舞いは過去の導電率や焦電電流の結果に合致しない。
このため、横電場により流れる微小電流をきちんと測れるようにより一層の工夫をし、まずは横電場による電流の時間変化を追った。その結果、印加直後には電流がほとんど流れず、ある待ち時間の後に徐々に増加しある一定値へ落ち着く様子が観測された。その後電場を切りしばらくした後に再び印加すると今度はすぐに一定値へ落ち着いた。待ち時間が自発分極の減少時間と似ていることから、印加直後に試料内に注入される電荷は、始めは分極を徐々に打ち消し、一度打ち消されてしまえば、電荷はそのまま試料を素通りするものと思われる。そのほか、新たな現象も見つかったので再現性を確認している。
この研究により、横電場効果が、横電場の印加により試料内に注入された電荷が自発分極を打ち消しているものであることがよりはっきりと確認できた。
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