2018 Fiscal Year Research-status Report
環境振動を利用した新奇電流駆動型強誘電体発電の可能性とその原理の確立
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18K19126
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
安井 伸太郎 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 助教 (40616687)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2021-03-31
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| Keywords | 強誘電体 / 圧電体 / 分極反転 / 発電 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究目的である、分極反転時に発生する電流を動力とする発電機構の開発の一環として、初年度は強誘電体薄膜の作製とそれらの応力における分極反転挙動を測定した。取り扱った強誘電体材料は実績が多数有る正方晶ペロブスカイト型酸化物であるチタン酸バリウムおよびチタン酸ジルコン酸鉛である。これらの材料の組成及び歪み(基板や膜厚によって)をチューニングして、それらの正方晶性(c/a)をコントロールした。作製した薄膜の圧電性を圧電応答顕微鏡にて測定して評価した。またカンチレバーの押し込みによって外場からの応力を印加し、分極反転が見られるか測定を行った。
まず電場印加により圧電応答を測定した結果、従来通り報告されている圧電性を確認した。それらの薄膜を用いて、圧電応答顕微鏡にて応力を印加した結果、一定以上の力を加えた際に、分極反転に起因する位相の変化を観測することに成功した。これは外場である応力印加によって分極反転が行われた結果であると推測することが出来る。また、チタン酸バリウムとチタン酸鉛を比較した際に、正方晶性は前者の方が小さい。分極反転エネルギーは材料の正方晶性に比例すると考えられるために、チタン酸バリウムはチタン酸鉛よりも低い応力印加によって分極反転すると予想できる。実際に実験を行った結果、上記に示した通りにチタン酸鉛に比べてチタン酸バリウムの方が小さな応力印加で分極反転に起因する変化を観察することが出来た。
これらの結果より、当初のアイディアである外場からの力学的エネルギーによって分極反転は可能であることを証明することに成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
初年度は分極反転の実験を行うために使用する強誘電体薄膜を作製することを目標にしていたが、実際にはそれらを使用して応力印加による分極反転の実験を行うところまで達成した。当初の予定よりも順調に研究が進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の研究計画通りに予定通りに実験を進めていく。分極反転の確認に成功したので、正方晶性と応力による分極反転の関係について深く理解する実験を行っていく。
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| Causes of Carryover |
ほぼ予定通り予算執行したが、10円の誤差が生じた。残額は消耗品の購入に充てる予定である。
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[Presentation] 強誘電体BaTiO3薄膜の分極反転時における電子構造変化2018
Author(s)
押目 典宏, 狩野 旬, 池永 英司, 安井 伸太郎, 日隈 聡士, 池田 直, 濵嵜 容丞, 安原 颯, 横谷 尚睦, 伊藤 満, 藤井 達生, 保井 晃, 大沢 仁志
Organizer
第79回応用物理学会秋季学術講演会
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