2021 Fiscal Year Final Research Report

Development of the Dielectric Application with Nanosecond Pulse Poling

Research Project

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Project/Area Number	19H00822
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
Allocation Type	Single-year Grants
Section	一般
Review Section	Medium-sized Section 26:Materials engineering and related fields
Research Institution	Nagaoka University of Technology
Principal Investigator	Tadachika Nakayama 長岡技術科学大学, 工学研究科, 教授 (10324849)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	吉村武大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30405344) 柿本健一名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40335089) 床井良徳小山工業高等専門学校, 電気電子創造工学科, 准教授 (80572742)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2022-03-31
Keywords	ポーリング / 強誘電体 / ナノ秒パルス / キュリー点 / 電気機械結合係数
Outline of Final Research Achievements	This study aims to polarize ferroelectrics with a high Curie point, which exceeds the heat resistance temperature of insulating oil of 200°C, in air by using both pulsed and direct current electric fields. In this study, a ferroelectric material with a Curie point of 350°C was polarized by simultaneously applying a pulse and a DC electric field. The electromechanical coupling coefficient k_p was 0.65 by the simultaneous application of pulsed and dc electric fields, and the k_p value exceeding that of the pulse polarization method was obtained. It is considered that ion polarization did not occur in the pulsed electric field alone, but that ion polarization occurred and a higher k_p value was obtained when the DC electric field was supplemented. Thus, we succeeded in polarizing ferroelectrics with a high Curie point. This method is expected to be applied to polarization of materials with high Curie points, which have been difficult to polarize.
Free Research Field	無機材料科学
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	強誘電体を実際に使用するためには、分極処理が不可欠である。このときイオンの位置を物理的に動かす必要があるため、基本的にはキュリー温度近傍で、格子が不安定な状況のときに電場を印加する必要がある。しかし、キュリー点が高温で、かつ、高電場を印加する必要がある強誘電体においては、たとえば空気の絶縁破壊などにより、材料に電場を印加できないために、やむを得ず薄膜化するなどの制限があった。これに対して本手法であれば、室温で空気中でもナノ秒パルスと直流電場の重畳電場により高電場を印加出来ることから、強誘電体の材料選択の自由度が飛躍的に向上する。