2022 Fiscal Year Annual Research Report
分子性強誘電体のイノベーション：柔粘性結晶を利用した高性能焦電・圧電材料の開発
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19H00884
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
原田 潤 北海道大学, 理学研究院, 准教授 (00313172)
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2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 分子性固体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
強誘電体は，結晶内で電気双極子が整列してマクロな分極が保持され(自発分極)，ある閾値(抗電場)以上の外部電場を印加することで分極の向きを反転できる物質である．このスイッチ可能な自発分極は，不揮発性メモリーなどに応用可能で，また，焦電性(温度変化で分極の大きさが変化)，圧電性(加圧で分極の大きさが変化)を活かした赤外線(熱)センサ，圧電(ピエゾ)素子などの実用例が数多く存在する．
近年，分子結晶の強誘電体が注目され，盛んに研究が行われている．しかし，従来の分子性強誘電結晶は，単結晶でしか機能せず，その実用化には大きな制約がある．我々は最近，イオン性分子からなる柔粘性/強誘電性結晶を開発し，分子結晶として初めて『電場印加による結晶分極の三次元的再配向』に成功した．このタイプの結晶は配向制御が不要で，多結晶材料でも機能する．
本研究はこの柔粘性/強誘電性結晶の開発を大きく発展させる．特に，強誘電体の示す重要な機能である焦電性・圧電性で極めて高い性能が期待できるので，これらの機能に着目して結晶開発を行う．
今年度は，既に単結晶で強誘電性を示すことが報告されているイオン結晶について検討を行った．この結晶は柔粘性結晶相をもたないものの，疑似的な立方晶系の対称性を持つ結晶構造をとる疑似柔粘性強誘電性結晶であることが分かった．結晶は高温で比較的高い柔粘性を示し，粉末を加圧することで，透明な多結晶体が得られた．得られた多結晶体は，強誘電性・圧電性・焦電性を示した．また，融解加工により板状の単結晶や薄膜結晶を作製できることが分かった．
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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