2019 Fiscal Year Research-status Report
シリケート化合物による機能性強誘電体材料の創製と量子ビーム解析
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19K05010
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| Research Institution | 一般財団法人総合科学研究機構(総合科学研究センター(総合科学研究室)及び中性子科学センター(研究開発 |
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Principal Investigator |
石川 喜久 一般財団法人総合科学研究機構(総合科学研究センター(総合科学研究室)及び中性子科学センター(研究開発, 中性子科学センター, 研究員 (30772579)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 強誘電体 / 中性子回折 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
非線形光学結晶として知られるシリケート化合物ABSi2O7(A=K, Rb, etc, B=Nb, Ta)はNbO6八面体に由来する変位型強誘電体である。その基本構造はNbO6八面体とSiO4四面体が頂点共有ネットワークを形成し、大きな空隙を持つことを特徴とする。結晶構造から予想されるKNbSi2O7の電気物性として、格子を形成する多面体ネットワークがワイドバンドギャップを担い、大きな空隙のあいだに配置されるK+カチオンは高い移動自由度をもつことが考えられる。本研究では、量子ビームによるABSi2O7の強誘電性及びイオン導電性発現機構を解明し、高機能性強誘電体の創製に展開することを目的とする。
初年度は、本課題の対象物質であるKNbSi2O7の合成を行った。作製した粉末試料について、実験室X線回折より単相であることを確認し、Cryostatを用いた低温測定を実施した。10Kから室温にかけての原子変位パラメータ(Atomic Displacement Parameters, ADPs)は、通常の無機材料と同程度であり, K+カチオンについて大きな熱的挙動は見られなかった。 今後、 電気炉を用いた高温実験を予定している。また、イオン導電性に係る新規MEM解析手法の開発を進めた。 具体的には、 中性子回折によるMEMより得られる規格化核散乱長分布と結晶構造解析の原始変位パラメータ(ADPs)より得られる結合確率密度分布(joint probability density fnction : j.p.d.f)を比較し、MEMアルゴリズムの改善を行った。標準試料における計算は概ね想定通りの結果となっているが, イオン導電体に対して検討を進めている段階にある。今後、複数のイオン導電性試料に対して適用し、検討を進める予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
初年度の実施計画である (1) KNbSi2O7の試料合成および(2) 新規MEM解析手法の開発については当初予定通りに進められている。 一方で、 K+カチオンにおけるドープ効果を実施するための試料合成について、秤量比に対して想定通りの固溶体とならず、 不純物の入った試料となることがわかった。A+カチオンの溶融時欠損量がそれぞれで異なることが原因であり、 固溶体作製についてさらなる検討が必要である。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度は、 A+カチオンの置換試料の合成を進め, 量子ビーム測定に必要となる試料作製を行う。 また、溶融時の徐冷速度を調整し、 非晶質試料の作製を進める。 得られた試料について、 粉末中性子回折装置を用いた低温から高温度までの回折実験を実施し、精密構造解析を通してK+カチオンの熱的挙動の解明を行う予定である.
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| Causes of Carryover |
最大エントロピー法に係る新規アルゴリズム構築のために導入した解析機器が若干安価であり、出張費等も予定額より少なかったため、この額が発生した。本年度は、中性子回折実験で用いる機器の作製および研究成果の対外発表などで使用する予定である。
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Research Products
(1 results)
