2022 Fiscal Year Annual Research 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 – 2023-03-31
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| Keywords | 強誘電体 / 量子ビーム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
シリケート化合物ABSi2O7(A=K, Rb, etc, B=Nb, Ta)はNbO6八面体の回転に由来する変位型強誘電体である。結晶構造の持つ特徴としてNbO6八面体とSiO4四面体が頂点共有をしており、多面体間に大きな空隙を持つことが挙げられる。そのため、結晶構造から予想される電気物性として、この多面体の頂点共有ネットワークがワイドバンドギャップを形成する一方、多面体間の空隙に配置される一価のカチオンが高い移動自由度を持つことが期待される。実際、Bond Valnce Sum(BVS) mapping計算ではc軸方向に低ポテンシャル領域を形成し、カチオンの移動可能性を示唆している。本研究では、量子ビームを用いたABSi2O7の微視的構造から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。具体的には、A-siteにK+にLi+をドープした試料を作成し、幅広い温度域のX線・中性子回折を通してA+カチオンの熱的挙動を解明することにより、イオン導電性の起源を明らかにすることを目的とする。本研究では、KNbSi2O7の安定した試料合成を進めて、KNbSi2O7の安定した試料合成を進めて実験室X線回折による精密構造解析を進めた。今回合成した試料は期待された非晶質的な挙動は少なく、リートベルト解析により十分な精度の解が得られた。これら結果を元に最大エントロピー法による電子密度を検討したところ、K+カチオンに広がりが確認され、空隙間の自由度と強い関係があることがわかった。また、温度因子の非等方性も確認することができた。これら成果の発表に向けて準備を進めている。
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