2021 Fiscal Year Annual Research Report
Development of electric properties induced by distortion of controlled structures
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19K05647
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
小林 亮 名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 准教授 (50613395)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 酸化チタン / 形態制御 / ナノ材料 / 誘電率 / 異方結晶成長 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、研究代表者ら独自のナノ粒子合成技術を活用し、酸化チタン多形ナノ粒子の一次元異方成長制御と異方成長により酸化物結晶の機能がどのように変化するのかを調査することを目的とした。合成条件を検討することにより、ルチル型では、アスペクト比が3から9、ブルッカイト型は1から8の範囲で制御されたナノロッドの作製が可能であった。得られた酸化チタンナノロッドの長軸はいずれの結晶型でも[001]に平行であることがTEM観察と電子回折測定により確認された。圧粉体の誘電率測定から、ルチル型ではアスペクト比が3～9の範囲で比誘電率90程度とほぼ一定であることが示された。本課題実施以前に、アスペクト比が20程度のルチル粒子において、150程度の誘電率を確認していた。ラマン分光測定では、アスペクト比が大きくなると、c軸に沿った方向の分極率変化に相当するEgモードのレッドシフトが観察された。これらのことより、アスペクト比の増大に伴い[001]に沿ったTi-O結合のソフト化が起こり分極率が変化し、ある一定以上のアスペクト比になったときに誘電率が増大することが示唆された。一方でブルッカイト型では、アスペクト比が小さいほうが高誘電率を示す傾向が観察された。つづいて、HOPG上にブルッカイトナノロッドをキャストし、走査型プローブ顕微鏡を用いて、プローブ／ナノロッド／基板でキャパシタ構造を形成させた。これに対して分極-電場測定を行ったところ、電場に対して線形な誘電応答が確認されたが、空気層の形成により正確な誘電率算出には至らなかった。以上より、酸化チタン多形ナノ粒子の一次元異方成長および異方性と誘電率変化の関係調査においては一定の成果が得られたといえる。単粒子に対する誘電特性評価においては次につながる大きな進展が見られ、本研究課題はおおむね順調に進んだと評価される。
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