2022 Fiscal Year Annual Research Report
Development of high-capacitance dielectric nanocube textured ceramics by using opal-structure templates
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20K15039
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| Research Institution | University of Yamanashi |
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Principal Investigator |
上野 慎太郎 山梨大学, 大学院総合研究部, 准教授 (40647062)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | ナノ結晶 / 誘電体 / 形態制御 / ソルボサーマル法 / 複合材料 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究目的である、高誘電率を示す複合ナノキューブ集積体の作製技術の確立に対して、令和4年度は引き続き「集積に値するBaTiO3(core)-KNbO3(shell)複合誘電体ナノキューブ粒子の合成」と「複合誘電体ナノキューブの大面積配向集積技術の確立」が主な目標となっていた。
coreであるBaTiO3ナノキューブについては、"濃厚溶液系"において最適化された組成の溶媒を少量添加することで、分級操作を行わなくとも粒度分布が比較的狭く、各ナノキューブ結晶の角の丸みも同程度のBaTiO3ナノキューブを得ることに成功した。またBaTiO3ナノキューブ表面に対し、KNbO3層を比較的均一な厚みでナノコーティングすることも可能となり、BaTiO3(core)-KNbO3(shell)複合誘電体ナノキューブ粒子の合成についてはほぼ達成したと言える。
キーテクノロジーである集積化については、最適な粒径に近いSiO2単分散球を用いてオパール膜を作製し集積を試みたところ、部分的に<111>配向した箇所が見られるものの、大面積で高密度集積を行うという点については達成が困難であった。また化合物半導体単結晶基板のエッチングにより、三角錐のピットを形成し集積の鋳型とするアイディアについては、やはりBaTiO3ナノキューブが部分的に<111>配向した箇所が見られるものの、高密度集積が困難であった。こうした結果を受け、二液相分離集積法による集積を試みたところ、数mmサイズの集積体が得られ、スタート時は相対密度が40-50%程度にとどまっていたが、BaTiO3ナノキューブの形態制御により、遥かに緻密な集積体を作製することに成功した。また比誘電率については、BaTiO3(core)-KNbO3(shell)複合誘電体ナノキューブ粒子の方が、BaTiO3ナノキューブ単体の集積体に対し高い値を示した。
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