2014 Fiscal Year Research-status Report
第一原理計算と分子動力学計算による強誘電体の焦電効果と電気熱量効果の最適化
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25400314
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
西松 毅 東北大学, 金属材料研究所, 助教 (70323095)
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2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 強誘電体 / 分子動力学シミュレーション / チタン酸鉛 / 固体冷却素子 / 弾性熱量効果 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では、研究代表者の西松が独自に開発し国内外で広く使われている強誘電体薄膜キャパシタのための高速分子動力学シミュレーションプログラム feram (http://loto.sourceforge.net/feram/) を改良し、焦電効果と電気熱量効果とを直接的にシミュレートできるようにし、強誘電体の組成や強誘電体薄膜キャパシタの構造がそれらに与える影響を解明して予言できるようにし、組成や構造の最適化の方針を編み出して焦電効果によるエネルギーハーベスティングや電気熱量効果による固体冷却の高効率化に資することを目的としている。
焦電効果とは強誘電体の非常にわずかな温度変化で分極の変化が得られる効果である。電気熱量効果（electrocaloric effect）とは焦電効果の逆効果であり、例えば、強誘電体にかかっていた外部電場を切る（ゼロにする）とその強誘電体の温度が下がる効果である。
２年目の平成２６年度には、feramプログラムの改良により、さらに弾性熱量効果の直接的なシミュレートが可能になった。弾性熱量効果とは強誘電体にかかっていた引っ張り応力を切る（ゼロにする）とその強誘電体の温度が下がる効果である。本プログラムを使ってチタン酸鉛という強誘電体の弾性熱量効果を予言した論文を発表した。本件に関して海外の招待講演１、国際会議での基調講演１、国内学会での招待講演１を含む多数の対外発表を行った。
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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
feramプログラムの改良により、さらに弾性熱量効果の直接的なシミュレートが可能になった。平成２６年度には、ユーザからの要望などもあり、５回にバージョンアップを行った。特に欠陥を含んだ強誘電体のシミュレーションもできるようになった。
また、その改良により弾性熱量効果についての論文を発表できた。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度にferamプログラムに施した改良により欠陥を含んだ強誘電体のシミュレーションが可能となった。最終年度にはそれを使って、欠陥を含む強誘電体やリラクサーのシミュレーションを行う予定である。
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