2015 Fiscal Year Annual Research Report
ペロブスカイト型強誘電体モルフォトロピック相境界近傍物質の温度電場相図
| Project/Area Number |
25400323
|
|---|
| Research Institution | Nagoya Institute of Technology |
|---|
Principal Investigator |
岩田 真 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40262886)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
前田 雅輝 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10091745) [Withdrawn]
|
|---|
| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
|
| Keywords | 強誘電体 / 電場誘起相転移 / 構造相転移 / モルフォトロピック相境界 / 電場相図 / 臨界点 / ペロブスカイト / 誘電率 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、ペロブスカイト型酸化物強誘電体混晶のモルフォトロピック相境界 (MPB) 近傍の物性に関する基礎的研究である。ペロブスカイト型強誘電体混晶である Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-PbTiO3 (PZN-PT) や Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3 (PMN-PT) は、MPB 近傍の組成において、現在知られている強誘電体中で最も高い電気機械結合係数 (90%以上) を示し、実際にこれらの物質は、医療用高感度超音波デバイス材料として実用化されている。
MPB 近傍の大きな誘電・圧電応答の原因は、分極の異方性エネルギー（自由エネルギーの異方性）が MPB 近傍で著しく小さくなることにあることを、1998年に、Ishibashi と Iwata は熱力学的理論を基に提案した。本研究では、既に、この機構によって異相間や分域間のエネルギー障壁が著しく小さくなること、および自発分極に垂直方向の応答が大きくなることを説明している。しかしながら、この系に特有なMPB 近傍のナノドメイン (polar nanoregion; PNR) や相共存状態による不均一構造のために実験的検証は充分に進んでいない。この系では、物性の大枠の理解が必要である。 更に、このような実用材料の特性を解明することは、物性物理学だけでなく、物性工学の観点からも重要である。
2015年度には、PZN-PTの非線型誘電率の測定とその挙動の解明に成功した。PZN-PTはリラクサーと呼ばれ、ダイポールグラスとの関連が研究されていたにもかかわらず、非線型誘電率が発散を示さず、正の値をとることが長年謎のままであった。本研究では、DC電場下の線形誘電率測定から、常誘電相で正の値をとる理由は相転移の次数が1次であることによることを明らかにできた。
|
