2015 Fiscal Year Annual Research Report
Grain boundary structure of ceramics
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26249088
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
山本 剛久 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (20220478)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐々木 勝寛 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (00211938)
徳永 智春 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (90467332)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | SrTiO3 / TEM / STEM / 結晶粒界 / 窒化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度は、主にSrTiO3における極微量陽イオン比の変化にともなう結晶内部の構造変化、および、粒界部の原子構造変化についての試料作製を行った。また、昨年度において見出した電界印加による紛体焼結過程における結晶粒界の構造変化についても実験を行った。
前者については、レーザー用いた薄膜堆積法においてSrTiO3単結晶をターゲットに用い、アブレートさせるときのレーザーエネルギーを調整することで基板上へS/Ti比を制御する手法を採用し、Sr/Ti比を調整させる手法を構築するとともに、その試料の構造解析を行った。その結果、Sr過剰では結晶中に過剰SrO原子層を含む格子欠陥が形成されること、Ti過剰では数10nm程度のSr空孔クラスターが形成されることが分かった。基板状へ多結晶性薄膜を形成させたところ、Sr過剰試料では化学量論比結晶と同様な構造が形成されることを確認した。Ti過剰試料についても順次調査する予定である。
一方、後者については、電界印加によって結晶粒界が優先的に強還元状態になることを見出した。この還元特性は結晶粒界の方位に依存することが分かった。この効果は結晶粒界における原子配列の整合によってもたらされるものであり、整合性が低い粒界では外部電界がより効果的に作用することと密接に関係するものと考えられる。さらには、ジルコニアセラミックスにおいて電界印加条件を適切に設定することで結晶粒界が窒化させることも明らかとなった。この結果は、従来の酸窒化物合成方法を凌駕する新規窒化方法として期待される結果である。
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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
PLD法を採用して、結晶中の陽イオン比を変化させることが可能となったこと、さらには、電界効果に着目し、その効果が結晶粒界の整合性と密接に関係することを、突き止めることができた。これらの成果は昨年度の研究計画で予定していた内容とほぼ整合するため。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究課題においては結晶粒界の原子構造の整合性を整理することをモナ目的の一つとして設定した。この一連の研究を進めていく過程において、紛体の焼結時に外部電界を印加することが極めて有効であることを見出した。この電界印加の有効性が結晶粒界（この場合には、焼結過程で生じる紛体間のネック部に相当）の整合性と密接に関係することが明らかとなっている。今後は、この点に着目して課題を進めていく予定である。
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Research Products
(7 results)
