2014 Fiscal Year Annual Research Report
強誘電体ナノプレートを利用した高性能ナノピラー型マルチフェロイック材料の開発
| Project/Area Number |
26289275
|
|---|
| Research Institution | University of Hyogo |
|---|
Principal Investigator |
小舟 正文 兵庫県立大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90240960)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
菊池 丈幸 兵庫県立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50316048)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
|
| Keywords | 結晶・組織制御 / マルチフェロイック材料 / 電気磁気効果 / 交差相関性 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は強誘電性と磁性間の電気磁気効果を利用して動作する電源不要の各種(磁気、回転数、流量、位置)センサデバイスやスマートフォン等の待機電力補充用給電素子を実現するためのマルチフェロイックデバイスの開発を目的としている。本年度は理想的なナノピラー型強誘電体-強磁性体ナノ周期構造を有する複合材を作製するため、大きな空隙率をもつ強誘電体ナノプレートの至適なスパッタ作製条件(スパッタガス圧; 0.4-5.0 Pa)の検討を行った。得られたナノプレートを複合材の強誘電体テンプレートに用い、溶液プロセスによりその空間への強磁性体微粒子導入も検討した。得られた研究成果は以下の通りである。
(1) 高温スパッタ法により650℃、0.4-5.0 Paの条件でNb:TiO2(101)基板上に高度にa/b軸配向した膜厚2.3μmの(Bi3.25Nd0.65Eu0.10)Ti3O12(BNEuT)ナノプレートの作製に成功した。
(2) 本研究で得られたナノプレートは、高配向性 (a/b軸配向率、(h00)/(0k0) = 92.9-98.3%)及び高結晶性 [(200)/(020)回折反射の半価幅(FWHM)、0.21-0.46°]を有することを見出した。
(3) 残留分極(2Pr)と斜方晶歪[2(a-b)/(a+b)]のスパッタガス圧依存性から、0.4 Paのとき大きな2Pr = 66μC/cm2と2(a-b)/(a+b) = 0.0017を得た。
(4) BNEuTナノプレートはH2O2中で150℃、24 h水熱処理することで超親水性表面を得た。これにイソプロピルアルコールを溶媒とするFe3O4強磁性体微粒子(粒子径; 8-10 nm)/コロイダルシリカ混合溶液を滴下した後、100-150℃、30 minの条件で真空乾燥して緻密膜を得た。断面TEM観察によりナノ空間への強磁性体の導入を確認した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の予定通り、合成実験が順調に推移したため、ほぼ計画通りの研究成果を得ることができた。水溶液法による強誘電体ナノプレート空隙への強磁性体微粒子の導入実験は、導入を確認したけれども高密度充填という目標に対してはいまだ十分とは言えない。本年度はMOCVD法を利用した強磁性体微粒子の導入も並行して検討する予定である。
|
| Strategy for Future Research Activity |
本年度はMOD法による水溶液法を利用した強磁性体微粒子の導入を進展させる。それと並行してMOCVD法を利用した強磁性体微粒子導入の実験にも取り組み、目標の達成を加速させる。
|
-
[Journal Article] Effects of Deposition Temperature on Characteristics of Ferroelectric Sr2Bi4Ti5O18 Nanoplates Fabricated by RF Sputtering2014
Author(s)
M. Kobune, S. Ueshima, Y. Kaneko, T. Kugimiya, T. Kuriyama, T. Kikuchi, H. Fujisawa, S. Nakashima, M. Shimizu, N. Fukumuro, and H. Matsuda
-
Journal Title
Jpn. J. Appl. Phys.
Volume: 53
Pages: 09PA02 (5pp)
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
-
[Presentation] (Bi3.25Nd0.65Eu0.10)Ti3O12ナノプレートの諸特性に及ぼすスパッタガス圧の影響2015
Author(s)
風呂谷亮佑, 小舟正文, 釘宮拓也, 上島慧史, 栗山知侑, 西岡洋, 菊池丈幸, 藤澤浩訓, 中嶋誠二, 清水勝, 福室直樹
Organizer
2015年日本セラミックス協会年会
Place of Presentation
岡山大学 津島キャンパス, 日本
Year and Date
2015-03-18 – 2015-03-20
-
[Presentation] (Bi3.25Nd0.65Eu0.1)Ti3O12ナノプレートの諸特性に及ぼすスパッタ圧力の影響2015
Author(s)
風呂谷亮佑, 小舟正文, 釘宮拓也, 上島慧史, 栗山知侑, 西岡洋, 菊池丈幸
Organizer
第3回環境エネルギー研究センターシンポジウム
Place of Presentation
西播地域地場産業振興センター(じばさんびる, 9階, 901会議室), 姫路市, 日本
Year and Date
2015-01-28
-
-
[Presentation] Effects of Sputtering-Gas Pressure on Characteristics of Ferroelectric Sr2Bi4Ti5O18 Nanoplates2014
Author(s)
T. Kuriyama, M. Kobune, S. Ueshima, T. Kugimiya, H. Nishioka, T. Kikuchi, H. Fujisawa, S. Nakashima, M. Shimizu, N. Fukumuro, and H. Matsuda
Organizer
The 10th Japan-Korea Conference on Ferroelectrics (JKC-FE10)
Place of Presentation
International Conference Center Hiroshima, Hiroshima, Japan
Year and Date
2014-08-17 – 2014-08-20
-
-
[Presentation] Sr2Bi4Ti5O18ナノプレート構造体の創製と特性評価2014
Author(s)
上島慧史, 小舟正文, 金子勇作, 釘宮拓也, 栗山知侑, 西岡洋, 菊池丈幸, 藤澤浩訓, 中嶋誠二, 清水勝, 福室直樹, 松田均
Organizer
第31回強誘電体応用会議
Place of Presentation
コープイン京都, 日本
Year and Date
2014-05-28 – 2014-05-31
