2014 Fiscal Year Research-status Report
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26400327
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| Research Institution | Japan Atomic Energy Agency |
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Principal Investigator |
大和田 謙二 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 量子ビーム応用研究センター, 研究主幹 (60343935)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松浦 直人 一般財団法人総合科学研究機構(総合科学研究センター(総合科学研究室)及び東海事業, 東海事業センター, 副主任研究員 (30376652)
岩田 真 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (40262886)
西松 毅 東北大学, 金属材料研究所, 助教 (70323095)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 強誘電体 / 界面 / ドメイン / リラクサー強誘電体 / 電場 / 放射光 / 中性子散乱 / 分子動力学法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1. SPring-8のBL22XUに高圧電源装置（< 30kV）を導入し高電界印加下におけるドメイン状態のその場観察法を確立した。111面を出したBaTiO3単結晶（正方晶相）においてドメインエンジニアリングその場観察を行いsub-μmレベルの界面制御を試みた。実験はSPring-8課題2014B3713の下で行った。<111>方向に電界をかけた状態で立方晶―正方品相転移(Tc= 130度)を経験させると電場をリリースしても90度ドメインの界面が配列した状態でクエンチされる事を確認した。Tc近傍では室温よりも容易にsub-μmレベルのドメインが実現される可能性があることが判明した。最終的に我々が注目している階層接続を狙った中性子散乱へ向けてH27年度はTc近傍に注目する。Tc近傍において界面の系統的密度変化（電圧変化0-11kV/cm）による界面由来の構造変化を観測した。電場下、電場リリース後での比較も行った。実験終盤で結晶が破損し誘電率の評価には至らなかった。尚、当初計画には無かったがコヒーレントX線回折に加え、マイクロビームを用いた顕微回折法も今回のドメイン観察に併用し我々の実験に有効であることを確認した。（大和田、岩田）
2. BaTiO3その場観察に先立ち、自発的に100nmクラスのドメインが生成する事が知られている不均質系結晶リラクサー強誘電体91%Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-9%PbTiO3を利用し、コヒーレントX線回折によるドメイン界面評価法の改良を行った。（大和田）
3. 分子動力学計算法による界面効果の研究を行った（西松）一方、中性子散乱実験へ向けた検討を行った（大和田、松浦） 。
4. MRS会議、物理学会等を通じて代表者・分担者は進捗状況を確認した。得られた関連する成果は学会等を通じて順次発表を行った。
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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
X線散乱(SPring-8)を利用したドメインエンジニアリングその場観察法を確立のめどを立てた。その一方で温度制御と実験後の物性測定に宿題を残した。これらはH27年度に引き継がれる。本計画の柱となる最終年度の中性子非弾性散乱実験へ向けての準備は概ね予定通り進行していると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
H26年度の研究を引き続き継続する。
1. H26年度に用いた簡易型の高温セルは電界効果様にアレンジするのが容易である反面、温度安定性が悪かった。今年度はより温度安定性の高い顕微鏡観察用の高温ステージを用いることを検討している。このための電界効果セルを設計製作する。また、中性子非弾性散乱実験へむけての準備を行ってゆく。中性子散乱実験用大型試料の準備を開始する。中性子非弾性散乱実験のためには大型単結晶が必要である。大型単結晶試料を用いたドメインエンジニアリングを実施し、電界と界面間隔の関係を求めると共に、再現性を確かめる。この関係は中性子非弾性散乱実験時に必要となってくる。中性子非弾性散乱実験用の電界効果セルの設計を開始する。測定手法は日進月歩であることから、コヒーレントX線回折・回折顕微法の手法発展の検討、非弾性中性子散乱データの解析手法の検討も同時に進行させる。(大和田、岩田、松浦)
2. 前年度に引き続き、分子動力学計算法による界面効果の研究と実験結果の分析を行う。 (西松)
(3) 得られた成果は順次学会や学術誌等で発表してゆく。また、学会に合わせて計画に参画するメンバー他を集めた報告・検討会を開催する。
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| Causes of Carryover |
高温ステージに合わせた電界効果セルの製作が必要になったため、その設計期間が必要であることから次年度への繰り越しを行った。中性子実験用の予算であるが、こちらについても放射光での電界効果セルの性能を見たうえで利用したほうが効果的であると判断した。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
H27年度前半で高温ステージに合わせた電界効果セルの製作を行い高温状態での絶縁テストを行う。その結果を総合して中性子非弾性散乱実験に向けての電界効果セルの製作を行う。
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