2015 Fiscal Year Research-status Report
複合アニオン化合物、K(Nb1-xMgx)O3-xFxの相転移と誘電性の評価
| Project/Area Number |
26410078
|
|---|
| Research Institution | Tokai University |
|---|
Principal Investigator |
勝又 哲裕 東海大学, 理学部, 教授 (90333020)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
|
| Keywords | 強誘電体 / ペロフスカイト / 酸フッ化物 / 結晶構造 / 構造相転移 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
平成26年度に行った放射光を用いた構造解析の結果から、x>0.04から相転移温度が一定となり、K(Nb1-xMgx)O3-xFxでは固溶限界がx=0.04程度であること明らかとなった。このことから、昨年度、平成27年度の計画として、A. 高絶縁性試料を用いた誘電率の測定、B.組成分析手法の確立を計画したが、計画Aについては、x=0.04までの誘電性の測定は終了しており、またx>0.05の組成での高絶縁性試料を用いた物性測定は意味がないと判断し、研究を終了した。また、計画Bについても、x=0.04までではF含有量が少なく、組成決定できるだけの精度を持った分析結果が得られなかったため、計画の遂行を断念した。
一方、K(Nb1-xMgx)O3-xFx固溶系では固溶限界がx=0.04と小さかったため、より固溶域の広いKNbO3を母体とした酸フッ化物固溶体の合成が必要だと考え、端成分となるペロフスカイト型酸フッ化物の検討を行った。その結果、B-siteオーダー型ペロフスカイト酸フッ化物、K3TiOF5が有力であることが判明し、現在、K3TiOF5のキャラクタリゼーションを進めている。
K3TiOF5は石英ガラス管に封入する方法で合成することができ、得られた試料を用いて結晶構造、相転移挙動、誘電性などについて調べた。その結果、室温では、中心対称性の無い単斜晶系の構造で、2√2ap× 2√2ap×2ap（apはペロフスカイト単位格子）で示される超格子構造を有し、440 K、500 K付近で構造相転移し、500 K以上では立方晶となることが明らかとなった。このことは、K3TiOF5が室温で強誘電体である可能性を示唆しており大変興味深い。現在、室温での結晶構造を決定すべく、放射光を用いた粉末X線回折実験、X線全散乱測定実験を計画している。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
計画立案時には、平成27年度において i)高絶縁体試料を用いた誘電率の測定 ii)K(Nb1-xMgx)O3-xFx固溶体の局所構造解析 iii)巨大誘電率発生のメカニズムの検討 を計画していたが、i)については研究を終了し、ii)、iii)については、進捗が遅れている。i)については、放射光粉末X線回折実験を用いてK(Nb1-xMgx)O3-xFx固溶体の固溶限界が明確になり、また、固溶限界までの誘電性の測定は行ったので、研究を終了した。一方、固溶域の広い固溶系の探索、合成に研究計画を変更し、新規端成分の候補物質である、ペロフスカイト型酸フッ化物、K3TiOF5の合成、キャラクタリゼーションを進めている。ii)については、当初の計画より1年遅れているが、放射光を利用したX線全散乱測定による局所構造解析の計画を進めている。またiii)については、当初の予想よりK(Nb1-xMgx)O3-xFx固溶体の固溶域が狭かったためメカニズムの検討に十分なデータの収集が行えておらず、計画を遂行できていない。
以上より、計画の進捗は全体的に遅れてはいるものの、固溶限界を明らかにしたこと、新規端成分の候補物質が見つかりキャラクタリゼーションを進めていること、X線全散乱を用いた局所構造解析の計画を進めていることから、遅れは軽微であると判断し、やや遅れているとした。
|
| Strategy for Future Research Activity |
研究立案時に。研究期間内で明らかにすべき点として ①K(Nb1-xMgx)O3-xFx固溶体の相図の決定 ②高絶縁体試料を用いた誘電率の測定 ③固溶体における局所構造の解析 ④固溶に伴う相転移温度の変化、巨大誘電率発現のメカニズムの解明 を計画していた。現在、②、③については既に研究が終了した。③については、進捗がおくれているものの現在、研究計画を進めている。④については、③の結果も重要なデータとはなるが、K(Nb1-xMgx)O3-xFx固溶体が計画立案時に予想していたより固溶限界が小さく、メカニズムが検討できる十分な基礎データの蓄積が難しいことから、固容域の広い新規固溶体を探索、合成し、物性測定キャラクタリゼーションを進めて、基礎データを充実させていくことも重要だと考えている。
以上の点を踏まえ、当初の研究計画から変更を加え、今後は、I) K(Nb1-xMgx)O3-xFx固溶体の局所構造の解析 II) KNbO3を母体とした固容域の広い新規酸フッ化物固溶体の探索、合成 III) 固溶に伴う相転移温度の変化、巨大誘電率発現のメカニズムの解明 の3点について研究を進めていく。I)については、放射光施設を利用したX線全散乱測定の計画を共同研究者との間で進めており、今年度中に測定が終了できる様、調整を進めていく。また、II)については、端成分の候補としてB-siteオーダー型ペロフスカイト酸フッ化物、K3TiOF5に着目し、K3TiOF5のキャラクタリゼーションを進め、誘電性、相転移挙動、室温での結晶構造などを明らかにし、順次、KNbO3との固溶体の合成に取り組んでいく。III)は、本研究における最終的な目標ではあるが、まずはI)、II) について優先的に研究を進め、基礎データの蓄積に取り組み、得られたデータから多角的な検討を進めメカニズムを明らかにしていきたいと考えている。
|
| Causes of Carryover |
旅費などに若干の余裕をもって予算を使用したため。
|
| Expenditure Plan for Carryover Budget |
消耗品の購入に使用する。
|
