2016 Fiscal Year Annual Research Report
Novel Piezoelectric Mechanism Based on Depolarising Field in Nano-structured Ferroelectrics
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26709047
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
山田 智明 名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80509349)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 誘電体 / ナノ構造 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、圧電性（電気的エネルギーと機械的エネルギーの変換機能）を示す強誘電体について、これまで薄膜や微粒子等のナノスケール構造で分極を減少させると考えられてきた反電場を積極的に利用して、新奇な圧電メカニズムを創成するものである。
平成２８年度は、項目「結晶方位・サイズの異なるナノロッドの特性評価」について、ロッド長手方向に分極軸を有する正方晶（００１）ナノロッドと、長手方向から分極軸が傾斜した正方晶（１１１）ナノロッドの電界誘起格子歪みを測定・比較した結果、（００１）ナノロッドはバルクに匹敵する電界誘起格子歪みを示したのに対し、（１１１）ナノロッドはバルクと大きく異なる電界誘起格子歪みを示した。後者は印加電場の大きさと時間に対して異なる応答を示すことから、分極傾斜ナノロッドの圧電応答は、側面での不完全な電荷補償がもたらす反電場と強く関係していることが示唆された。また、項目「理論予測との比較・検討」について、上記の分極傾斜ナノロッドを対象に、電場印加および非印加時の安定相のサイズ依存性を現象論で調べた。その結果、ロッドのサイズ（直径）が減少すると、電場印加によって分極方位がロッド長手方向に変化する相転移が起きやすくなることが示唆された。
平成２９年度は、実験・理論をさらに進めるほか、これまでに得られた成果を概観して、最終項目「反電場を利用した新奇圧電メカニズムの検証」に取り組む予定である。
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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
項目「結晶方位・サイズの異なるナノロッドの特性評価」については、放射光XRDの実験で明瞭な結晶方位依存性を示す結果が得られ、サイズ依存性についてもPFMを用いた評価を中心に順調に研究が進展している。また、項目「理論予測との比較・検討」についても安定相のサイズ依存性が明らかになっており、全体として概ね順調に進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
上記のように、分極傾斜ナノロッドにおいてバルクと大きく異なる圧電応答が得られており、ロッド側面での不完全な電荷補償がもたらす反電場と強く関係していることが示唆されている。また理論的検証も予定通り進んでおり、平成29年度は主として最終項目「反電場を利用した新奇圧電メカニズムの検証」について取り組む予定である。
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[Journal Article] Fabrication of Tetragonal Pb(Zr,Ti)O3 Nanorods by Focused Ion Beam and Characterization of the Domain Structure2016
Author(s)
D. Ito, T. Yamada, M. Yoshino, T. Nagasaki, O. Sakata, J. Kuroishi, T. Namazu, T. Shiraishi, T. Shimizu, and H. Funakubo
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Journal Title
IEEE Trans. Ultrason., Ferroelect., Freq. Control
Volume: 63
Pages: 1642-1646
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Presentation] Structural and Piezoelectric Properties in (111) Tetragonal/Rhombohedral Pb(Zr,Ti)O3 Artificial Superlattice Thin Films2016
Author(s)
Y. Ebihara, T. Yamada, O. Sakata, T. Kiguchi, H. Morioka, T. Shimizu, H. Funakubo, T. J. Konno, M. Yoshino, and T. Nagasaki
Organizer
The 10th Asian Meeting on Electroceramics-2016 (AMEC-2016)
Place of Presentation
Taipei, Taiwan
Year and Date
2016-12-04 – 2016-12-07
Int'l Joint Research
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[Presentation] Domain Pattern Control in Pb(Zr,Ti)O3 Nanorods by Charge Screening2016
Author(s)
T. Yamada, D. Ito, T. Sluka, N. Setter, O. Sakata, T. Namazu, H. Funakubo, M. Yoshino, and T. Nagasaki
Organizer
The 10th Asian Meeting on Electroceramics-2016 (AMEC-2016)
Place of Presentation
Taipei, Taiwan
Year and Date
2016-12-04 – 2016-12-07
Int'l Joint Research / Invited
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[Presentation] 強誘電体Pb(Zr, Ti)O3ナノロッドの電荷遮蔽によるドメイン制御2016
Author(s)
山田 智明, 伊藤 大介, Tomas Sluka, Nava Setter, 坂田 修身, 生津 資大, 舟窪 浩, 吉野 正人, 長崎 正雅
Organizer
第77回応用物理学会秋季学術講演会
Place of Presentation
新潟市, 朱鷺メッセ
Year and Date
2016-09-13 – 2016-09-16
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