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2017 Fiscal Year Annual Research Report

Novel Piezoelectric Mechanism Based on Depolarising Field in Nano-structured Ferroelectrics

Research Project

Project/Area Number 26709047
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

山田 智明  名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (80509349)

Project Period (FY) 2014-04-01 – 2018-03-31
Keywords誘電体 / ナノ構造
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。
最終年度となる平成29年度は、主に、これまでに見出した分極軸が傾斜した正方晶(111)ナノロッドが示す特異な圧電特性の詳細を明らかにするために、実験・理論研究をさらに進めた。代表的な成果として、サイズの異なる(111)ナノロッドを作製し、それらの電界誘起格子歪みを放射光XRDおよび圧電応答顕微鏡で評価した結果、サイズの減少とともに歪みが増大することが明らかとなった。さらに、この増大した電界誘起格子歪みは、電界除去時にただちに元に戻る早い応答成分と、時間をかけて戻る遅い応答成分から成っており、後者は分極傾斜ナノロッドに特有の現象であることが分かった。この遅い応答は、試料を極性溶媒に浸すと早くなることから、分極傾斜ナノロッドで増大した電界誘起格子歪みは、ナノ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実験的に示された。
これまでに得られた成果を総括すると、分極傾斜ナノロッドでは、側面に垂直な反電場によって相が不安定化し、電界印加によって分極方位がロッド長手方向に沿った相に容易に変化(相転移)することで、大きな圧電応答が実現した可能性が高いと考えられる。このように、強誘電体ナノスケール構造では、反電場を利用して相を不安定化させることで、これまでにない新しい圧電メカニズムが創成可能であることが示された。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Causes of Carryover

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Expenditure Plan for Carryover Budget

29年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (9 results)

All 2018 2017 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 1 results)

  • [Int'l Joint Research] スイス連邦工科大学ローザンヌ校EPFL(スイス)

    • Country Name
      SWITZERLAND
    • Counterpart Institution
      スイス連邦工科大学ローザンヌ校EPFL
  • [Journal Article] Influence of Deposition Conditions on Self-assembled Growth of Pb(Zr,Ti)O3 Nanorods by Pulsed Laser Deposition at Elevated Oxygen Pressure2018

    • Author(s)
      K. Okamoto, T. Yamada, J. Yasumoto, K. Nakamura, M. Yoshino, and T. Nagasaki
    • Journal Title

      J. Ceram. Soc. Jpn.

      Volume: 印刷中 Pages: 印刷中

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Charge Screening Strategy for Domain Pattern Control in Nano-scale Ferroelectric Systems2017

    • Author(s)
      T. Yamada, D. Ito, T. Sluka, O. Sakata, H. Tanaka, H. Funakubo, T. Namazu, N. Wakiya, M. Yoshino, T. Nagasaki, and N. Setter
    • Journal Title

      Sci. Rep.

      Volume: 7 Pages: 5236

    • DOI

      10.1038/s41598-017-05475-x

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] 電界下X線回折による(111)正方晶PbZr0.35Ti0.65O3ナノロッドの圧電特性の評価2018

    • Author(s)
      岡本 一輝, 山田 智明, 坂田 修身, 今井 康彦, 吉野 正人, 長崎 正雅
    • Organizer
      第65回応用物理学会春季学術講演会
  • [Presentation] Manipulation of Domain Structure in {100} Tetragonal Pb(Zr, Ti)O3 Nanorods by Charge Screening2017

    • Author(s)
      T. Yamada, D. Ito, T. Sluka, N. Setter, O. Sakata, T. Namazu, H. Funakubo, M. Yoshino, and T. Nagasaki
    • Organizer
      2017 Joint IEEE ISAF-IWATMD-PFM
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Domain Formation in Pb(Zr,Ti)O3 Nanorods driven by Depolarizing Field2017

    • Author(s)
      T. Yamada, D. Ito, T. Sluka, N. Setter, O. Sakata, T. Namazu, H. Funakubo, M. Yoshino, and T. Nagasaki
    • Organizer
      The 8th International Conference on Electroceramics (ICE2017)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Charge Screening-Driven Large Piezoelectric Response in Pb(Zr,Ti)O3 Artificial Superlattice Thin Films2017

    • Author(s)
      T. Yamada, Y. Ebihara, O. Sakata, T. Kiguchi, H. Morioka, M. Yoshino and T. Nagasaki
    • Organizer
      2017 International Forum on Functional Materials (IFFM 2017)
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Domain Pattern Control in Pb(Zr,Ti)O3 Nanorods via Charge Screening Strategy2017

    • Author(s)
      T. Yamada, D. Ito, T. Sluka, O. Sakata, H. Funakubo, T. Namazu, M. Yoshino, T. Nagasaki, and N. Setter
    • Organizer
      The 18th US-Japan Seminar on Dielectric and Piezoelectric Materials
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] (111)正方晶PbZr0.35Ti0.65O3ナノロッドのサイズ制御による圧電特性の増大2017

    • Author(s)
      岡本 一輝, 山田 智明, 坂田 修身, 清水 荘雄, 舟窪 浩, 吉野 正人, 長崎 正雅
    • Organizer
      日本セラミックス協会第37回エレクトロセラミックス研究討論会

URL: 

Published: 2018-12-17  

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