2020 Fiscal Year Annual Research Report
Systematic studies on ferroelectricity and charge domain structures of ferroelectric layered oxyhalides
Publicly Offered Research
| Project Area | Synthesis of Mixed Anion Compounds toward Novel Functionalities |
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| Project/Area Number |
19H04704
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| Research Institution | Osaka Prefecture University |
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Principal Investigator |
石井 悠衣 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50708013)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 強誘電体 / 強誘電ドメイン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本課題が注目するBi4NbO8X(X=Cl,Br)は、共に1100 K程度で高温相から中間相へ構造相転移し、最終的に765 Kと588 Kでそれぞれ強誘電相転移することが知られている。この強誘電性の発現や構造相転移に伴う微細構造の発達と、高い光触媒活性の関連が議論されているが、報告されている強誘電相の空間群には不明な点が多い。本研究では、まずこれらの物質に対して電子回折を行い、強誘電相の空間群を明らかにすることを目的とした。その上で、Bi4NbO8X (X=Cl,Br) が示すドメイン構造や結晶構造の解明を目的とした。
観察用試料は、FIB法によって作製した。電子回折実験により得られた消滅則から、空間群は過去の報告と異なることを見出し、それぞれに対する空間群を特定した。X=Brに対する暗視野像からは、本系には幅100 nm前後の強弾性ドメインが発達していることが明らかになった。またHAADF-STEMおよびABF-STEM観察結果の解析から、本系の強誘電性が、報告されているBiO層の歪みではなく、NbO6八面体中のNb原子のオフセンターであることが明らかになった。さらに、このNb原子のオフセンターは、頂点Oに向かうものではなく、O原子-O原子間の隙間に向かうものであることも明らかになった。酸素8面体をベースとする強誘電体では、中心金属原子は頂点酸素方向にシフトすることが多く、構造相転移の観点から興味深い。現在、これらの結果から予想される構造モデルを用いて、放射光粉末X線回折および粉末中性子回折による結晶構造解析を進めるとともに、電子状態の観点からも本系の構造相転移の特徴の解明に取り組んでいる。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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