• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

チタン酸バリウムナノ粒子におけるサイズ効果の解明

Research Project

Project/Area Number 06J05703
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Inorganic materials/Physical properties
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

保科 拓也  Tokyo Institute of Technology, 大学院・理工学研究科, 特別研究員(PD)

Project Period (FY) 2006 – 2007
Project Status Completed (Fiscal Year 2007)
Budget Amount *help
¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Fiscal Year 2007: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2006: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywordsチタン酸バリウム / サイズ効果 / ナノ粒子 / 強誘電体 / 誘電特性 / 表面構造 / 粒子構造 / 相転移 / 格子振動解析 / 結晶構造解析
Research Abstract

本研究は,チタン酸バリウム(BaTiO_3)ナノ粒子の誘電特性が粒子サイズによって変化する現象,いわゆるサイズ効果を解明するために行なった。まず,シュウ酸塩の2段階熱分解法という方法によって,不純物や欠陥濃度が極めて低いBaTiO_3ナノ粒子を作製し,誘電率の粒子サイズ依存性について検討した。その結果,粒子径140nm付近で比誘電率が約5,000という極大値を示すことを見出した。この理由を明らかにするために,BaTiO_3ナノ粒子が持つ粒子複合構造に着目した。高輝度放射光X線回折によって得られたBaTiO_3ナノ粒子の回折パターンについて精密解析を行なった結果,BaTiO_3ナノ粒子が内部正方晶層(バルク層),格子歪の傾斜層(Gradient-Lattice-Strain Layer,GLSL),表面立方晶層の3層構造で構成されることが明らかになった。このGLSLは正方晶から立方晶へ連続的に構造が変わる層で両者の相転移の過渡的な構造を反映し,結晶内ポテンシャルの平坦化により極めて高い誘電率を有すると推定される。一方,表面層は低誘電率の常誘電層であると考えられる。これら3層の誘電率を仮定し粒子全体の誘電率をシミュレーションした結果,粒子径140nmにおいて誘電率が極大を生じる現象を再現することができた。さらに,微粒子の誘電率は,表面立方晶層およびGLSL層の厚みにより支配され,立方晶層が厚い場合には,誘電率は粒子径の減少とともに単調に減少することが明らかとなった。GLSLの存在を考慮した複合構造モデルに基づくと,強誘電体微粒子の臨界径,誘電率の粒子サイズ依存性,誘電率の温度依存性,キュリー点の粒子サイズ依存性などの現象が一般的に説明でき,これまで不明であった強誘電体微粒子のサイズ効果が本研究により明らかになったといえる。

Report

(2 results)
  • 2007 Annual Research Report
  • 2006 Annual Research Report
  • Research Products

    (16 results)

All 2008 2007 2006

All Journal Article (8 results) (of which Peer Reviewed: 5 results) Presentation (8 results)

  • [Journal Article] Particle Size and Temperature Dependence of THz-region Dielectric Properties for BaTiO_3 Nanoparticles2007

    • Author(s)
      T. Hoshina, H. Yasuno, H. Kakemoto, T. Tsurumi, S. Wada
    • Journal Title

      Ferroelectrics 353

      Pages: 55-62

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Dielectric Measurement for Barium Titanate Nanoparticles using Far Infrared Reflection Method2007

    • Author(s)
      T. Hoshina, H. Kakemoto, T. Tsurumi, S. Wada
    • Journal Title

      Key Engineering Materials 350

      Pages: 47-50

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Size Dependence of THz-region Dielectric Properties for Barium Titanate Fine Particles2007

    • Author(s)
      S. Wada, H. Yasuno, T. Hoshina, H. Kakemoto, Y. Kameshima, T. Tsurumi, T. Shimada
    • Journal Title

      Journal of Electroceramics (インターネット版)

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Origin of Ultrahigh Dielectric Constants for Barium Titanate Nanoparticles2007

    • Author(s)
      S. Wada, T. Hoshina, K. Takizawa, M. Ohishi, H. Yasuno, H. Kakemoto, T. Tsurumi, C. Morivoshi, Y. Kuroiwa
    • Journal Title

      Journal of Korean Physical Society 51

      Pages: 878-881

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Ultrawide range dielectric spectroscopy of BaTiO_3-based perovskite dielectrics2007

    • Author(s)
      T. Tsurumi, J. LI, T. Hoshina, H. Kakemoto, M. Nakada, J. Akedo
    • Journal Title

      Applied Physics Letters 91

      Pages: 182905-182907

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Size and Temperature Induced Phase Transition Behaviors of Barium Titanate Nanoparticles2006

    • Author(s)
      T.Hoshina, H.Kakemoto, T.Tsurumi, M.Yashima, S.Wada
    • Journal Title

      Journal ofApplied Physics 99

      Pages: 54311-54318

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Evaluation and Statistical Analysis of Dielectric Permittivity of BaTiO_3 Powders2006

    • Author(s)
      T.Tsurumi, T.Sekine, H.Kakemoto, T.Hoshina, S.-M.Nam, H.Yasuno, S.Wada
    • Journal Title

      Journal of the American Ceramic Society 89

      Pages: 1337-1341

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Phase Transition Behaviors of Barium Titanate Nanoparticles2006

    • Author(s)
      T.Hoshina, H.Kakemoto, T.Tsurumi, M.Yashima, Y.Kuroiwa, S.Wada
    • Journal Title

      Key Engineering Materials 320

      Pages: 131-134

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Presentation] チタン酸バリウムセラミックスにおける誘電特性のドメイ7サイズ依存性2008

    • Author(s)
      保科 拓也, 滝沢 佳世, 李 建永, 掛本 博文, 鶴見 敬章
    • Organizer
      日本セラミックス協会2008年年会
    • Place of Presentation
      千葉
    • Year and Date
      2008-03-27
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] 新規誘電率測定法によるチタン酸バリウム微粒子の誘電特性評価2008

    • Author(s)
      保科 拓也, 長田 勝士, 掛本 博文, 鶴見 敬章
    • Organizer
      日本セラミックス協会2008年年会
    • Place of Presentation
      新潟
    • Year and Date
      2008-03-20
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] Composite Structure and Size Effect of Barium Titanate Fine Particles2007

    • Author(s)
      T. Hoshina, S. Wada, Y. Kuroiwa, H. Kakemoto, T. Tsurumi
    • Organizer
      13th US-Japan Seminar on Dielectric and Piezoelectric Ceramics
    • Place of Presentation
      Awajishima,Japan
    • Year and Date
      2007-11-07
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] Complex Structure and Size Effect of Barium Titanate Nanoparticles2007

    • Author(s)
      T. Hoshina, S. Wada, H. Kakemoto, T. Tsurumi
    • Organizer
      Composites at Lake Louis
    • Place of Presentation
      Lake Louise,Canada
    • Year and Date
      2007-10-30
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] Ba_<0.5>Sr_<0.5>TiO_3超薄膜の電気特性評価と電極界面におけるショットキー毛デルの構築2007

    • Author(s)
      保科 拓也, 松尾 孝敏, 和田 智志, 掛本 博文, 鶴見 敬章
    • Organizer
      日本セラミックス協会第20回秋季シンポジウム
    • Place of Presentation
      愛知
    • Year and Date
      2007-09-14
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] 強誘電体微粒子におけるナノ粒子構造の解析2007

    • Author(s)
      保科 拓也, 和田 智志, 黒岩 芳弘, 掛本 博文, 鶴見 敬章
    • Organizer
      日本セラミックス協会第20回秋季シンポジウム
    • Place of Presentation
      愛知
    • Year and Date
      2007-09-12
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] Complex Structure and Size Effect of Barium Titanate Fine particles2007

    • Author(s)
      T. Hoshina, S. Wada, H. Kakemoto, T. Tsurumi
    • Organizer
      EMF-2007
    • Place of Presentation
      Bled,Slovenia
    • Year and Date
      2007-09-03
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] Composite Structure and Size Effect of Barium Titanate Nanoparticles2007

    • Author(s)
      T. Hoshina, S. Wada, Y. Kuroiwa, H. Kakemoto, T. Tsurumi
    • Organizer
      ISAF-2007
    • Place of Presentation
      Nara,Japan
    • Year and Date
      2007-05-28
    • Related Report
      2007 Annual Research Report

URL: 

Published: 2006-04-01   Modified: 2024-03-26  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi