| 研究課題/領域番号 |
03650573
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| 研究種目 |
一般研究(C)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 研究分野 |
金属材料
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| 研究機関 | 横浜国立大学 |
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研究代表者 |
井口 栄資 横浜国立大学, 工学部・生産工学科, 教授 (60017960)
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| 研究分担者 |
青木 瞭 横浜国立大学, 工学部・生産工学科, 助手 (40107371)
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| 研究期間 (年度) |
1991 – 1993
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| 研究課題ステータス |
完了 (1993年度)
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| 配分額 *注記 |
2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
1993年度: 300千円 (直接経費: 300千円)
1992年度: 300千円 (直接経費: 300千円)
1991年度: 1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
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| キーワード | 遷移金属酸化物 / ポーラロン / 誘電特性 / 直流伝導度 / 電子-フォノン相互作用 / Andersonの引力ポテンシャル / 微小局所格子歪場 / コンデンサー / イオン結合性結晶 / 電子伝導 / ポ-ラロン / ペロヴスカイト構造 / ホッピング・エネルギ- / 誘電正接 / 比誘電率 / 直流伝導率 / SrMnO_3 / 境界層BLコンデンサ- |
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| 研究概要 |
本研究は遷移金属酸化物セラミックスのポーラロンによる電子伝導機構の解明を第一の目的としている。多くの酸化物ではイオンに局在した電子が電子-フォノン相互作用によって、周囲に歪場を形成し、電子がこの歪場を掃引しながらイオン間をホッピングして伝導性を与える。電子と格子歪場の複合体の準粒子がポーラロンである。理論が先行しているポーラロンの研究では実験的解明が要求されている。ポーラロンは有効質量が非常に大きく、易動度が極めて小さく低伝導性が期待できる。一方、電荷を持つポーラロンの運動は双極子モーメントを誘引し、誘電率を増加させる。従って、ポーラロンがキャリアーである酸化物では優れたコンデンサーとなりうる可能性が大きく、この可能性の追求が本研究の第二の目的である。
本研究は誘電特性と直流伝導度の測定による実験と理論計算で構成されている。研究対象とした酸化物のうちLi_xNi_<1-x>O、Li_xCo_<1-x>O、α-Li_xMn_3O_4は典型的なポーラロン伝導現象を示し、これらの実験から不明であったポーラロンに関する重要な物理量が決定された。また理論計算よりLi_xNi_<1-x>O中のポーラロンの安定性が確認され、電子-フォノン相互作用の強さ及び歪場を構成するイオンの微小変位量の算出にも成功した。また、α-Li_xMn_3O_4を除いたこれらの酸化物は、予想されたように高誘電率、低伝導率であったが、コンデンサーに要求される絶縁性からはかけ離れていた。しかし、この問題は既に技術的に確立されている粒界絶縁化処理を施せば十分に解決できるであろう。さらに本研究では酸素欠損状態のSrMnO_<3-x>及びLa_2O_3とMnO_2を添加したSrTiO_3の研究を行ったが、これらの酸化物に関しては本研究の実験ではポーラロン伝導を直接示唆する結果は得られなかった。しかし物理的に非常に重要な誘電特性に関する知見を得た。
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