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ナノ構造透明チタン酸バリウムセラミックスの合成と新機能電子・光学物性の創製

研究課題

研究課題/領域番号 09305043
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 無機材料・物性
研究機関東京大学

研究代表者

桑原 誠  東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (40039136)

研究分担者 松田 弘文  東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (00282690)
宮澤 薫一  東京大学, 大学院・工学系研究科, 講師 (60182010)
研究期間 (年度) 1997 – 1999
研究課題ステータス 完了 (1999年度)
配分額 *注記
35,600千円 (直接経費: 35,600千円)
1999年度: 7,400千円 (直接経費: 7,400千円)
1998年度: 11,400千円 (直接経費: 11,400千円)
1997年度: 16,800千円 (直接経費: 16,800千円)
キーワードチタン酸バリウム / ゾルーゲル法 / ナノ構造透明結晶性ゲル / 透光性セラミックス / 強誘電特性 / 光学特性 / 細孔分布 / 粒子サイズ効果 / 高密度ゾルーゲル法 / 金属アルコキシド / 透明ゲル / ナノ結晶 / 低温合成 / 強誘電体 / ゾルゲル法 / ナノ構造透明セラミックス / サイズ効果 / モノリシックゲル / バンドギャップ
研究概要

本研究課題で得られた成果の概要を以下に記す。
1)透明結晶性BaTiO_3モノリシックゲルの合成: 研究代表者らが開発した1.0mol/L Ba,Tiアルコキシドの水蒸気加水分解による高濃度ゾルーゲル法により、透明かつ結晶性のBaTiO_3モノリシックゲルの合成に初めて成功した。0℃での加水分解における添加水量に対するゲルの結晶化度及びポア構造の変化について、詳細な実験を行いその挙動を定量的に説明した。
2)BaTiO_3ゲルの結晶化過程の解明: 高濃度Ba,Ti前駆体溶液の加水分解によるBaTiO_3結晶の生成過程を、FT-IR,DTA-TG,XRD,TEMにより定量的に明らかにした。添加水量とエージング時間が十分であれば前駆体からBaTiO_3ナノ結晶が直接生成することを明らかにした。
3)透明BaTiO_3ゲルの細孔分布と光学的特性: N_2ガス細孔分布測定装置を用い、透明BaTiO_3ゲルは3-10nmのシャープな細孔分布を持ち、また光学的吸収端の測定からBaTiO_3ナノ結晶のバンドギャップはサイズ効果により増大していることを明らかにした。
4)透光性BaTiO_3セラミックスの合成: 透明BaTiO_3ゲルを焼成すると、大部分は不透明のセラミックスになったが、特定のポア構造を持つゲルのみは1100℃の焼成で透光性セラミックスになることを見出した。このゲルは低温から緻密化を示し、通常のゲルとは全く異なる焼結挙動を示すことが判明し、その現象は乾燥ゲル中のポアサイズと量に直接関係していることを明らかにした。
5)透光性BaTiO_3セラミックスの誘電特性及び光学的特性: 本研究で合成された透光性BaTiO_3セラミックス(0.5-1μm)は明確なD-Eヒステレシス曲線を描き、強誘電性を示すことを確認した。本実験では、粒径0.01μm以下の透明セラミックスを得ることはできなかったのでサイズ効果についての詳細な情報を得るには至らなかった。

報告書

(4件)
  • 1999 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1998 実績報告書
  • 1997 実績報告書
  • 研究成果

    (39件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (39件)

  • [文献書誌] H.Shimooka,K.Yamada,S.Takahashi,M.Kuwabara: "Preparation of Transparent,Partially-Crystallized BaTiO_3 Monolithic Xerogels by Sol-Gel Processing"J.Sol-Gel Sci.and Technology. 13. 873-876 (1998)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Matsuda,M.Kuwabara,et al.: "Optical Absorption in Sol-Gel-Derived Crystalline Barium Titanium Fine Particles"J.Am.Ceram.Soc.. 81. 3010-3012 (1998)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Matsuda,T.Kobayashi,M.Kuwabara: "Structural Effects on Optical Properties of Sol-Gel Derived Transparent Monolithic BaTiO_3 Gel"Publ.Ceram.Soc.Jpn.. 1. 3-8 (1999)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Matsuda,T.Kobayashi,H.Shiibashi,M.Kuwabara: "Optical Properties of Crystalline Gels of Barium Titanate System"Publ.Ceram.Soc.Jpn.. 5. 23-26 (1999)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Kobayashi,H.Matsuda,M.Kuwabara: "Shift of Optical Absorption Edge in Sol-Gel Derived Transparent BaTiO_3 Gels during Aging"J.Sol-Gel Sci.and Technology. 16. 165-171 (1999)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Shimooka,S.Kohiki,T.Kobayashi,M.Kuwabara: "Preparation of Translucent Barium Titanate Ceramics from Sol-Gel-Derived Transparent Monolithic Gels"J.Mater.Chem.. 10. 1511-1512 (2000)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Kuwabara, H.Matsuda, Y.Ohba: "PTCR-Type (Ba, S) TiO_3 Varistors by Single-Step Firing in Air"Ceram. Trans.. 88. 251-261 (1998)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Kuwabara, H.Matsuda and K.Hamamoto: "Pole of Spontaneous Polarization in the Grain Boundary Properties in Barium Titanate Ceramics"Proc.of US-Japan Workshop on Elect.Active.Ceram.Interfaces. 129-132 (1998)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Kuwabara: "Grain-Boundary Electronic Properties in Semiconducting Barium Titanate Ceramics"Proc.CIMTEC '98. 125-133 (1998)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Shimooka, K.Yamada, S.Takahashi, M.Kuwabara: "Preparation of Transparent, Partially-Crystallized BaTiO_3 Monolithic Xerogels by Sol-Gel Processing"J.Sol-Gel Sci. and Technology. 13. 873-876 (1998)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Kuwabara: "Domain-Wall Motion under Mechanical Stresses and Giant Piezoresistivity in Thin Barium Titanate Ceramic Bars"Proc.4th ICIM. 5-7 (1998)

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    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Matsuda, M.Kuwabara, et al.: "Optical Absorption in Sol-Gel-Derived Crystalline Barium Titanium Fine Particles"J.Am.Ceram.Soc.. 81. 3010-3012 (1998)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Matsuda, T.Kobayashi, M.Kuwabara, et al.: "Structural Effects on Optical Properties of Sol-Gel Derived Transparent Monolithic BaTiO_3 Gel"Publ.Ceram.Soc.Jpn.. 1. 3-8 (1999)

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    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Kuwabara, H.Matsuda, and Y.Ohba: "Varistor Characteristics in PTCR-Type (Ba, Sr)TiO_3 Ceramics Prepared by Single-Step Firing in Air"J.Mater.Sci.. 34. 2635-2639 (1999)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Matsuda, T.Kobayashi, H.Shiibashi, M.Kuwabara: "Optical Properties of Crystalline Gels of Barium Titanate System"Publ.Ceram.Soc.Jpn.. 5. 23-26 (1999)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Kobayashi, H.Matsuda, M.Kuwabara: "Shift of Optical Absorption Edge in Sol-Gel Derived Transparent BaTiO_3 Gels during Aging"J.Sol-Gel Sci. and Technology. 16. 165-171 (1999)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Kuwabara, H.Matsuda, K.Hamamoto: "Giant Piezoresistive Effects in Single Grain Boundaries of Semiconducting Barium Titanate Ceramics"J.Electroceramics. 4. 99-103 (1999)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Kuwabara, K.Hamamoto: "Domain-Wall Motion under Mechanical Stresses and Giant Piezoresistivity in Thin Barium Titanate Ceramic Bars"J.Int elligent Mater.Sys. and Structures. 10. 434-438 (1999)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Hamamoto, H.Matsuda, K.Miyazawa, M.Kuwabara: "Piezoresistance in Thin BaTiO_3 Ceramic Bars and Their Applications"Proc.9th US-Japan Seminar on Diele. & Piezoelectric Ceramics. 441-444 (1999)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Matsuda, N.Kobayashi, T.Kobayashi, K.Miyazawa M.Kuwabara: "Room-Temperature Synthesis of Crystalline Barium Titanate Thin Films by High-Concentration Sol-Gel Method"J.Non-Cryst. Solids. 271. 162-166 (2000)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Miyazawa, M.Kuwabara: "Low Temperature Fabrication of PZT thin Films"Trans.Mater.Res.Soc.Jpn.. 25. 189-192 (2000)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Matsuda, T. Mizushima, M. Kuwabara: "Low-Temperature Synthesis and Electrical Properties of Semiconducting BaTiO_3 Ceramics by the Sol-Gel Method with High Concentration Alkoxide Solutions"J. Ceram. Soc. Jpn.. 107・3. 290-292 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] H. Matsuda, T. Kobayashi, H. Shiibashi,M.Kuwabara: "Optical Properties of Crystalline Gels of Barium Titanate System"Publ. Ceram. Soc. Jpn.. 5. 23-26 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] H. Shiibashi, H. Matauda, M. Kuwabara: "Low Temperature Preparation of (Ba,Sr)TiO_3 Perovskite Phase by Sol-Gel Method"J. Sol-Gel Sci. and Technology. 16・1/2. 129-134 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] T. Kobayashi, H. Matsuda, M. Kuwabara: "Shift of Optical Absorption Edge in Sol-Gel Derived Transparent BaTiO_3 Gels during Aging"J. Sol-Gel Sci. and Technology. 16・1/2. 165-172 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 桑原 誠: "透明な機能性セラミックス"まてりあ. 39・2. 79-83 (2000)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] H. Matsuda, N. Kobayashi, T. Kobayashi, K. Miyazawa, M. Kuwabara: "Room-Temperature Synthesis of Crystalline Barium Titanate thin Films by High-Concentration Sol-Gel Method"J. Non-Cryst. Solids. (in press). (2000)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] H.Matsuda, M.Kuwabara, K.Yamada, H.Shimooka, et al.: "Optical Absorption in Sol-Gel-Derived Crystalline Barium Titanium Fine Particles" J.Am.Ceram.Soc.81・11. 3010-3012 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] H.Shimooka, K.Yamada, S.Takahashi, M.kuwabara: "Preparation of Transparent, Partially-Crystalliged BaTiO_3 Mondithic Xerogels" J. Sol-Gel Sci. and Technology. 13・. 873-876 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] H.Matsuda, T.Kobayashi, M.Kuwabara, et al.: "Structural Effectson Optical Properties of Sol-Gel Derived Transparent Monolithic BaTiO_3 Gel." Publ. Ceram. Soc. Jpn.1・. 3-8 (1999)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] T.Kobayashi, H.Matsuda, M.Kuwabara: "Shift of Optical Absorption Edge in Sol-Gel Derived Trans parent BaTiO_3 Gels during Aging" J. Sol-Gel Sci. and Technology. accepted

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] 桑原 誠: "チタン酸バリウム一体型乾燥透明ゲル" 工業材料. 46・6. 118-121 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] 桑原 誠: "ゾルゲル法によるチタン酸バリウム透明,結晶性モノリシッフゲルの合成" ニューセラミックス. 11・6. 25-30 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] M.Kuwabara, H.Matsuda, K.Hamamoto: "Differential Negative Resistance and Piezoresistivity in thin Semiconducting BaTiO_3 Ceramic Bars" J.Am.Ceram.Soc.80・10. 1881-1884 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] M.Kuwabara, N.Kurata E.Matsuyama: "Shift of the Curie Point of Barium Titanate Ceramics with Sintering Temperature" J.Am.Ceram.Soc.81・7. 2590-2596 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] Matuda, K.Hamamoto M.Kuwabara: "Stress Induced Resistivity Anomoly in Semiconducting BaTiO_3 Ceramic Wire" J.Am.Ceram.Soc.80・1. 229-232 (1998)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] H.Shimooka, T.Miyabe, M.Kuwabara, et al.: "Synthesis and Densification of Transparent,Partilly-Crystallized BaTiO_3 Monolithic Gels Sol-Gel Method" Proc.of Sol-Gel Workshop. (印刷中).

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] H.Matsuda, T.Kobayashi, M.Kuwabara, et al.: "Structural Effects on Optical Properties of Sol-Gel Derived Transparent Monolithic BaTiO_3 Gel" Proc.of Electroceramics in Japan. (印刷中).

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] 下岡弘和, 桑原誠: "ゾルゲル法によるチタン酸バリウムモノリシックゲルの局所構造と室温結晶化機構" J.Ceram.Soc.Jpn.105・9. 811-814 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書

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公開日: 1997-04-01   更新日: 2016-04-21  

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