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ペロブルカイト型強誘電体の90°ドメインスイッチングに関する結晶化学的研究

研究課題

研究課題/領域番号 10650663
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 無機材料・物性
研究機関東京工業大学

研究代表者

鶴見 敬章  東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (70188647)

研究分担者 大橋 直樹  東京工業大学, 工学部, 助手 (60251617)
研究期間 (年度) 1998 – 1999
研究課題ステータス 完了 (1999年度)
配分額 *注記
3,600千円 (直接経費: 3,600千円)
1999年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
1998年度: 2,500千円 (直接経費: 2,500千円)
キーワード強誘電体 / ペロブスカイト化合物 / ドメイン構造 / チタン酸鉛 / レーザ干渉計 / 結晶構造 / リートベルト法
研究概要

チタン酸鉛に代表されるペロブスカイト型強誘電体には、180°ドメインと90°ドメインという2種類のドメイン構造が存在する。外部電場により90°ドメインはスイッチングすることができる。このスイッチングは歪みと分極の大きな変化をともなうため、強誘電体材料の応用においてその挙動を明らかにすることは極めて重要である。本研究は、チタン酸鉛およびチタン酸鉛-ジルコン酸鉛固溶体(PZT)を基体とするペロブスカイト型強誘電体について、90°ドメインスイッチングの挙動を支配する結晶化学的因子を明らかにすることを目的として実施された。すなわち、チタン酸鉛にアルカリ土類金属を添加することで結晶格子の正方歪みを制御した試料を作製し、それらについて物性測定と結晶構造解析を行い物性と結晶構造の関係を系統的に調べた。その結果、ドメインスイッチングの容易さを決める抗電界は正方歪みの大きさで支配されるが、ドメインスイッチングの結果として乗じる自発分極は、バリウム、カルシウム、ストロンチウム固溶体で、特にストロンチウム固溶体が非常に大きいことを明らかにした。この原因を解明するため結晶構造解析を行ったところ、ストロンチウム固溶体でチタンイオンの理想位置からの変位が最も大きいことが明らかとなり、自発分極の測定結果を説明することができた。また、PZTにおける90°ドメインスイッチングの動的挙動を、マッハツエンダー型レーザ干渉計により、電界誘起歪みの周波数依存性を測定することで検討した。その結果、90°ドメインスイッチングには速度的限界があり、PZTの場合10kHz程度で圧電定数に緩和現象が生じることが明らかとなった。この手法により、ペロブスカイト型強誘電体の90°ドメインスイッチングの圧電効果への寄与を、結晶格子の圧電効果から分離し、定量的に解析することが可能となった。

報告書

(3件)
  • 1999 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1998 実績報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (15件)

  • [文献書誌] T. Tsurumi: "Domain Contribution in the Electric-Field-Induced Strain of PZT"J. Korean Ceram. Soc.. (in press).

    • 説明
      「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. Tsurumi, N. Ikeda, K. Okamoto and N. Ohashi: "Domain Contribution in the Electric-Field-Induced Strain of PZT Ceramics Measured by a Mach-Zehnder Type Interferometer"Ferroelectrics. 224. 597-604 (2000)

    • 説明
      「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. Tsurumi, Y. Kumano, N. Ikeda, N. Ohashi and O. Fukunaga: "XRD Measurements of 90°Domain Reorientation and Domain Contribution to the Electric-Field-Induced Strain in pZT Ceramics"Key Engineering Materials. 157-158. 73-80 (1999)

    • 説明
      「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] 窪田陽一、大橋直樹、鶴見敬章: "(Pb,R)TiO3(R=Ca,Sr,Ba)のテトラゴナリティーと強誘電性"セラミックス基礎科学討論会 講演要旨集. 28-29 (1999)

    • 説明
      「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. Tsurumi: "Domain Contribution in the Electric-Field-Induced Strain of PZT"J. Korean Ceram. Soc.. (in press).

    • 説明
      「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. Tsurumi, N. Ikeda, K. Okamoto and N. Ohashi: "Domain Contribution in the Electric-Field-Induced Strain of PZT Ceramics Measured by a Mach-Zehnder type Interferometer"Ferroelectrics. 224. 597-604 (2000)

    • 説明
      「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. Tsurumi, Y. Kumano, N. Ikeda, N. Ohashi and O. Fukunaga: "XRD Measurements of 90°Domain Reorientation and Domain Contribution to the Electric-Field-Induced Strain of PZT Ceramics"Key engineering Materials. 157-158. 73-80 (1999)

    • 説明
      「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] Y. Kubota, N. Ohashi and T. Tsurumi N. Ohashi: "Terragonarity and Ferroelectricity of (Pb, R)TiO3(R=Ca, Sr,Ba)"Ceramixs Kiso-kagaku Toron-kai, Ext. Abstract. 28-29 (1999)

    • 説明
      「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.Tsurumi: "Domain Conrtibution in the Electric-Field-Induced Strain of PZT"J. Korean Ceram. Soc.. (in press).

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] T.Tsurumi,N.Ikeda,K.Okamoto and N.Ohashi: "Domain Contribution in the Electric-Field-Induced Strain of PZT Ceramics Measured by a Mach-Zehnder Type Interferometer"Ferroelectrics. 224. 597-604 (2000)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] T.Tsurumi,Y.Kumano,N.Ikeda,N.Ohashi and O.Fukunaga: "XRD Measurements of 90°Domain Reorientation and Domain Contribution to the Electric-Field-Induced Strain in PZT Ceramics"Key Engineering Materials. 157-158. 73-80 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 窪田陽一、大橋直樹、鶴見敬章: "(Pb,R)Tio3 (R=Ca,Sr,Ba) のテトラゴナリティーと強誘電性"セラミックス基礎科学討論会 講演要旨集. 28-29 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Takaaki TSURUMI: "XRD Mesurements of 90° Domain Reorientation and Domain Contribution to the Electric-Field-Induced Strain in PZT Ceramics" Trans.Tech Publications. 73-79 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] Takaaki TSURUMI: "Domain Contribution in the Electric-Field-Induced Strain of PZT" The 3^<rd> International Meeting of Pacific Rim Ceramic Societies. 10-O-2. 189 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] 窪田陽一: "(Pb,R)TiO_3(R=Ca,Sr,Ba)のテトラゴナリティーと強誘電体" セラミックス基礎科学討論会講演要旨集. 28-29 (1999)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書

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公開日: 1998-04-01   更新日: 2016-04-21  

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