| 研究課題/領域番号 |
13450118
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
電子・電気材料工学
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
中村 僖良 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (00005365)
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| 研究分担者 |
山崎 大輔 東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (20333867)
山田 顕 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (80134021)
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| 研究期間 (年度) |
2001 – 2002
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| 研究課題ステータス |
完了 (2002年度)
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| 配分額 *注記 |
5,500千円 (直接経費: 5,500千円)
2002年度: 5,500千円 (直接経費: 5,500千円)
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| キーワード | ニオブ酸カリウム / 圧電 / 擬立方晶 / 強誘電体 / 電気機械結合係数 / ドメイン / 厚み縦振動 / KNbO_3 |
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| 研究概要 |
本研究の目的は、KNbO_3強誘電結晶のエンジニアド・ドメイン構造ならびにその歪-電界特性を調べ、高い圧電性とドメイン挙動の解明、ドメイン制御法の確立、応用デバイス開発を図ることにある。得られた主な成果を要約する。1.KNbO_3結晶の各種振動モードに対する電気機械結合係数のカット角依存性を解析し、厚み縦振動の電気機械結合係数が既知の圧電材料の中で最大となるカットが存在することを見出した。2.擬立方晶(001)_<pc>カットKNbO_3結晶に電界を印加した時の歪-電界特性を測定し、低電界ではヒステリシスのない線形特性が得られるが、高電界では60°ドメインの発生により歪-電界特性にヒステリシスが生じ、理論よりも非常に大きな歪が発生することがわかった。3.結晶に化学エッチングを施してマイクロクラックを除去することにより60°ドメイン発生がなくなり、高電界までヒステリシスのない歪-電界特性が得られることを見出した。4.KNbO_3結晶を相転移温度以上まで加熱・冷却したときのドメイン構造変化を実験的に調べ、定性的説明を与えた。また、相転移温度以上に加熱処理をした場合に、元のシングルドメイン状態に戻す方法として、応力印加と電界印加を併用する方法を考案し、実験的にこれに成功した。5.KNbO_3(001)_<pc>カット結晶を加熱後電界印加しながら冷却することによりエンジニアド・ドメイン構造を形成させ、圧電特性を調べたところ、圧電性はエンハンスされないがヒステリシスがほとんどなくなることを明らかにした。またそのドメイン構造を調べ、2種類の90°ドメインからなる層状有極性多分域構造が形成されることを初めて明らかにした。6.KNbO_3結晶の高結合カットを応用した超音波トランスデューサを開発し、従来よりも広帯域で低損失な特性が実現できることを実証した。さらに高周波の応用を目指し、KNbO_3薄膜の形成法としてECR-PLD法を開発し、単結晶薄膜の成長に成功した。
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