• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

分極回転:巨大な圧電応答の設計と実現

研究課題

研究課題/領域番号 17H04952
研究種目

若手研究(A)

配分区分補助金
研究分野 無機材料・物性
研究機関九州大学

研究代表者

北條 元  九州大学, 総合理工学研究院, 准教授 (90611369)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
24,310千円 (直接経費: 18,700千円、間接経費: 5,610千円)
2019年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2018年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2017年度: 13,780千円 (直接経費: 10,600千円、間接経費: 3,180千円)
キーワード非鉛圧電体 / 分極回転 / マルチフェロイック / 圧電体 / 透過型電子顕微鏡 / ドメイン壁 / 強誘電体 / 薄膜
研究成果の概要

本研究では、「分極回転」機構に基づいた圧電体材料の設計を行った。その結果、非鉛圧電体であるBiFe1-xGaxO3薄膜について「分極回転」の効果を効果的に利用できるように薄膜の配向を工夫することで、圧電特性を向上させることに成功した。一方、本研究を進める過程で、BiFe1-xCoxO3薄膜が室温で強誘電性に加えて、弱強磁性を示すことを見出した。強誘電性秩序により発生する電気分極と弱強磁性には相関が存在することを確認し、さらに電場による磁化反転を実証することに成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

非鉛圧電体であるBiFe1-xGaxO3薄膜について「分極回転」の効果を効果的に利用できるような配向制御をすることで、圧電特性を向上させることに成功した。分極回転という圧電体の材料設計指針を実証できた点で非常に重要な成果である。また、マルチフェロイック特性を有したBiFe0.9Co0.1O3薄膜については、室温での電場による磁化反転を実証できた。この成果により、電場により制御可能な省電力の磁気メモリ実現の路が拓かれたと考えている。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 3件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 6件、 招待講演 5件)

  • [雑誌論文] Modulating the Structure and Magnetic Properties of ε-Fe2O3Nanoparticles via Electrochemical Li+ Insertion2020

    • 著者名/発表者名
      Sou Yasuhra, Yosuke Hamasaki, Tsukasa Katayama, Takahiro Ao, Yoshiyuki Inaguma, Hajime Hojo, Maarit Karppinen, Anish Philip, Shintaro Yasui, and Mitsuru Itoh
    • 雑誌名

      Inorganic Chemistry

      巻: 59 号: 7 ページ: 4357-4365

    • DOI

      10.1021/acs.inorgchem.9b03302

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Sodium titanium oxide bronze nanoparticles synthesized via concurrent reduction and Na+-doping into TiO2(B)2019

    • 著者名/発表者名
      George Hasegawa,* Moeko Tanaka, Junie Jhon M. Vequizo, Akira Yamakata, Hajime Hojo, Makoto Kobayashi, Masato Kakihana, Miki Inada, Hirofumi Akamatsu, Katsuro Hayashi*
    • 雑誌名

      Nanoscale

      巻: in press 号: 3 ページ: 1442-1450

    • DOI

      10.1039/c8nr08372j

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Large Negative Thermal Expansion Induced by Synergistic Effects of Ferroelectrostriction and Spin Crossover in PbTiO3-Based Perovskites2019

    • 著者名/発表者名
      Z. Pan, J. Chen, R. Yu, L. Patra, P. Ravindran, A. Sanson, R. Milazzo, A. Carnera, L. Hu, L. Wang, H. Yamamoto, Y. Ren, Q. Huang, Y. Sakai, T. Nishikubo, T. Ogata, X. Fan, Y. Li, G. Li, H. Hojo, M. Azuma, X. Xing
    • 雑誌名

      Chem. Mater.

      巻: 31 号: 4 ページ: 1296-1303

    • DOI

      10.1021/acs.chemmater.8b04266

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Enhanced Negative Thermal Expansion Induced by Simultaneous Charge Transfer and Polar-Nonpolar Transitions2019

    • 著者名/発表者名
      Takumi Nishikubo, Yuki Sakai, Kengo Oka, Tetsu Watanuki, Akihiko Machida, Masaichiro Mizumaki, Koki Maebayashi, Takashi Imai, Takahiro Ogata, Keisuke Yokoyama, Yoichi Okimoto, Shin-ya Koshihara, Hajime Hojo, Takashi Mizokawa and Masaki Azuma
    • 雑誌名

      J. Am. Chem. Soc.

      巻: 141 号: 49 ページ: 19397-19403

    • DOI

      10.1021/jacs.9b10336

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Direct Observation of Magnetization Reversal by Electric Field at Room Temperature in Co-Substituted Bismuth Ferrite Thin Film2019

    • 著者名/発表者名
      Shimizu Keisuke、Kawabe Ryo、Hojo Hajime、Shimizu Haruki、Yamamoto Hajime、Katsumata Marin、Shigematsu Kei、Mibu Ko、Kumagai Yu、Oba Fumiyasu、Azuma Masaki
    • 雑誌名

      Nano Letters

      巻: 19 号: 3 ページ: 1767-1773

    • DOI

      10.1021/acs.nanolett.8b04765

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Room temperature ferromagnetism in BiFe1-xMnxO3 thin film induced by spin-structure manipulation2018

    • 著者名/発表者名
      Kei Shigematsu, Takeshi Asakura, Hajime Yamamoto, Keisuke Shimizu, Marin Katsumata, Haruki Shimizu, Yuki Sakai, Hajime Hojo, Ko Mibu, and Masaki Azuma
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Lett.

      巻: 109 号: 19 ページ: 192905-192905

    • DOI

      10.1063/1.5024710

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of Bismuth Ferrite as a Piezoelectric and Multiferroic material2018

    • 著者名/発表者名
      H. Hojo, K. Oka, K. Shimizu, H. Yamamoto, R. Kawabe, and M. Azuma
    • 雑誌名

      Adv. Mater.

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] ε-Fe2O3ナノ粒子へのLi+挿入とその挿入課程の調査2020

    • 著者名/発表者名
      安原颯、濵嵜容丞、阿尾貴博、稲熊宜之、北條元、安井伸太郎、伊藤満
    • 学会等名
      第67回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Reversible phase transition and irreversible topochemical reaction in a perovskite-type CuNbO32019

    • 著者名/発表者名
      M. Fukuda, I. Yamada, H. Murata, H. Hojo, K. Tanaka, and K. Fujita
    • 学会等名
      The 11th International Conference on the Science and Technology for Advanced Ceramics(STAC-11)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Polarization rotation as the origin of enhanced piezoelectric response in BiFe1-xCoxO3 and BiFe1-xGaxO3 thin films2019

    • 著者名/発表者名
      H. Hojo, K. Shimizu, M. Azuma
    • 学会等名
      Asia-Pacific PFM 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Magnetization Reversal by Electric Field at Room Temperature in BiFe0.9Co0.1O3 Epitaxial Thin Film2019

    • 著者名/発表者名
      H. Hojo, K. Shimizu, R. Kawabe, H. Yamamoto, H. Shimizu, M. Katsumata, K. Mibu, M. Azuma
    • 学会等名
      26TH INTERNATIONAL WORKSHOP ON OXIDE ELECTRONIcs (iWOE 26)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ε-Fe2O3ナノ粒子へのLi+挿入とその磁気物性2019

    • 著者名/発表者名
      安原颯、濵嵜容丞、阿尾貴博、北條元、安井伸太郎、伊藤満
    • 学会等名
      強的秩序とその操作に関する研究グループ第9回研究会 (若手夏の学校)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] BiFe1-xCoxO3エピタキシャル薄膜における室温での電場印加磁化反転2019

    • 著者名/発表者名
      北條元、清水啓佑、川邉諒、壬生攻、東正樹
    • 学会等名
      強的秩序とその操作に関する研究グループ第9回研究会 (若手夏の学校)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 電気化学的手法によりLi挿入したε-Fe2O3ナノ粒子の磁性2019

    • 著者名/発表者名
      安原颯、濵嵜容丞、阿尾貴博、稲熊宜之、北條元、安井伸太郎、伊藤満
    • 学会等名
      第80回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Co置換によるBiFeO3の圧電・マルチフェロイック特性制御2019

    • 著者名/発表者名
      北條元、清水啓佑、川邉諒、山本孟、壬生攻、東正樹
    • 学会等名
      強誘電体関連物質の機能発現に関する構造科学の新展開
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Co置換BiFeO3薄膜における電場による面外磁化の反転2018

    • 著者名/発表者名
      清水 啓佑、川邊 諒、北條 元、山本 孟、壬生 攻、東 正樹
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春期学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Co置換によるBiFeO3の圧電特性・マルチフェロイック特性制御2018

    • 著者名/発表者名
      北條 元
    • 学会等名
      東京工業大学、第70回フロンティア材料研究所講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Co置換BiFeO3薄膜における電場印加による磁化反転2018

    • 著者名/発表者名
      北條 元
    • 学会等名
      第28回日本MRS年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Structural and Magnetic Evolution of Co Substituted BiFeO32018

    • 著者名/発表者名
      Hajime Hojo
    • 学会等名
      Key Laboratory of Extreme Conditions Physics, CAS, Young Academic Forum(36)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Enhanced Piezoelectric Response Due to Polarization Rotation in Co-substituted BiFeO3 Epitaxial Thin Films2017

    • 著者名/発表者名
      K. Shimizu, H. Hojo, Y. Ikuhara, M. Azuma
    • 学会等名
      IEEE ISAF-IWATMD-PFM
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Enhanced piezoelectric response due to polarization rotation in cobalt-substituted BiFeO3 epitaxial thin films2017

    • 著者名/発表者名
      K. Shimizu, H. Hojo, Y. Ikuhara, M. Azuma
    • 学会等名
      JSPM international Conference on Powder and Powder Metallurgy 60th Anniversary
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Polarization rotation in BiFe1-xCoxO3 and BiFe1-xGaxO3 epitaxial thin films2017

    • 著者名/発表者名
      K. Shimizu, H. Hojo, M. Azuma
    • 学会等名
      The 2nd International Symposium on Negative Thermal Expansion and Related Materials
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会

URL: 

公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi