| 研究課題/領域番号 |
17K04983
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
ナノ構造物理
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
籾田 浩義 大阪大学, 産業科学研究所, 助教 (60634889)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2019年度)
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| 配分額 *注記 |
3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2019年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2018年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2017年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
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| キーワード | 第一原理計算 / 圧電体 / ウルツ鉱構造 / ナノ構造 / 物性理論 / 計算物理 / 誘電体物性 / 電子・電気材料 |
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| 研究成果の概要 |
AlNやZnOなどのウルツ鉱構造系物質は産業応用的に重要な圧電体材料であるが、その性能を表す圧電定数がペロフスカイト構造系物質と比較して数桁程度も小さいことがひとつの問題点である。本研究では、第一原理計算を基礎とした計算材料科学の手法を用いて、ウルツ鉱構造ベース圧電体材料の高圧電化のための材料設計ガイドラインを理論的に示した。バルク物質に対しては、一般的に圧電定数と結晶構造パラメータの間に強い関係があることが明らかとなった。また、ナノ構造化された物質では、ナノ構造サイズや歪みによって原子構造・電子状態および圧電性が特異な変化を示すことが明らかとなった。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
圧電材料は電子デバイスやセンサー・アクチュエータなどの電気ー機械エネルギー変換素子として広く産業利用されており、近年では将来のピエゾ発電やピエゾエレクトロニクス素子における材料としての期待も大きい。これらの応用において、ウルツ鉱構造系圧電材料は重要な役割をもつが、その性能指標のひとつである圧電定数を高めるための材料設計指針は明確でないことが大きな問題であった。本研究により、広い物質範囲への適用が可能な高圧電化の材料設計指針のひとつが示され、新規材料開発の加速に資する成果が得られた。材料の圧電性に対する元素置換や原子配列・ナノ構造化に関する理論的理解が進められた。
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