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次世代圧電デバイスに向けた単結晶ナノキューブコンポジット三次元配列集積体の開発

研究課題

研究課題/領域番号 17K18418
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 無機材料・物性
無機工業材料
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所

研究代表者

三村 憲一  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (20709555)

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
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2019年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2018年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2017年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワード圧電材料 / ナノ結晶 / ナノキューブ / チタン酸バリウム / ヘテロ界面 / 水熱合成 / ヘテロエピタキシャル界面 / コアシェル構造 / コンポジット構造 / ナノクリスタル / 固溶体 / 圧電体材料 / 誘電体材料 / ナノ材料 / 自己組織化 / セラミックス / 結晶工学 / 誘電体物性
研究成果の概要

IoTなどに使用される次世代の圧電デバイスへの適用を目指し、異種接合界面を系内に導入することにより圧電ナノ材料の特性の飛躍的な向上を目的として、新規圧電体ナノキューブの合成とそれらの集積化および圧電応答特性の評価を行った。水熱反応の最適化を行うことにより、コア部にBaTiO3、シェル部にCaTiO3を有し、それらの界面にヘテロエピタキシャル界面を有するBaTiO3/CaTiO3コンポジット型ナノキューブを合成した。それらの特徴的なナノキューブから圧電応答が確認され、界面の制御等により特性の向上を可能とする技術を得た。

研究成果の学術的意義や社会的意義

これまで、ヘテロ界面が誘電特性や圧電特性を向上させる報告はあったが、合成方法が複雑であり、多段階の反応を必要とし、同時にナノ結晶の形状制御を達成した報告はない。本研究成果では、特殊な原料を用いることなく、1段階で粒子内部にヘテロ界面を導入すると同時に粒子形態の制御を初めて可能とし、ヘテロ界面による特性向上の傾向も得られた。これらの成果は高機能ナノ材料の量産化への一歩として大きな意義を有する。

報告書

(5件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果発表報告書
  • 研究成果

    (4件)

すべて 2023 2020 2019

すべて 学会発表 (2件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件) 産業財産権 (2件)

  • [学会発表] One pot synthesis of dielectric BaTiO3 based nanocubes including hetero-epitaxial interfaces by hydrothermal method2020

    • 著者名/発表者名
      Ken-ichi Mimura, Zheng Liu, Hiroki Itasaka, Kazumi Kato
    • 学会等名
      Electronic Materials and Applications 2020
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 次世代キャパシタデバイスに向けた誘電体ナノクリスタルの開発2020

    • 著者名/発表者名
      三村憲一、板坂浩樹、安井久一、劉崢、加藤一実
    • 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
    • 招待講演
  • [産業財産権] ナノ結晶及びその製造方法2023

    • 発明者名
      三村憲一、劉崢、板坂浩樹、加藤一実
    • 権利者名
      国立研究開発法人産業技術総合研究所
    • 産業財産権種類
      特許
    • 取得年月日
      2023
    • 関連する報告書
      研究成果発表報告書
  • [産業財産権] ナノ結晶及びその製造方法2019

    • 発明者名
      三村憲一、劉崢、板坂浩樹、加藤一実
    • 権利者名
      国立研究開発法人産業技術総合研究所
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2019-179745
    • 出願年月日
      2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2024-03-28  

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