| 研究課題/領域番号 |
21H01620
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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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| 審査区分 |
小区分26020:無機材料および物性関連
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| 研究機関 | 山梨大学 |
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研究代表者 |
和田 智志 山梨大学, 大学院総合研究部, 教授 (60240545)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2023年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2022年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円)
2021年度: 8,060千円 (直接経費: 6,200千円、間接経費: 1,860千円)
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| キーワード | 超強誘電体 / ヘテロエピ界面 / 誘電特性 / DCバイアス依存性フリー / 温度依存性フリー / サイズ効果依存性フリー / 界面構造制御 / DCバイアスフリー誘電特性 / 分極回転機構 / ヘテロエピタキシャル接合 / チタン酸バリウム / ニオブ酸カリウム |
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| 研究開始時の研究の概要 |
強誘電体は自発分極が等価な安定方位を持ち、高DC電場下で自発分極は電場方位に最近接安定方位で固定され誘電特性は減少する。そこで局所内部応力により自発分極を非安定方位で固定することで、高DC電場下でも自発分極はほとんど動かず微小AC電場にのみ応答できる新物質（超強誘電体と命名）を創成する。
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| 研究成果の概要 |
本研究により、2種類の異なる単位格子（ニオブ酸カリウムとチタン酸バリウム）をナノレベルでヘテロエピ接合させ、その界面に大きな構造傾斜領域（SGR）を導入することでその中心対称性を破壊し、しかも強誘電体による本来の自発分極に加えフレクソ効果による電気分極が加わり、より大きな電気分極をSGRに導入できた。これにより、比誘電率が3,000以上と高誘電率を保ちながら、温度依存性フリー（-60 ~ 200℃）でかつDCバイアスフリー（100kV/cm以下）という、従来の強誘電体では実現することのできない誘電特性の実現に成功した。これにより材料科学の分野に超強誘電体という新概念を示した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
学術的には、2種類の異なる単位格子をナノレベルでヘテロエピ接合させ、その界面に大きな構造傾斜領域（SGR）を導入することでその中心対称性を破壊し、しかも強誘電体による本来の自発分極に加えフレクソ効果による電気分極が加わり、より大きな電気分極をSGRに導入することで、従来の強誘電体では実現できない誘電特性を実現できた。この結果、超強誘電体という概念を実証することができ、材料科学の分野に新たなフロンティアを構築できた。また、社会的には高電場下で使用する自動車などの分野でこれまで存在しなかった世界初の高性能誘電材料を創成することができ、我が国の産業発展に貢献できる。
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