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強誘電体セラミックスの性質の一つで、最近見出されたものに光歪効果(Photoristrictive Effect)がある。これまで知られていた光起電力効果(Photovoltalic Effect:光エネルギー→電気エネルギー)と圧電効果(Piezoelectric Effect:電気エネルギー→力学エネルギー)が複合した現象である。光エネルギーを力学エネルギーに直接変換するこのような現象は、従来の物質には見られないもので、光モーターなど光駆動デバイスへの幅広い応用が注目されている。しかし、歪み速度が小さい、歪み量が小さい、駆動光が紫外線に限定されるなど、実用化に際しての障害がある。
そこで、本研究では光歪みを示すPLZTセラミックスをまず、PLZT-PZT傾斜機能化し、さらにPZT側から選択的還元することによって二重に傾斜機能を持たせ、高い光歪みを得ることにより、歪み速度と歪み量の向上を試みた。その結果、選択的還元処理により、全体の電気機械結合係数を向上させ、そして熱歪みにより電気→力学エネルギー変換能を向上させることが出来た。これは、電気伝導率の傾斜を持たせることで光→電気エネルギー変換能(特に応答速度)が改善されたものと考えられる。さらに、PLZT-PZT傾斜機能化により、透光性を失わずに光起電力を発生することができた。今後、電気伝導率(又は強誘電体-伝導体)の傾斜プロファイルがどのような条件のとき、エネルギー変換機能が最適化するかを検討したい。
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