1998 年度実績報告書

ナノ構造透明チタン酸バリウムセラミックスの合成と新機能電子・光学物性の創製

研究課題

研究課題/領域番号	09305043
研究機関	東京大学
研究代表者	桑原誠東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (40039136)
研究分担者	松田弘文東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (00282690)
キーワード	チタン酸バリウム / ゾルゲル法 / ナノ構造透明セラミックス / 光学特性 / サイズ効果 / モノリシックゲル / 細孔分布 / バンドギャップ
研究概要	本研究は、独自に開発した高濃度金属アルコキシドゾルゲル法により平均粒径0.1μm以下の新規電子・光学的物性を示すナノ構造透明BaTiO_3セラミックスを低温合成する方法を確立することを目的としており、昨年度までの研究において、90℃以下の温度で10-20nmの粒子から成る高密度、透明、結晶性BaTiO_3モノリシックゲルを合成する方法を確立した。その成果を基に本年度は以下の成果を得た。 1) 高密度透明BaTiO_3ゲルの結晶化過程: 1.0mol/LのBa,Ti前駆体溶液を水蒸気で加水分解し、30-50℃でエージングするとモノリシックゲルが生成する。このゲルのエージング時間に対する光吸収端エネルギーの変化を求め、ゲルはエージング時間と共に非晶質の状態から結晶化が進み、50℃のエージングでは約40時間で結晶化挙動は飽和することが分かった。このときの吸収端は約3.3eV程度でBaTiO_3の吸収端3.1eVよりかなり大きく、この差についてサイズ効果も含めて現在検討中である。 2) 透明BaTiO_3乾燥ゲルの細孔分布測定: これまでに得られた透明乾燥ゲルは700℃以上の温度で焼成すると不透明化した。この不透明化の原因を探るために乾燥ゲルの細孔分布と焼成過程における細孔分布の変化を測定した。この結果、透明乾燥ゲルに含まれるポアは10nm以下であり、焼成による不透明化はポアの成長に依ることが明らかになった。さらに、湿潤ゲルの乾燥温度により、平均細孔径が異なり、20℃で乾燥すると5nm以下の平均細孔径を持つゲルが得られることが判明した。 3) 透光性BaTiO_3セラミックスの合成: 20℃で乾燥した透明結晶性BaTiO_3ゲルを酸素中、1100℃で焼成することにより透光性を示すBaTiO_3セラミックス(平均粒界<1μm)の合成に初めて成功した。この透光性BaTiO_3セラミックス中の細孔の大部分は10nm以下であり、ポアの成長が抑制されたことにより透光性セラミックスが得られたことが明らかになった。 4) 透光性BaTiO_3セラミックスの誘電特性: 室温〜200℃の温度範囲で誘電率の測定から、透光性セラミックスは強誘電的誘電特性を示し、室温で約3000程度の誘電率を示すことが分かった。

研究成果
(6件)

すべてその他

すべて文献書誌 (6件)

[文献書誌] H.Matsuda, M.Kuwabara, K.Yamada, H.Shimooka, et al.: "Optical Absorption in Sol-Gel-Derived Crystalline Barium Titanium Fine Particles" J.Am.Ceram.Soc.81・11. 3010-3012 (1998)
[文献書誌] H.Shimooka, K.Yamada, S.Takahashi, M.kuwabara: "Preparation of Transparent, Partially-Crystalliged BaTiO_3 Mondithic Xerogels" J. Sol-Gel Sci. and Technology. 13・. 873-876 (1998)
[文献書誌] H.Matsuda, T.Kobayashi, M.Kuwabara, et al.: "Structural Effectson Optical Properties of Sol-Gel Derived Transparent Monolithic BaTiO_3 Gel." Publ. Ceram. Soc. Jpn.1・. 3-8 (1999)
[文献書誌] T.Kobayashi, H.Matsuda, M.Kuwabara: "Shift of Optical Absorption Edge in Sol-Gel Derived Trans parent BaTiO_3 Gels during Aging" J. Sol-Gel Sci. and Technology. accepted
[文献書誌] 桑原誠: "チタン酸バリウム一体型乾燥透明ゲル" 工業材料. 46・6. 118-121 (1998)
[文献書誌] 桑原誠: "ゾルゲル法によるチタン酸バリウム透明,結晶性モノリシッフゲルの合成" ニューセラミックス. 11・6. 25-30 (1998)

1998 年度 実績報告書

ナノ構造透明チタン酸バリウムセラミックスの合成と新機能電子・光学物性の創製

研究代表者

桑原 誠 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (40039136)

研究成果

[文献書誌] H.Matsuda, M.Kuwabara, K.Yamada, H.Shimooka, et al.: "Optical Absorption in Sol-Gel-Derived Crystalline Barium Titanium Fine Particles" J.Am.Ceram.Soc.81・11. 3010-3012 (1998)

[文献書誌] H.Shimooka, K.Yamada, S.Takahashi, M.kuwabara: "Preparation of Transparent, Partially-Crystalliged BaTiO_3 Mondithic Xerogels" J. Sol-Gel Sci. and Technology. 13・. 873-876 (1998)

[文献書誌] H.Matsuda, T.Kobayashi, M.Kuwabara, et al.: "Structural Effectson Optical Properties of Sol-Gel Derived Transparent Monolithic BaTiO_3 Gel." Publ. Ceram. Soc. Jpn.1・. 3-8 (1999)

[文献書誌] T.Kobayashi, H.Matsuda, M.Kuwabara: "Shift of Optical Absorption Edge in Sol-Gel Derived Trans parent BaTiO_3 Gels during Aging" J. Sol-Gel Sci. and Technology. accepted

[文献書誌] 桑原 誠: "チタン酸バリウム一体型乾燥透明ゲル" 工業材料. 46・6. 118-121 (1998)

[文献書誌] 桑原 誠: "ゾルゲル法によるチタン酸バリウム透明,結晶性モノリシッフゲルの合成" ニューセラミックス. 11・6. 25-30 (1998)

1998 年度実績報告書

桑原誠東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (40039136)

[文献書誌] 桑原誠: "チタン酸バリウム一体型乾燥透明ゲル" 工業材料. 46・6. 118-121 (1998)

[文献書誌] 桑原誠: "ゾルゲル法によるチタン酸バリウム透明,結晶性モノリシッフゲルの合成" ニューセラミックス. 11・6. 25-30 (1998)