| 研究課題/領域番号 |
10555214
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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 | 展開研究 |
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| 研究分野 |
無機材料・物性
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
桑原 誠 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (40039136)
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| 研究分担者 |
松本 和順 住友金属鉱山(株), 中央研究所, 主任研究員
松田 弘文 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (00282690)
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| 研究期間 (年度) |
1998 – 1999
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| キーワード | ピエゾ抵抗効果 / チタン酸バリウム / セラミックス細線 / スラリー曳糸法 / 単一粒界 / PTCR / 強誘電ドメイン / 圧力センサ |
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| 研究概要 |
本研究課題で得られた成果の概要を以下に記す。
1)BaTiO_3半導体単一粒界細線の作製: 市販の高純度BaTiO_3紛体を用い、適当量のバインダを加えたスラリーから曳糸し、それを焼成することにより直径10-20μmのBaTiO_3半導体単一粒界細線を作製した。
2)巨大ピエゾ抵抗効果の確認: 静的圧縮圧力の印加下で、室温でゲージファクター(単位歪当の抵抗変化率)が10^7に達する巨大ピエゾ抵抗効果を示す粒界の存在が確認された。また、周期的圧力印加下で>10^5の動的ピエゾ抵抗効果を示す粒界も多く存在することが確認された。
3)圧力印加下での自発分極ドメインの運動形態の解明: 偏光顕微鏡を用いた圧力印加下でのドメイン構造変化のその場観察から、圧力を印加すると、90°ドメイン壁が圧力の増減に伴って粒子内を運動し、90°ドメイン壁が粒界に達したとき粒界の抵抗が大きく変化することを見出した。この粒界部での自発分極ドメインの形態変化がピエゾ抵抗効果の発現に直接起因していることを初めて明らかにした。
4)ピエゾ抵抗効果の機構解明: 偏光顕微鏡を用いた消光位の観察から、細線粒子内の自発分極軸の方位を決定し、自発分極による表面電荷の補償モデルによりピエゾ抵抗効果の機構が説明できることを明らかにした。
5)圧力センサデバイス作製法の確立: BaTiO_3半導体単一粒界細線を用い、プロトタイプの圧力センサデバイスの試作と機能確認を行った。感度及び再現性に問題が残っているが、圧力センサとしての基本的動作が確認された。
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