リラクサの高誘電率発生の機構解明

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12134202
• 研究機関: 岐阜大学
• 研究代表者: 安田 直彦 岐阜大学, 工学部, 教授 (90021625)
• 研究分担者: 大和 英弘 岐阜大学, 工学部, 助手 (70270973) ; 岩田 真 名古屋工業大学, 工学部, 助教授 (40262886) ; 前田 雅輝 名古屋工業大学, 工学部, 助教授 (10091745)
• キーワード: リラクサ強誘電体 / モルフォトロッピク相境界 / モザイク結晶 / 不均一構造 / AFM観察 / 微小強誘電体ドメイン / インプリント効果 / 静水圧力効果

研究概要

応用上重要なエンジニアドドメイン配置でモルフォトロッピク相境界近傍のリラクサ強誘電体Pb(In_<1/2>Nb_<1/2>)O_3-PbTiO_3(PIN-PT)において電界によるrhombohedral相からtetragonal相への相転移が(110)面に沿って進展して行く様子を捉え、rhombohedral相とtetragonal相が共存するモザイク状結晶で、pseudo-cubic(110)面がこの相転移に重要な役割をになうことを明らかにした。電界変化に伴う誘電率や分極とドメイン構造の変化の同時測定から、rhombobedral(001)板及び(110)板を用いて、石橋理論の分極垂直方向の不安定性による高誘電率の発生や、分極のドメイン構造の変化との関連を明らかにした。また、リラクサ強誘電体Pb(Zn_<1/3>Nb_<2/3>)O_3-PbTiO_3(PZN-PT),のPZN-8%PTに於いてドメインの不均一構造を見出し、この不均一構造はリラクサPZNのBサイトイオンの組成の偏りによって発生し、相転移と誘電特性に大きく影響を与えることを明らかにした。PZN-PTのエッチング処理表面のAFM観察からPZN-20%PTではSapriel理論で説明できるドメインウオールが観測されるが、PZNの組成が増加するに従い、光学顕微鏡では観測できない微小な強誘電体ドメインが観測され、ドメインウオール構造が複雑になって行くことを明かにした。また薄膜でのインプリント効果に関連して、MgO基板上のPT薄膜を用いて、出現しているインプリント効果を、膜と基板との間に発生する応力効果を、静水圧力を導入して緩和させ、インプリント効果を消失させることに成功し、酸素vacancyからインプリント効果が出現しているのではないことを証明した。インプリント効果の起源を検討している。

研究成果

• [文献書誌] N.Yasuda et al.: "Dielectirc and piezoelectric properties of lead indium niobate-lead titanate single crystal with high Curie temperature…"Ferroelectircs. 270. 1433 (2002)
• [文献書誌] M.Iwata et al.: "A Raman scattering study in relaxor mixed crystals Pb(Zn_<1/3>Nb_<2/3>)O_3-PbTiO_3"Ferroelectircs. 270. 1329 (2002)
• [文献書誌] N.Yasuda et al.: "Crystal growth and some properties of Lead indium niobate lead titanate single crystals produced by solution Bridgman method"Jpn.J.Appl.Phys.. 41. 7007 (2002)
• [文献書誌] M.Iwata et al.: "Domain observation in PZN-PT mixed crystal"Jpn.J.Appl.Phys.. 41. 7003 (2002)
• [文献書誌] N.Yasuda et al.: "The relation between polarization and electric field for the phase transition from antiferroelectric to ferroelectric one"J.Korean Phys.Soc.. (in press).
• [文献書誌] N.Yasuda et al.: "Domain observation in PIN-PT mixed crystal near morphotropic phase boundary"J.Korean Phys.Soc.. (in press).
• [文献書誌] H.Ohwa et al.: "Pressure effect of dielectric property in solid solutions (1-x)Pb(Mg_<1/3>Nb_<2/3>)O_3-xPbZrO_3"J.Korean Phys.Soc.. (in press).
• [文献書誌] M.Iwata et al.: "Observation of domain-wall structure in Pb(Zn_<1/3>Nb_<2/3>)O_3-20%PbTiO_3 by scanning force microscopy"J.Korean Phys.Soc.. (in press).
• [文献書誌] N.Yasuda et al.: "Domain observation in Pb(In_<1/2>Nb_<1/2>)O_3-PbTiO_3 solid solutions near morphotropic phase boundary by polarizing microscope"Transactions of Material Research Society of Japan. 28. 161 (2003)
• [文献書誌] M.Iwata et al.: "Domain-wall observation in Pb(Zn_<1/3>Nb_<2/3>)O_3-PbTiO_3 solid solutions by AFM"14^<th> symposium of Material Research Society of Japan, Dec.20-21,2002,Tokyo, Japan. (in press).
• [文献書誌] M.Iwata et al.: "Hetero sturucutre and electro-optic in relaxor Pb(Mg_<1/3>Nb_<2/3>)O_3"Trans.Mat.Res.Soc.Jpn.. 27. 219 (2002)
• [文献書誌] H.J.Fan et al.: "Brilluan and dielectric studies of the phase transition in the relaxor ferroelectric Pb(Ni_<1/3>Nb_<2/3>)O_3"J.Appl.Phys.. 91. 2262 (2002)
• [文献書誌] M.Iwata et al.: "Anisotropy of Piezoelectricity near Morphotropic Phase Boundary in Perovskite-Type Oxide Ferroelectrics"Ferroelectrics. 266. 57 (2002)
• [文献書誌] M.Maeda et al.: "Dielectric Properties of Ethylenediamine Cobalt Nitrate(ECN) Single Crystals"Ferroelectrics. 268. 381 (2002)
• [文献書誌] Y.Ishibashi et al.: "On an Isomorphous Transition II"J.Phys.Soc.Jpn.. 71. 2576 (2002)
• [文献書誌] 岩田 真, 石橋善弘: "強誘電体のドメイン"Ferroelectric Domains""機能性材料. 22巻12月号. 5 (2002)
• [文献書誌] D.Ricinschi et al.: "A Landau-Theory Based Computational Study of In-Plane and Out-Plane Polarization Components Role In Switching"J.Korean Phys.Soc.. (in press).