| 研究概要 |
ペロブスカイト型強誘電体微粒子において,相転移温度T_cにサイズ効果が現れる原因を明らかにすることを目的として,これまでのBaTiO_3(BT),PbTiO_3(PT),SrTiO_3(ST)に加え,BTとSTの混晶(BST)も作製し,物質の種類によって表面緩和に違いが生じるかどうかを系統的に調べた.各微粒子について,室温において詳細なX線回折測定を行い,表面での格子緩和の様子を比較した.
解析の結果,STにおいては表面における格子緩和が0.001nmであり,表面から内部に向かって約20格子目でその緩和が1/eとなることが分かった.BTにおける最大緩和が0.015nm, PTのそれが0.035nmであることと比べると,この緩和の値は極めて小さいといえる.BSTにおいては,ほぼこの中間の傾向が見られた.
BTは室温において正方晶に属するが,その表面には数ナノメータの表面層が存在し,その構造は立方対称であることがこれまでに報告されている.われわれは,微粒子のサイズが減少するとT_cが低温側にシフトし臨界粒径以下で立方相となるのはこのような表面層の存在が関係しているのではないかと予想し,BTおよびPT微粒子のX線回折波形を解析した.その結果,臨界サイズに近づくに従って表面層の厚さが急激に増加することが分かった.これはこれまでの報告にある表面層の厚さ一定という結果と異なる.このとき得られた臨界サイズはBTで24.4nm, PTで15.1nmであった.こうした表面緩和現象は,微粒子表面では結合の性質が共有性からイオン性に変わることにより免じたものとわれわれは考えている.
これらの研究成果は,第10回強誘電体国際会議(IMF10:Madrid,2001.9)で発表した.
|
