| 研究課題/領域番号 |
16206065
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
桑原 誠 九州大学, 大学院・総合理工学研究院, 教授 (40039136)
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| 研究分担者 |
武部 博倫 九州大学, 大学院・総合理工学研究院, 助教授 (90236498)
藤野 茂 九州大学, 大学院・総合理工学研究院, 助手 (10304833)
村田 貴広 九州大学, 大学院・総合理工学研究院, 助手 (70304839)
呉 勇軍 日本学術振興会, 外国人特別研究員
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| キーワード | チタン酸バリウム / 電気泳道電着 / フォトニック結晶 / ナノ結晶 / 強誘電性・圧電性 / ゾル-ゲル法 / 微小領域電子物性 / エピタキシャル結合 |
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| 研究概要 |
初年度の本年は、以下の内容及び項目について研究を実施した。
1.高濃度ゾル-ゲル法によるBaTiO_3ナノ結晶の合成及び単分散サスペンションの作製
2.電気泳動電着(EPD)法及びスピンコート法によるBaTiO_3ナノ結晶薄膜の作製
3.レジストモールドを用いたナノ結晶EPD法によるBaTiO_3ナノ結晶ホトニック結晶(PC)の作製
4.BaTiO_3ナノ結晶薄膜及びPCの低温焼成によるBaTiO_3セラミック薄膜及びセラミックPCの作製
5.BaTiO_3セラミック薄膜及びセラミックPCのキャラクタリゼーション
6.BaTiO_3セラミック薄膜及びセラミックPCの電子物性評価
これらの研究項目について、以下の成果が得られた。
1の研究項目:
高分子基板を腐食しないエタノールを分散媒として透明サスペンションを得る方法を確立した。
2の研究項目:
高濃度BaTiO_3ナノ結晶サスペンション(0.075mol/l)を用い、10V以下、20min以内のEPDにより、膜厚1μm以内の高密度、高平滑性BaTiO_3ナノ結晶薄膜の合成を行った。膜厚はEPDの電圧、時間により、高精度に制御することが可能であることを確認した。
3の研究項目:
電子線描画装置を用い、直径300-1000nmの円孔が三角格子状に配列したレジストモールドをPt/Ti/SiO_2/Si基板上に形成し、EPDによりこのモールドにBaTiO_3ナノ結晶を充填した後、乾燥、レジスト除去を行うことにより、BaTiO_3ナノ結晶ピラー(未焼成)から成る2次元PCの作製に初めて成功した。
4の研究項目:
未焼成BaTiO_3ナノ結晶ピラーから成る2次元PCを600℃の温度で焼成し、BaTiO_3セラミックピラー2次元PCの作製を行った。この焼成により、ピラー自体の収縮は見られたが、格子には全く乱れが生じておらず、EPD法による2次元セラミックPCの作製法を確立した。
5の研究項目:
作製したBaTiO_3セラミック薄膜及びPCの組成、粒子組織、粒子間結合状態をXRD, FE-SEM, HR-TEM, AFMを用いて行った。エピタキシャル結合の確認はできなかったが、目的とする結果が得られた。
6の研究項目:
微小領域電子物性測定装置によりBaTiO_3セラミック薄膜及びPCピラーの誘電特性及び圧電特性の評価を行った。作製した、BaTiO_3セラミック薄膜及びPCピラーはいずれも100kV/mmに達する高耐電圧を有し、明確な強誘電ヒステレシス特性及びバタフライ型圧電特性を示すことを確認した。
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