| 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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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
無機材料・物性
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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, 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, 総合理工学研究院, 助教授 (90236498)
藤野 茂 九州大学, 工学研究院, 助教授 (10304833)
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| 研究期間 (年度) |
2004 – 2006
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| キーワード | チタン酸バリウム / 電気泳動電着 / 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 |
本研究は、高濃度ゾルーゲル法を用いた酸化物フォトニック結晶(PC)の合成に関するもので、PLZTアルコキシド前駆体溶液及びBaTiO_3(BTO)ナノ結晶粒子の単分散液を用い、レジストパターンを形成した電極基板上に2次元規則構造体をスピンコート又は電気泳動電着(EPD)法により作製し、電極上にエピタキシャル成長した強誘電体PCの合成を行うことを目的とした。以下に、BTOのみに関する成果の概要を簡潔に示す。
1.2次元BTOナノ結晶ピラー配列(フォトニック結晶)の作製
ナノ結晶サスペンションとPt/Si基板上に直径200-500nmの空孔を形成したレジストモールドを用い、10-15nmサイズのBTOナノ結晶をEPDにより充填し、BTOナノ結晶から成る2次元BTOフォトニック結晶の作製に成功した。さらに、そのナノ結晶ピラーを600℃の温度で焼成することにより、絶縁性の高いアスペクト比の高いBTOセラミックピラーから成る2次元フォトニック結晶の作製に初めて成功した。
2.BTOセラミックピラーの圧電特性
SPMを用い作製したBTOセラミックピラー自体の圧電特性についての評価を行った。その結果、個々のBTOセラミックピラーに対して明確な圧電応答特性を観察することができた。これにより、弱いながらも電界誘起型強誘電性を示すナノ結晶BTO強誘電体2次元フォトニック結晶の作製に初めて成功した。
3.BTOナノ結晶のエピタキシャル結合現象の確認
Ba(OH)_2とTi(O-i-C_3H_7)_4の水-エタノール混合溶液を150℃で水熱処理することにより、数百個の30-50nmのBaTiO_3ナノ結晶がエピタキシャル結合した様子を世界で初めて確認し、また、高濃度ゾル-ゲル法により合成した10nm BaTiO_3ナノ結晶同士がエピタキシャル結合することも初めて確認した。この現象はまた、同じペロブスカイト構造を持つCaTiO_3ナノ結晶においても確認された。
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