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2018 年度 実績報告書

強誘電体臨界点を利用した誘電チューナブル材料による誘電率制御

研究課題

研究課題/領域番号 16K13820
研究機関名古屋工業大学

研究代表者

岩田 真  名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40262886)

研究分担者 籠宮 功  名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (40318811)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード強誘電体 / 誘電率 / 誘電チューナビィティー / 電場誘起相転移 / 臨界点 / ペロブスカイト / 酸化物 / 構造相転移
研究実績の概要

誘電チューナブル材料とは、DC 電場によって誘電率が大きく変化する材料である。その変化の割合を表す誘電チューナビリティー t は、t={ε(0)-ε(Emax)}/ε(0) で定義される。ここで、ε(0) と ε(Emax) はゼロ DC 電場下と最大 DC 電場 Emax 下の誘電率である。スマートフォンでは、現在、700 MHz から 2.1 GHzの周波数帯の電波が使用されているので、この周波数帯をカバーするバンドパスフィルター回路では、中心周波数を約 3 倍変化させる必要がある。もしフィルターに LC 回路を用いるならは、電気容量を約 10 倍変化させる必要があるので、実用化の必要条件は、チューナビリティーが 90% 以上となる。
これまでのチューナブル材料の探索では、ヒステリシスループの角型性が小さいソフト強誘電体材料やリラクサーや複合材料(含人工超格子)のような非線形性の大きな不均一系材料が調べられてきたが、探索に指導原理が無く、経験則による研究が進められていた。申請者の知る限り、申請段階でt = 90% を越える材料は、まだ見つかっていなかった。
過去に申請者らは、強誘電体 (1-x)Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3 の電場誘起相転移に関する物性研究の中で、強誘電体の臨界点を用いると、臨界温度近傍で大きな誘電チューナビリティーを示すことを実験・理論の両面から明らかにした。これは申請者のオリジナルなアイディアであり、特許 (特許第603270) も取得している。
本申請研究では、室温付近に相転移を示す材料を探索し、2017 年、Pb(Sc1/2Ta1/2)O3 (PST) 単結晶を育成し、室温付近でチューナリティーが 90% を越えることを実験的に明らかにした。昨年度は、PST の基礎的物性に不明な点が多かったので、特に誘電特性の解明を行った。

  • 研究成果

    (19件)

すべて 2018

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 4件)

  • [雑誌論文] Nonlinear dielectric constant in relaxor ferroelectrics Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO32018

    • 著者名/発表者名
      Yasutaka Kaiden, Makoto Iwata, Yoshikazu Umeda, Yoshinori Takikawa, and Yoshihito Tachi
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys.

      巻: 57 ページ: 11UC01/1-4

    • DOI

      10.7567/JJAP.57.11UC01

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dielectric dispersion in a dual-frequency nematic liquid crystal 2-chloro-4-(4-pentylbenzoyloxy)benzoate2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshinori Takikawa, Syunsuke Odani, In-hwan Lee, Kosuke Kaneko, and Makoto Iwata
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys.

      巻: 57 ページ: 11UB02/1-4

    • DOI

      10.7567/JJAP.57.11UB02

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Phenomenological Approach to the Critical Slowing Down in Pyridinium Tetrafluoroborate Single Crystals2018

    • 著者名/発表者名
      Makoto Iwata, Kenta Ninoseki, Shunsuke Odani, and Yoshinori Takikawa
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc. Jpn.

      巻: 89 ページ: 124708/1-6

    • DOI

      org/10.7566/JPSJ.87.124708

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Temperature dependence of the dielectric tunability near the critical endpoint in Pb(Zn1/3Nb2/3)-PbTiO32018

    • 著者名/発表者名
      Makoto Iwata, Norikazu Tamaoki, and Yoshihiro Ishibashi
    • 雑誌名

      Ferroelectrics

      巻: 532 ページ: 190-198

    • DOI

      org/10.1080/00150193.2018.1430425

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Double hysteresis loops in 0.91Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-0.09PbTiO3 near the ferroelectric critical endpoint2018

    • 著者名/発表者名
      Makoto Iwata, Yasutaka Kaiden, and Yoshihiro Ishibashi
    • 雑誌名

      Ferroelectrics

      巻: 533 ページ: 139-144

    • DOI

      10.1080/00150193.2018.1470827

    • 査読あり
  • [学会発表] Nonlinear dielectric constant in relaxor ferroelectrics Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO32018

    • 著者名/発表者名
      Yasutaka Kaiden, Makoto Iwata, Yoshikazu Umeda, Yoshinori Takikawa, and Yoshihito Tachi
    • 学会等名
      The 2018 ISAF-FMA-AMF-AMEC-PFM (IFAAP) Joint Conference
    • 国際学会
  • [学会発表] Dielectric dispersion in a dual-frequency nematic liquid crystal 2-chloro-4-(4-pentylbenzoyloxy)benzoate2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshinori Takikawa, Syunsuke Odani, In-hwan Lee, Kosuke Kaneko, and Makoto Iwata
    • 学会等名
      The 2018 ISAF-FMA-AMF-AMEC-PFM (IFAAP) Joint Conference
    • 国際学会
  • [学会発表] Glass Casting and Crystallization: A Novel Approach for Next Generation Ultra-Low Dielectric Loss Micro/Millimeter Wave Substrates2018

    • 著者名/発表者名
      Hitoshi Ohsato, Jobin Varghese, Heli Jantunen, and Makoto Iwata
    • 学会等名
      The 2018 ISAF-FMA-AMF-AMEC-PFM (IFAAP) Joint Conference
    • 国際学会
  • [学会発表] Dielectric Dispersion in PCPB/MBBA mixtures showing the Dual Frequency Characteristic2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshinori Takikawa, Syunsuke Odani, In-hwan Lee, Kosuke Kaneko, and Makoto Iwata
    • 学会等名
      The 12th Japan-Korea Conference on Ferroelectricity (JKC-FE12)
    • 国際学会
  • [学会発表] Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3 のスローダイナミクス2018

    • 著者名/発表者名
      海田恭孝,岩田 真,梅田喜和,瀧川佳紀,舘 義仁
    • 学会等名
      日本物理学会
  • [学会発表] 2周波液晶PCPBのフレデリクス転移2018

    • 著者名/発表者名
      瀧川佳紀,小谷俊介,金子光佑,折原 宏,岩田 真
    • 学会等名
      日本物理学会
  • [学会発表] Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.295PbTiO3 におけるDC電場下の誘電率 Ⅱ2018

    • 著者名/発表者名
      梅田喜和,海田恭孝,岩田 真,瀧川佳紀,舘 義仁
    • 学会等名
      日本物理学会
  • [学会発表] Pb(Sc1/2Ta1/2)O3 の非線形誘電率2018

    • 著者名/発表者名
      有本瑶平,海田恭孝,岩田 真,瀧川佳紀
    • 学会等名
      日本物理学会
  • [学会発表] 2周波液晶PCPB/MBBA混合物の誘電特性2018

    • 著者名/発表者名
      小谷俊介,Lee In-Hwan,瀧川佳紀,金子光佑,岩田 真
    • 学会等名
      日本物理学会
  • [学会発表] チューナブル誘電体 PbSc0.5Ta0.5O3 の単結晶 X 線構造解析 II2018

    • 著者名/発表者名
      坂倉輝俊,青木一朗,木村宏之,玉置範一,岩田 真,岸本俊二
    • 学会等名
      日本物理学会
  • [学会発表] リラクサー強誘電体の単結晶育成と蛍光X線ホログラフィーによる格子歪み解析2018

    • 著者名/発表者名
      木村耕治、横地恒平、近藤陸弥、漆原大典、尾原幸治、八方直久、浅香透、松下智裕、岩田真、林好一
    • 学会等名
      第13回日本フラックス成長研究発表会
  • [学会発表] 蛍光X線ホログラフィーによるマルチフェロイック物質Pb(Fe1/2Nb1/2)O3の局所構造解析2018

    • 著者名/発表者名
      木村耕治、横地恒平、近藤陸弥、漆原大典、尾原幸治 尾原幸治、八方直久、松下智裕、岩田 真、林 好一
    • 学会等名
      32回日本放射光学会年会
  • [学会発表] C5H6NBF4 の臨界緩和の分裂と誘電率異方性2018

    • 著者名/発表者名
      岩田 真、二関健太、小谷俊介、瀧川佳紀
    • 学会等名
      日本物理学会
  • [学会発表] 強誘電体臨界点近傍におけるDC電場下の焦電測定2018

    • 著者名/発表者名
      鈴木洋太、海田恭孝、瀧川佳紀、岩田 真
    • 学会等名
      日本物理学会

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公開日: 2019-12-27  

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