ナノスケール強誘電ドメイン構造に関するその場観察および原子配列直接観察

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23760632
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 無機材料・物性
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 佐藤 幸生 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (80581991)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• キーワード: 強誘電体 / ドメイン / 圧電体 / 透過型電子顕微鏡法 / その場観察 / 結晶構造 / 電子回折 / 原子配列

研究概要

電圧を加えると大きく歪む特性を有する圧電材料は様々な用途で実用に供されている．代表的な材料の１つであるPMN-PTは特に高い圧電特性を示すが，圧電特性発現のメカニズムは解明されていなかった．本研究では圧電特性の起源を解明することを目的として，透過型電子顕微鏡法によるその場観察および原子配列の観察を行った．材料内部に形成される強誘電ナノドメインと呼ばれる構造が電圧を加えることで変化する様子を世界で初めて明らかにした．また本研究で得られた成果を基にした考察から，強誘電ナノドメインの応答がPMN-PT材料全体の圧電特性に大きな影響を与えることが明らかとなった．

研究成果

• [雑誌論文] Monoclinic nanodomains in morphotropic phase boundary Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O_3-PbTiO_3 (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Sato, T. Hirayama, and Y. Ikuhara
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 104巻 ページ: 082905-1-3
  • DOI: 10.1063/1.4866791
  • 査読あり
• [雑誌論文] Real-Space Distribution of Local WO_4 Ordering in Negative Thermal Expansive ZrW_2O_8 (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Sato, Y. Yamamura, K. Saito, and Y. Ikuhara
  • 雑誌名: Journal of the American Chemical Society 巻: 134巻 ページ: 13942-13945
  • DOI: 10.1021/ja305456j
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evolution of nanodomains under DC electrical bias in Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O_3-PbTiO_3 : An In-situ transmission electron microscopy study (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Sato, T. Hirayama, and Y. Ikuhara
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 100巻 ページ: 172902-1-3
  • DOI: 10.1063/1.4705418
  • 査読あり
• [雑誌論文] Real-Time Direct Observations of Polarization Reversal in a Piezoelectric Crystal : Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O_3-PbTiO_3 Studied via In Situ Electrical Biasing Transmission Electron Microscopy (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Sato, T. Hirayama, and Y. Ikuhara
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 107巻 ページ: 87601-1-5
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.107.187601
  • 査読あり
• [学会発表] Role of Grain Boundaries in ZnO (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Sato and Y. Ikuhara
  • 学会等名: SPIE Photonics West 2014
  • 発表場所: The Moscone Center, San Fransisco, USA
  • 年月日: 2014-02-03
  • 招待講演
• [学会発表] 電子セラミックスにおける微視的な構造および物性への影響 (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐藤幸生
  • 学会等名: 日本顕微鏡学会第57回シンポジウム
  • 発表場所: ウインク愛知,愛知
  • 年月日: 2013-11-16
  • 招待講演
• [学会発表] 電子セラミックスにおける微視的な構造および物性への影響 (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐藤幸生
  • 学会等名: 日本金属学会・鉄鋼協会九州支部・平成25年度材料プロセス談話会特別講演会
  • 発表場所: 九州大学,福岡
  • 年月日: 2013-06-21
  • 招待講演
• [学会発表] 電子セラミックスにおける微細構造と物性の相関に関する研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐藤幸生
  • 学会等名: 2013年日本セラミックス協会年会
  • 発表場所: 東京工業大学,東京
  • 年月日: 2013-03-18
  • 招待講演
• [学会発表] Domain response by electric fields in PMN-PT : An in-situ transmission electron microscopy study (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Sato, T. Hirayama, and Y. Ikuhara
  • 学会等名: The 9th Korea-Japan Conference on Ferroelectrics (KJC-FE09)
  • 発表場所: University of Ulsan, Ulsan, Korea
  • 年月日: 2012-08-10
  • 招待講演
• [学会発表] 透過型電子顕微鏡法を用いたセラミック材料の解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 佐藤幸生
  • 学会等名: 第120回強誘電体研究会
  • 発表場所: 東京理科大学,東京
  • 年月日: 2011-12-16
  • 招待講演
• [学会発表] 若手研究者の皆様へ～これまでの体験談から～ (2011)
  • 著者名/発表者名: 佐藤幸生
  • 学会等名: 特定領域研究「ナノ機能元素の材料科学」第4回若手の会
  • 発表場所: 東京理科大学,師崎荘,愛知
  • 年月日: 2011-09-28
  • 招待講演
• [学会発表] Atomic-scale investigations of nano-scale regions in electroceramics through scanning transmission electron microscopy (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Sato, T. Mizoguchi, N. Shibata, T. Yamamoto, T. Hirayama, and Y. Ikuhara
  • 学会等名: 5th Meeting of the International Union of Microbeam Analysis Societies (IUMAS-V)
  • 発表場所: Seoul Olympic parktel, Seoul, Korea
  • 年月日: 2011-05-23
  • 招待講演
• [備考]
  • URL: http://zaiko13.zaiko.kyushu-u.ac.jp/sato.html
• [備考] 日経産業新聞 「圧電材料の分子観察」,平成23年11月9日 新聞発表
• [備考] 日刊工業新聞 「圧電セラのナノ領域応答,即時直接観察に成功」,平成23年10月31日 新聞発表