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2020 年度 実績報告書

極性層状酸ハロゲン化物の強誘電性と電荷ドメイン構造の系統的研究

公募研究

研究領域複合アニオン化合物の創製と新機能
研究課題/領域番号 19H04704
研究機関大阪府立大学

研究代表者

石井 悠衣  大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50708013)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2021-03-31
キーワード強誘電体 / 強誘電ドメイン
研究実績の概要

本課題が注目するBi4NbO8X(X=Cl,Br)は、共に1100 K程度で高温相から中間相へ構造相転移し、最終的に765 Kと588 Kでそれぞれ強誘電相転移することが知られている。この強誘電性の発現や構造相転移に伴う微細構造の発達と、高い光触媒活性の関連が議論されているが、報告されている強誘電相の空間群には不明な点が多い。本研究では、まずこれらの物質に対して電子回折を行い、強誘電相の空間群を明らかにすることを目的とした。その上で、Bi4NbO8X (X=Cl,Br) が示すドメイン構造や結晶構造の解明を目的とした。
観察用試料は、FIB法によって作製した。電子回折実験により得られた消滅則から、空間群は過去の報告と異なることを見出し、それぞれに対する空間群を特定した。X=Brに対する暗視野像からは、本系には幅100 nm前後の強弾性ドメインが発達していることが明らかになった。またHAADF-STEMおよびABF-STEM観察結果の解析から、本系の強誘電性が、報告されているBiO層の歪みではなく、NbO6八面体中のNb原子のオフセンターであることが明らかになった。さらに、このNb原子のオフセンターは、頂点Oに向かうものではなく、O原子-O原子間の隙間に向かうものであることも明らかになった。酸素8面体をベースとする強誘電体では、中心金属原子は頂点酸素方向にシフトすることが多く、構造相転移の観点から興味深い。現在、これらの結果から予想される構造モデルを用いて、放射光粉末X線回折および粉末中性子回折による結晶構造解析を進めるとともに、電子状態の観点からも本系の構造相転移の特徴の解明に取り組んでいる。

現在までの達成度 (段落)

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2020

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (2件)

  • [雑誌論文] Domain observation in the visible-light photocatalyst Bi4NbO8Br with the layered perovskite structure2020

    • 著者名/発表者名
      Zhong Chengchao、Mizushima Daichi、Hirata Kaito、Ishii Yui、Kurushima Kosuke、Kato Daichi、Nakajima Hiroshi、Mori Shigeo、Suzuki Hajime、Ogawa Kanta、Abe Ryu、Fukuma Takeshi、Kageyama Hiroshi
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 13 ページ: 091004~091004

    • DOI

      10.35848/1882-0786/abb287

    • 査読あり
  • [学会発表] Sillen-Aurivillius型酸ハロゲン化物Bi4NbO8X (X = Cl, Br)の透過型電子顕微鏡観察2020

    • 著者名/発表者名
      石井悠衣、藤林征宏、内橋研人、久留島康輔、森茂生、鐘承超、加藤大地、陰山洋
    • 学会等名
      日本セラミックス協会
  • [学会発表] 磁気HOMO-LUMO相互作用の変化に由来するPb3Fe2O5F2のスピン再配向メカニズム2020

    • 著者名/発表者名
      岡研吾、林直顕、草野圭弘、越智正之、黒木和彦、青山拓也、大石克嘉、高野幹夫、石井悠衣、森茂生、陰山洋、南部雄亮
    • 学会等名
      日本セラミックス協会

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公開日: 2021-12-27  

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