チタン酸バリウムが強誘電体である最小粒子の作製とその相転移温度の解明

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13450360
• Research Institution: Kanagawa Institute of Technology
• Principal Investigator: 井川 博行 神奈川工科大学, 工学部, 教授 (30016612)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 竹本 稔 神奈川工科大学, 工学部, 助手 (70288215) ; 白神 達也 龍谷大学, 理工学部, 助手 (50257416)
• Keywords: チタン酸バリウム / 強誘電体 / 相転移 / サイズ効果 / 強誘電体双晶 / 微粒子

Research Abstract

下記の実験A、B、Cを平行して進めた。なお、これら実験では基本的に次の測定を行なった。(1)粉末X線回折パターンのピーク分離による正方晶と立方晶の判別、(2)111と222の回折を用いての結晶子と歪みの解析、(3)粉末の密度、(4)SEM観察、(5)TEM観察
【実験A 水熱合成微細粉(BT-01)の短時間加熱/急冷/混合の繰返し】
格子欠陥の少ない立方晶BaTiO_3の作製を狙い原料粉およびその500℃、312h加熱粉を800℃で1分あるいは2分の加熱・急冷・混合を繰返した。これにより、繰返し回数に伴い結晶子の増大と格子定数の減少という狙いに添った結果も得た。しかし、回折線分離によれば当初から存在する正方晶が繰返し回数と共に増加する傾向が見られ、別の原料粉の採択を検討せざるを得ない。
【実験B410nmレーザー顕微鏡による相転移のその場観察】
独立粒子および焼成体中の粒子個々の相の判別、ならびに粒子の正方-立方相転移の認知を目指し、最近開発された410nmレーザー顕微鏡に試料加熱装置を装着し相転移のその場観察を行なった。その結果、熱エッチ法により現像させた強誘電体双晶組織が転移点を超えても残存するという、厳しい困難に立ち向かわされている。
【実験C正方晶BaTiO3の粒子径、結晶子径、歪み、相転移温度と転移エンタルピー】
申請者等が発見した正方晶BaTiO3粒子集合体への静水圧印加(1GPa)による結晶子径の減少と歪みの増加を求めて、40回の印加まで繰り返した。その結果、1回の印加により強誘電体転移エンタルピーが加圧前のそれの6.7%にまで壊滅的に減少することが明らかになった。

Research Products

• [Publications] Hiroyuki IKAWA: "Pressure Induced Mosaic Structure of Barium Titanate and its Heat Capacity"Ferroelectrics. (2002)
• [Publications] Hiroyuki IKAWA: "Ferroelectric Phase Transformation and Density of Heated Hydrothermal Barium Titanate"Trans.Materials Research Society of Japan. (2002)