2002 Fiscal Year Annual Research Report
鉛フリーなリラクサー強誘電体および巨大圧電物質の開発と物性解明
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14340094
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| Research Institution | Shimane University |
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Principal Investigator |
秋重 幸邦 島根大学, 教育学部, 教授 (50159331)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
重松 宏武 島根大学, 教育学部, 助教授 (40281068)
松本 一郎 島根大学, 教育学部, 助教授 (30335541)
川口 高明 島根大学, 教育学部, 助教授 (10273913)
三好 清貴 島根大学, 総合理工学部, 助手 (10294365)
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| Keywords | 鉛フリー / 強誘電性 / リラクサー / チタン酸バリウム / 層状ペロブスカイト / 圧電性 / 酸素欠損 / 構造相転移 |
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| Research Abstract |
不揮発性メモリーとして強誘電体薄膜(FeRAM)が製品化された。今のところ、ICメモリーカードなどの低容量製品であるが、いくつかの応用上の問題が解決されれば、大容量のDRAMなども、FeRAMに凌駕されるだろう。強誘電体は21世紀のキーマテリアルである。しかし、巨大誘電率をもつリラクサーや、すでに広く使われている圧電素子などの材料は、Pb(Mg_<1/3>Nb_<2/3>)O_3、PbZr_<1-x>Ti_xO_3(PZTと呼ばれる)のような、鉛を含む強誘電体である。鉛の環境への悪影響を考えるとき、鉛フリーな材料の開発が急務になっている。
本研究では、鉛系に変わる材料として、一つには、チタン-バリウム酸化物をベースにリラクサーの開発を試みた。TiO_2リッチ組成からの単結晶育成を試み、従来BaTi_2O_5と呼ばれていた針状結晶が430-480℃付近で強誘電相転移を起こし、その時誘電率が40,000にも達することを見出した。非鉛系の新しい強誘電体材料として、特許出願を行った。EPMAでの化学分析からTiリッチなBaTiO_3であること、X線構造解析より単斜晶系で空間群C_2であることなど明らかとなった。酸素欠損の微妙な違いで、シャープな転移からリラクサー状のブロードな転移に代わるなど興味深い振る舞いがあり、これから解明すべき点が数多く残っている。二つめは、層状スラブ構造をもつSr_2Nb_2O_7をベースに、材料開発を試みた。Sr_2Nb_2O_7の強誘電性相転移温度は1342℃と非常に高い。SrをBaで50%ほど置き換えると、その転移温度は室温付近まで低下する。我々は、この混晶系に、PZTと同じような濃度相境界が存在することを見出し、2002年8月の日韓強誘電体会議で招待講演を行なった。また、本研究費で購入したFZ炉を用いて、Ba添加のSr_2Nb_2O_7単結晶の育成に挑戦し、現在32%まで置換した単結晶を育成できるようになった。結晶の更なる大型化向け、育成条件の検討を行なっている。誘電率の温度依存については基礎的データ揃ってきた。結晶構造や圧電率の大きさなど未解明であり、これからの課題である。
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[Publications] Y.Akishige, T.Michiie, T.Tsunogae: "Ferroelectric Curie Temperature of BaTiO_3 Single Crystals Grown by A Flux Method"Ferroelectrics. 269. 249-254 (2002)
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[Publications] N.Mori, S.Todo, Y.Akishige: "Metallization of Magnetite at High Pressures"Physica B. 312-313. 686-690 (2002)
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[Publications] Y.Akishige, M.Kamata, K.Fukano: "Successive Phase Transition of (Sr_<1-x>Ba_x)_2Nb_2O_7"J. Korean Phys. Soc.. (印刷中). (2002)
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[Publications] 秋重幸邦, 釜田美紗子: "ペロブスカイト関連層状構造を持つA_2B_2O_7型酸化物強誘電体の結晶化学"島根大学教育学部紀要(自然科学). 36(印刷中). (2002)
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[Publications] 編者:Y.Shiozaki, E.Nakamura 著者:Y.Akishige: "Ferroelectrics and Related Substances : Subvolume A2,Oxides編者:Y.Shiozaki, E.Nakamura"Springer-Verlag. (2002)
