2018 Fiscal Year Annual Research Report
Growth of new ferroelectric K5Nb9O25 crystal and its properties
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16K04949
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| Research Institution | Yamaguchi University |
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Principal Investigator |
小松 隆一 山口大学, 大学院創成科学研究科, 教授 (20314817)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
麻川 明俊 山口大学, 大学院創成科学研究科, 助教 (90757337)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 相平衡図 / 固溶体 / タングステンブロンズ / 強誘電体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
申請者は、K5Nb9O25(K5)相が新しい強誘電体相であることを見出し、その相関系及び結晶育成を長期間に渡って検討してきた。この相が相図上では不一致溶融化合物であるが、K5Nb9O25組成融液からの直接結晶育成が可能であることを見出した。これは相図は誤っていることを示しているので、まず相図の検討を行った。その結果、従来の相図とは異なり、この相は一致溶融化合物であることが明らかになった。この結果から融液から直接にK5単結晶の育成にも成功した。また従来は知られていなかった固溶体を持つことも明らかになった。固溶体幅はNb2O5側に膨らんでいるが、最大6mol%に及ぶことも判った。この固溶体組成が変化すると格子定数も変化することも明らかにし、固溶体を含んだ相平衡状態図を明らかにした。またこのK5相は大気中に曝露すると１月ほどで結晶表面が白くなり、劣化することが判り、強誘電体素子としては使用できない可能性があることも明らかにした。
次にNb2O5-K2O系の新しい相の探索を進め、K2Nb4O11(K2)相の粉末Ｘ線回折結果がK5相のそれと殆ど同じであることを明らかにした。このK2相も相図上では新しい相であり、相図を明らかにした。K2相の固溶体幅は最大10mol%にもなることが判った。
Ｘ線回折結果が殆ど同じになることは、K5,K2相ともにタングステンブロンズ相であることによると思われる。タングステンブロンズ相は空孔が多くあり、その組成は大きく変化するので、固溶体幅は大きくなる。特にK2相では固溶体幅が大きいのは、ラマン分光測定から酸素欠損しやすくなっているので、固溶体幅が大きくなったと推定された。Nb2O5-K2O系の相関係を調べ、K2,K5相の相関係を明らかにし、その単結晶育成及び固溶体の存在も明らかにできた。またK2相の存在については今後の検討も必要である。
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