Multi-scale structure analysis and characterization of the domain structure in ferroic materials

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19KK0124
• Research Category: Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 26:Materials engineering and related fields
• Research Institution: Nagoya Institute of Technology
• Principal Investigator: Urushihara Daisuke 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (60824886)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 柿本 健一 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40335089) ; 浅香 透 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80525973)
• Project Period (FY): 2019-10-07 – 2023-03-31
• Keywords: マルチスケール構造解析 / フェロイック物質 / ドメイン構造 / 強誘電体

Outline of Final Research Achievements

The correlations between domain structure and dielectric properties in lead-free ferroelectrics were investigated to understand the physical properties of the local region in the ferroelectric domains. By applying several fields such as temperature, electric field, and stress, the domain structures showed various sizes and shapes. We performed some microscopic techniques to observe the domain structure on a multi-scale. We found that domain structures are related to not only the crystal symmetries and extra fields but also the lattice deficiencies. Therefore, the emergence of lattice deficiencies in the synthesis process strongly affects the domain structures and dielectric properties.

Free Research Field

電子セラミックス

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

強誘電体材料は様々な電子部品に使用され、その機能の向上および改善には結晶構造とともにドメイン構造の制御が重要な課題である。ドメイン壁の局所領域においては特異な結晶構造や格子ひずみが生じることがあり、物質本来からは予想されない機能を示すことがある。本研究では非鉛強誘電体に対して温度、応力、電場を組み合わせた環境下での物性測定とその際に生じるドメイン構造について評価を行った。外場を起因とするドメイン構造の制御だけではなく、試料合成条件からもドメイン構造の制御が可能であることを見出し、ドメイン構造が新たな機能発現の場となり得ることが明らかとなった。