PVDFの高性能センサデバイス応用に向けた結晶構造・分極配列制御手法の開発

用于PVDF高性能传感器器件应用的晶体结构和偏振排列控制方法的开发

• 批准号: 21K20549
• 负责人: 酢谷 陽平
• 金额: $ 2万
• 依托单位: Hyogo Prefectural Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-08-30 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K20549/
• 关键词: PVDF; 低電圧制御; 強誘電相; 常誘電相; 結晶相転移; 分極配列制御; P(VDF/TrFE); 圧電性; 有機強誘電体; 成膜時電界印加; 結晶構造転移; 圧焦電性

本研究ではポリフッ化ビニリデン(PVDF)の常誘電結晶構造から強誘電結晶構造への結晶転移と分極配列の低電圧制御を目指して、研究に取り組んでいる。本年度はPVDFの共重合体で、強誘電相が再安定であるポリフッ化ビニリデン三フッ化エチレン共重合体(P(VDF/TrFE))の薄膜について融液状態での電圧印加を行い、それに伴う分極配列方向の変化の印加電圧依存性について評価を行った。常温のP(VDF/TrFE)薄膜に対して直流の電圧印加を行った場合、抗電界(分極量における50%の分極が変化する電界)の90%以上の電界印加でP(VDF/TrFE)の分極方向が水平方向から60度垂直方向に回転し、抗電界以上の電界印加でP(VDF/TrFE)の一部の分極方向がさらに30度垂直方向に変化することが確認できた。一方、融液状態において電圧印加を行ったP(VDF/TrFE)薄膜では、室温の抗電界の20%以上といった低電界印加でもP(VDF/TrFE)の分極方向が水平方向から60度回転し、室温の抗電界の40%以上の電界印加でP(VDF/TrFE)の一部の分極方向が垂直方向に変化することが確認できた。これにより融液状態におけるP(VDF/TrFE)薄膜への電界印加によって低電圧印加でもP(VDF/TrFE)の分極制御が可能であることが実証できた。また、融液状態での電圧印加を行ったP(VDF/TrFE)薄膜においては、室温の抗電界以上の電界印加を行った場合、P(VDF/TrFE)の分極方向が水平方向に戻る挙動が確認でき、融液状態での印加電界の大きさがP(VDF/TrFE)の分極配列制御に影響を与えることが判明した。

In this study, the crystal structure of PVDF (PVDF), which is usually induced by electricity, changes from strong induced crystal structure to crystal transition and low voltage control of polarization arrangement, is studied. In this year, the film of PVDF composite (P(VDF/TrFE)) is in the middle of the melt state, and the voltage dependence of the film is evaluated. P(VDF/TrFE) thin films at room temperature are suitable for DC voltage application, and more than 90% of the electrical boundary of P(VDF/TrFE) is determined by the polarization direction of P(VDF/TrFE) from the horizontal direction to the vertical direction, and a part of the polarization direction of P (VDF/TrFE) above the electrical boundary is determined by the polarization direction of P(VDF/TrFE) from the vertical direction to the horizontal direction. P(VDF/TrFE) thin films in a liquid state have a resistance of more than 20% at room temperature and a polarization direction of more than 60 degrees in the horizontal direction. P(VDF/TrFE) thin films have a resistance of more than 40% at room temperature and a polarization direction of more than 40% at room temperature. P(VDF/TrFE) thin films with low voltage and polarization control can be realized in the melt state. In the case of high voltage P(VDF/TrFE) thin film in melt state, high voltage P(VDF/TrFE) thin film in room temperature, high voltage P(VDF/TrFE) thin film in melt state.

项目成果

P(VDF/TrFE)薄膜キャパシタのアニール処理時電界印加による分極制御

P(VDF/TrFE)薄膜电容器退火处理过程中施加电场的极化控制

• 发表时间: 2023
• 作者: 秋吉 亮平;佐伯 昭紀;田中 大輔;酢谷陽平
• 通讯作者: 酢谷陽平