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

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。

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。