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ビスマスの特性を活かした機能性材料の開発

利用铋的特性开发功能材料

基本信息

批准号：
22244044
负责人：
東正樹
金额：
$ 24.21万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2010
资助国家：
日本
起止时间：
2010 至 2012
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22244044/
关键词：
強相関電子系負の熱膨張電子・電気放射線・X線・粒子線

项目摘要

今年度は以下の成果を得た。1.BiNiO_3のBiを5%Laで置換したBi_<0.95>La_<0.05>NiO_3は、昇温によってBi^<5+>とNi^<2+>の間で電荷移動を起こし、高温相は(Bi,La)^<3+>Ni^<3+>O_3の酸化状態を持つ。この際、2.6%の体積収縮を生じる。また、両相が広い温度範囲にわたって共存するため、収縮はなだらかに起こる。歪みゲージを用いた線膨張係数の測定で、300Kから400Kの広い温度範囲に渡り、-82×10^<-6>/Kの線熱膨張係数を持つ負の熱膨張が起きていることを確認した。この値は最大の負の熱膨張係数を持つ既存材料、(Mn_<0.96>Fe_<0.04>(Zn_<0.5>Ge_<0.5>)Nの物の3倍以上である。2.代表的な圧電材料であるPZTと同様の菱面体晶-正方晶の固溶体である、BiFe_<1-x>Co_xO_3の、化学溶液法で得られた薄膜試料の電子顕微鏡観察を行った。その結果、100pm/Vという、BiFeO_3の約2倍の圧電定数を持つBiFe_<0.9>Co_<0.1>O_3薄膜では、基盤近傍にc/a=1.23の巨大正方晶相が生成し、その上に基盤から格子緩和した菱面体晶相が成長していることが分かった。基盤からの拘束が解けることで圧電特性が増大している物と考えられる。3.薄膜の研究からMPBによる圧電定数の増加が確認されているBi_<1-x>Sm_xFeO_3のバルク試料の結晶構造を調べた。x=0.1では室温でPbZrO_3型の反強誘電相であり、昇温に伴ってBiFeO_3型の強誘電相、そしてGdFeO_3型の常誘電相への逐次相転移を示すことが明らかになった。

This year, the following results were achieved. 1. The charge transfer between Bi ^<<0.95><0.05>5+> and Ni^<2+> in BiNiO_3 and Bi^<5+> and Ni^<3 +> in (Bi,La)^<3+>Ni^<3+>O_3 phase is initiated and maintained at high temperature. At the same time, 2.6% of the volume contraction occurred. The temperature range of the two phases varies. Determination of linear expansion coefficient of temperature range from 300K to 400K, linear thermal expansion coefficient of-82 ° 10 ^/K, negative thermal expansion coefficient of temperature range from 300K to 400K, linear thermal expansion coefficient of temperature range from-82 ° 10 ^<-6>/K, linear thermal expansion coefficient of temperature range from 300 K to 400 K. The maximum negative coefficient of thermal expansion is more than 3 times that of the existing material and (Mn_<0.96>Fe_<0.04>(Zn_<0.5>Ge_<0.5>)N. 2. Representative piezoelectric materials such as PZT, BiFe_<1-x>xO_3, etc. were prepared by chemical solution method and examined by electron microscope. As a result, BiFeO_3 has a voltage constant of about 2 times at 100pm/V, and BiFeO_3 <0.9><0.1>thin films have a large square crystal phase with c/a=1.23 near the substrate and a rhombic crystal phase near the substrate. The base plate is restrained and the voltage characteristics are increased. 3. The increase of voltage constant in MPB films was confirmed by the crystal structure adjustment of Bi_<1-x>Sm_xFeO_3 samples. x=0.1. The phase shifts of the strongly induced phase of PbZrO_3-type at room temperature and the strongly induced phase of BiFeO_3-type at room temperature and the strongly induced phase of GdFeO_3-type at room temperature are shown.