選択的還元によって傾斜機能を持たせた高光歪セラミックスの開発

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強誘電体セラミックスの性質の一つで、最近見出されたものに光歪効果(Photoristrictive Effect)がある。これまで知られていた光起電力効果(Photovoltalic Effect:光エネルギー→電気エネルギー)と圧電効果(Piezoelectric Effect:電気エネルギー→力学エネルギー)が複合した現象である。光エネルギーを力学エネルギーに直接変換するこのような現象は、従来の物質には見られないもので、光モーターなど光駆動デバイスへの幅広い応用が注目されている。しかし、歪み速度が小さい、歪み量が小さい、駆動光が紫外線に限定されるなど、実用化に際しての障害がある。そこで、本研究では光歪みを示すPLZTセラミックスをまず、PLZT-PZT傾斜機能化し、さらにPZT側から選択的還元することによって二重に傾斜機能を持たせ、高い光歪みを得ることにより、歪み速度と歪み量の向上を試みた。その結果、選択的還元処理により、全体の電気機械結合係数を向上させ、そして熱歪みにより電気→力学エネルギー変換能を向上させることが出来た。これは、電気伝導率の傾斜を持たせることで光→電気エネルギー変換能(特に応答速度)が改善されたものと考えられる。さらに、PLZT-PZT傾斜機能化により、透光性を失わずに光起電力を発生することができた。今後、電気伝導率(又は強誘電体-伝導体)の傾斜プロファイルがどのような条件のとき、エネルギー変換機能が最適化するかを検討したい。