欠陥誘起強誘電性による新規非鉛圧電セラミックスの開発

利用缺陷诱导铁电开发新型无铅压电陶瓷

• 批准号: 21246096
• 负责人: 野口 祐二
• 金额: $ 29.2万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21246096/
• 关键词: 強誘電体; ペロブスカイト; 単結晶; セラミックス; ドメイン; 格子欠陥

昨年度は、欠陥誘起強誘電性に立脚した強誘電体・圧電体の材料設計指針を確立して、BiFeO_3強誘電体結晶の完全分極反転に、世界で初めて成功した。今年度は、(1-χ)BiFeO_3-χ(Bi_0.5K_0.5)TiO_3固溶体単結晶およびセラミックスを対象として、各種解析・物性評価を行った。X線回折では、菱面体晶(R3c)構造に由来するピークは、χ≦0.36で観測された。中性子回折では、χ=0.40、0.43、0.46においても、R3c造由来の回折ピークが観測された。0.40≦χ≦0.46の組成領域においても、R3c構造の相が存在することが示された。R3c相とP4mm相の二相混相を仮定したリートベルト解析により、回折データを非常に良く再現できた。の増加に伴い、R3c相のモル分率が減少する傾向が得られた(χ=0.30では83%、0.46では66%)。精密構造解析の結果から、優れた強誘電性を示すχ=0.40において、菱面体晶歪みを持つR3c相と、強誘電性歪みが非常に小さい相とが共存した構造をとっていることが明らかになった。結晶構造解析および電子線回折によるドメイン構造解析の結果から、R3c相と擬立方晶相とが共存して、微細なナノドメイン構造を形成していること、およびこのナノドメイン構造が、χ=0.40における優れた強誘電性・圧電性の起源であることが示された。フラックス法および溶液引き上げ法により、(1-χ)BiFeO_3-χ(Bi_0.5K_0.5)TiO_3固溶体単結晶の育成に、世界で初めて成功した。高酸素圧下で育成した単結晶は、大気中で育成した単結晶よりもリーク電流が大幅に減少した。この結果から、高酸素圧下での単結晶の育成が、欠陥濃度の小さい高品質な結晶の育成に有効であることが明らかとなった。

Yesterday annual は, owe 陥 induced strong electrical に lure her footing し た strong electricity body, lure 圧 electricity body の material design pointer を establish し て, strong BiFeO_3 induced electric crystallization の completely points very inverse planning に, the early で め て successful し た. Our は ", (1 - χ) BiFeO_3 - χ (Bi_0. 5 k_0. 5) TiO_3 solid solution crystallization 単 お よ び セ ラ ミ ッ ク ス を like と seaborne し て, all kinds of analytical, physical review 価 を line っ た. X-ray refolding で で, the structure of rhombohedral crystal (R3c) に origin するピ するピ <s:1> に に, χ ≤ 0.36で観 measurement された. The intermediate nature is refolded back to で, χ=0.40, 0.43, 0.46にお ピ て <e:1>, R3c formation is refolded back to ピ された が観 to measure された. 0.40 ≤ χ ≤ 0.46. The composition domain is にお にお て て <e:1> が, and the R3c structure <s:1> phase が exists する された とが とが indicates された. R3c phase と P4mm phase の two-phase miscible を 仮 set し た リ ー ト ベ ル ト parsing に よ り, inflexion デ ー タ を very good に く reappearance で き た. の raised plus に い, R3c phase の モ ル fraction が reduce す る tendency が ら れ た (χ = 0.30 で は 83%, 0.46 で は 66%). Precision structural analysis results の か ら, superior れ た strong electrical を lure in す χ = 0.40 に お い て, rhombohedron slanting み を hold つ と R3c phase, strong electrical tilt lure み が very small に さ い phase と が coexistence し た tectonic を と っ て い る こ と が Ming ら か に な っ た. Crystal structure parsing お よ び electronic line inflexion に よ る ド メ イ ン tectonic analytical results の か ら, R3c と quasi cubic phase と が coexistence し て, imperceptible な ナ ノ ド メ イ を ン structure form し て い る こ と, お よ び こ の ナ ノ ド メ イ ン tectonic が, χ = 0.40 に お け る optimal れ た strong electrical, lure 圧 electrical の origin で あ る こ と が shown さ れ た. フ ラ ッ ク ス method お よ び solution on lead き げ method に よ り, (1 - χ) BiFeO_3 - χ (Bi_0. 5 k_0. 5) TiO_3 solid solution crystallization 単 の に bred, the early で め て successful し た. High acid element 圧 で bred し た 単 crystal は, large 気 で bred し た 単 crystallization よ り も リ ー ク current が に substantially reduce し た. こ の results か ら, high acid element under 圧 で の 単 crystallization の が bred, concentration of owe 陥 の small さ い high-quality な crystallization の bred に have sharper で あ る こ と が Ming ら か と な っ た.

项目成果

高圧酸素下溶液引き上げ法による(Bi_<0.5>Na_<0.5>)TiO_3系単結晶の育成と特性評価

高压氧气下溶液提拉法生长及(Bi_<0.5>Na_<0.5>)TiO_3单晶的表征

• 发表时间: 2010
• 作者: A.D. Setyawan;J. Saida;H. Kato;M. Matsushita;A. Inoue;T. Matsui and H. Kuramoto;西村幸夫;西村幸夫;小野塚博暁
• 通讯作者: 小野塚博暁

高圧酸素下フラックス法によるニオブ酸カリウムナトリウムの結晶育成とその物性評価

高压氧助熔剂法铌酸钾钠晶体生长及其物理性能评价

• 发表时间: 2010
• 作者: Atsushi Sato;Chia-Ming Uang;山田孝太郎;服部拓也
• 通讯作者: 服部拓也

Growth and characterization of high-quality Bi-based perovskite ferroelectric single crystals

高质量铋基钙钛矿铁电单晶的生长和表征

• 发表时间: 2010
• 作者: 吉野貴紀;松井智哉;倉本洋;Y.Noguchi
• 通讯作者: Y.Noguchi

強誘電性Bi層状ペロブスカイトPb_2Bi_4Tt_5o_<18>の紫外光照射効果

紫外光照射对铁电Bi层状钙钛矿Pb_2Bi_4Tt_5o_<18>的影响

• 发表时间: 2010
• 作者: 山本圭介;上野隆二;山中武;平山佳奈;楊海貴;王冬;中島寛;武貞正樹
• 通讯作者: 武貞正樹

High-performance Bi_4Ti_3O_<12> and(Bi_<0.5>Na_<0.5>)TiO_3 ferroelectric single crystals obtained by high-oxygen pressure crystal growth

高氧压晶体生长获得高性能Bi_4Ti_3O_<12>和(Bi_<0.5>Na_<0.5>)TiO_3铁电单晶

• 发表时间: 2009
• 作者: 荻野博司;田口孝;倉本洋;Yuji Noguchi
• 通讯作者: Yuji Noguchi