電気泳動エピタキシャル電着法によるナノ結晶チタン酸バリウム薄膜の合成

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最終年度の研究で得られた成果を以下に記す。1)電気泳動電着(EPD)用BaTiO_3ナノ結晶サスペンションの作製2)EPDによるBaTiO_3ナノ結晶薄膜の作製と評価3)BaTiO_3セラミック薄膜の作製と評価4)ナノ結晶EPD法によるBaTiO_3ナノ結晶パターンの作製と評価1)2-メトキシエタノールを分散液として用い、高濃度のBaTiO_3ナノ結晶を単分散させたサスペンションの作製を行った。BaTiO_3ナノ結晶のゼータ電位制御にアセチルアセトンを用い、その添加量とサスペンションの光透過度(単分散度)の関係についての詳細な検討を行い、目的とするサスペンションの作製を行った。2)EPDによるセラミック薄膜の作製例は多数報告されているが、BaTiO_3ナノ結晶から成る緻密な薄膜の作製例はほとんどない。EPD条件を様々に変えることにより、均質かつ緻密なBaTiO_3ナノ結晶薄膜(AFMによる評価から、薄膜の表面は粒子のサイズレベルの粗さしかない)の作製に成功した。また、SEM,TEM観察から組織も非常に均質であることを確認した。3)作製したBaTiO_3ナノ結晶薄膜を600℃の低温で焼成し、緻密な組織を持つセラミック薄膜が得られることを確認した。得られた薄膜の誘電率(1kHz-1MHz)及びD-Eヒステリシス特性の測定を行い、強誘電性を示すBaTiO_3セラミック薄膜が得られていることを確認した。ただ、誘電率は100-200程度と小さく、残留炭素や電極材料も含めた検討が必要であることが分かった。4)BaTiO_3ナノ結晶から成るセラミックピラー(直径400nm、高さ500nm)を400nmの間隔で2次元配列したフォトニック結晶の作製に初めて成功した。ピラー配列は乱れがほとんど無いことをSEM,AFMにより確認し、各ピラーは圧電性を示すことをSPMにより確認した。これにより、強誘電体セラミックフォトニック結晶の新しい作製法の確立に成功した。ナノ結晶粒子のエピタキシャル結合現象の有無についての検討は継続して行っている。