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酸化物界面における静電ポテンシャルバリア崩壊メカニズムに関する研究

氧化物界面静电势垒塌陷机理研究

基本信息

批准号：
07J11873
负责人：
佐藤幸生
金额：
$ 2.18万
依托单位：
Japan Fine Ceramics Center
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2009
项目状态：
已结题

项目摘要

研究代表者は初年度および第2年度に確立した手法を用いて,Pb(Mg_<1/3>Nb_<2/3>)O_3-PbTiO_3(PMN-PT)結晶中の強誘電ドメイン構造について電圧印可その場TEM観察を行った.このPMN-PT結晶は非常に高い圧電特性を示すことが知られ,そのドメイン構造はナノスケール+ミクロンスケールの2段階の構造で構成されている.当研究の結果,あるしきい値より高い電界を印可した場合,ドメイン構造が可逆的な応答を示すことが分かった.電界の印可によりナノスケールドメイン界面の方位が変化し,それに伴いミクロンスケールのドメイン構造は消失することが分かった.また,この変化は電界の印可,開放に関して可逆的であり,電界を開放すると元のドメイン構造に復元した.ナノスケールドメインの界面は電界に対して,垂直になる傾向があった.このようなナノスケールのドメイン構造の電界に対する応答はこれまでには見られておらず,PMN-PTが示す高い圧電特性の発現に関して,重要な知見を与えると考えられる.一方,研究代表者は分離膜や触媒等への応用が盛んなゼオライト材料の1つであるフォージャサイト(FAU)について,膜中にしばしば形成される双晶界面における安定な原子配列の理論計算を行った.計算は経験的な原子間ポテンシャルを用いた格子静力学法により行った.界面計算のモデリングでは界面における多数の自由度を網羅するため,片方の結晶を他方に対して少しずつ並進させたり異なる終端面の組み合わせを検討したりなどした.計算の結果,いくつかの安定な原子配列が得られ,そのうちの1つは実験的に見られるものと良く整合するものであった.この原子配列ではその局所的な構造が他のタイプのゼオライト(EMT)の結晶中の構造と非常に類似しており,そのことがこの配列が安定であることの1つの理由と考えられる.また,他の幾つかの配列では酸素原子で構成される環状構造が通常より大きいものや小さいものが見られており,そのような界面では分離特性などが変化することが考えられる.

In the first and second years of this study, the authors established a new method for the study of the structure of Pb(Mg_<1/3>Nb_<2/3>)O_3-PbTiO_3(PMN-PT) crystals. The PMN-PT crystal has very high voltage characteristics. The structure of the PMN-PT crystal has two stages. When the results of the study are available, the structure is reversible. The orientation of the interface of the electric field can be changed, and the structure of the interface can be disappeared. The electric field is open, reversible, and open. The interface between the two sides of the wall has a tendency to change electrically and vertically. PMN-PT is an important part of the development of high voltage electrical characteristics. On the other hand, the representative of the research conducted theoretical calculations on the formation of a twin-crystal interface in the separation membrane, catalyst, etc. Calculation of atomic space by lattice statics interface calculation and interface calculation, most of the degrees of freedom of the interface, the crystal of the slice, the other side, the terminal surface, the combination of the end surface, the analysis. As a result of calculation, the stable atomic arrangement is obtained, and the perfect integration is obtained. The structure of this atomic arrangement is very similar to that of the structure of the crystal (EMT). The structure of the ring is usually composed of several atoms of acid, and the separation characteristics of the interface are studied.