チタン酸バリウムストロンチウムにおける高周波誘電特性の発現メカニズムの解明

H21年度までにおいて,通常の強誘電体であるBaTiO3(BT),リラクサー強誘電体であるBaZr0.25Ti0.7503(BZT-0.25),散漫相転移型強誘電体であるBST-0.6について,新規に開発した広帯域誘電分散測定法を用いて,kHz～THzまでの広帯域複素誘電率を測定し,双極子分極、イオン分極、電子分極由来の誘電率を同時に定量化した.結果,通常の強誘電体である,BTにおいてキュリー温度(相転移温度)以上の本来常誘電領域で,双極子分極がBZT-0.25やBST0.6と同様な挙動を示すことがわかった.本年度は,より詳細にBTにおける双極子分極の挙動を解析するため,キュリー温度付近でラマン分光測定を行った.さらに測定したラマン強度を,フォノン相互作用長(Lphonon)を用いたラマン強度の理論式で最小二乗フィッティングし,Lphononの温度変化を調べた.結果,Lphononはキュリー点以上においても0とはならず,正の値を持つことが分かった.Lphononの大きさは,双極子のクラスターサイズを反映していることから,BTの常誘電相においてナノサイズ分極領域(Polar nanoregions,PNRs)が存在していることを示唆する結果となった.この結果は,前年度までに得られた広帯域誘電率測定の結果をサポートするものであり,強誘電体BTにおける常誘電相での双極子分極の起源に大きく迫ることができたといえる.

H21年度までにおいて,通常の強誘電体であるBaTiO3(BT),リラクサー強誘電体であるBaZr0.25Ti0.7503(BZT-0.25),散漫相転移型強誘電体であるBST-0.6について,新規に開発した広帯域誘電分散測定法を用いて,kHz～THzまでの広帯域複素誘電率を測定し,双極子分極、イオン分極、電子分極由来の誘電率を同時に定量化した.結果,通常の強誘電体である,BTにおいてキュリー温度(相転移温度)以上の本来常誘電領域で,双極子分極がBZT-0.25やBST0.6と同様な挙動を示すことがわかった.本年度は,より詳細にBTにおける双極子分極の挙動を解析するため,キュリー温度付近でラマン分光測定を行った.さらに測定したラマン強度を,フォノン相互作用長(Lphonon)を用いたラマン強度の理論式で最小二乗フィッティングし,Lphononの温度変化を調べた.結果,Lphononはキュリー点以上においても0とはならず,正の値を持つことが分かった.Lphononの大きさは,双極子のクラスターサイズを反映していることから,BTの常誘電相においてナノサイズ分極領域(Polar nanoregions,PNRs)が存在していることを示唆する結果となった.この結果は,前年度までに得られた広帯域誘電率測定の結果をサポートするものであり,強誘電体BTにおける常誘電相での双極子分極の起源に大きく迫ることができたといえる.