PVDFの高性能センサデバイス応用に向けた結晶構造・分極配列制御手法の開発

用于PVDF高性能传感器器件应用的晶体结构和偏振排列控制方法的开发

• 批准号: 21K20549
• 负责人: 酢谷 陽平
• 金额: $ 2万
• 依托单位: Hyogo Prefectural Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-08-30 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K20549/
• 关键词: PVDF; 低電圧制御; 強誘電相; 常誘電相; 結晶相転移; 分極配列制御; P(VDF/TrFE); 圧電性; 有機強誘電体; 成膜時電界印加; 結晶構造転移; 圧焦電性

本研究ではポリフッ化ビニリデン(PVDF)の常誘電結晶構造から強誘電結晶構造への結晶転移と分極配列の低電圧制御を目指して、研究に取り組んでいる。本年度はPVDFの共重合体で、強誘電相が再安定であるポリフッ化ビニリデン三フッ化エチレン共重合体(P(VDF/TrFE))の薄膜について融液状態での電圧印加を行い、それに伴う分極配列方向の変化の印加電圧依存性について評価を行った。常温のP(VDF/TrFE)薄膜に対して直流の電圧印加を行った場合、抗電界(分極量における50%の分極が変化する電界)の90%以上の電界印加でP(VDF/TrFE)の分極方向が水平方向から60度垂直方向に回転し、抗電界以上の電界印加でP(VDF/TrFE)の一部の分極方向がさらに30度垂直方向に変化することが確認できた。一方、融液状態において電圧印加を行ったP(VDF/TrFE)薄膜では、室温の抗電界の20%以上といった低電界印加でもP(VDF/TrFE)の分極方向が水平方向から60度回転し、室温の抗電界の40%以上の電界印加でP(VDF/TrFE)の一部の分極方向が垂直方向に変化することが確認できた。これにより融液状態におけるP(VDF/TrFE)薄膜への電界印加によって低電圧印加でもP(VDF/TrFE)の分極制御が可能であることが実証できた。また、融液状態での電圧印加を行ったP(VDF/TrFE)薄膜においては、室温の抗電界以上の電界印加を行った場合、P(VDF/TrFE)の分極方向が水平方向に戻る挙動が確認でき、融液状態での印加電界の大きさがP(VDF/TrFE)の分極配列制御に影響を与えることが判明した。

在这项研究中，我们致力于低压控制从顺电晶体结构到铁电晶体结构的晶体转变以及聚偏二氟乙烯（PVDF）的偏振排列。今年，我们对聚偏二氟乙烯三氟乙烯共聚物（P(VDF/TrFE)）薄膜施加电压，该共聚物是一种具有重新稳定的铁电相的PVDF共聚物，在其熔融状态下极化排列方向的变化的依赖性。评估施加的电压。当在室温下向 P(VDF/TrFE) 薄膜施加直流电压时，P(VDF/TrF)证实E)的偏振方向从水平方向垂直旋转60度，并且通过施加高于矫顽力的电场，P(VDF/TrFE)的一部分的偏振方向进一步垂直改变30度。电场。另一方面，在熔融状态下施加电压的P(VDF/TrFE)薄膜中，即使在20％的低电场下，P(VDF/TrFE)的偏振方向也从水平方向旋转60度。施加室温矫顽电场的40％以上时，确认了P(VDF/TrFE)的一部分的极化方向在垂直方向上变化。应用。这表明，即使在低电压下，也可以通过对熔融状态的 P(VDF/TrFE) 薄膜施加电场来控制 P(VDF/TrFE) 的极化。另外，在熔融状态下施加电压的P(VDF/TrFE)薄膜中，当施加比室温下的矫顽电场高的电场时，P(VDF/TrFE)的极化方向确认了熔融状态下施加的电场的大小影响P(VDF/TrFE)的偏振排列控制。

项目成果

P(VDF/TrFE)薄膜キャパシタのアニール処理時電界印加による分極制御

P(VDF/TrFE)薄膜电容器退火处理过程中施加电场的极化控制

• 发表时间: 2023
• 作者: 秋吉 亮平;佐伯 昭紀;田中 大輔;酢谷陽平
• 通讯作者: 酢谷陽平