構造不均一性が誘起するスピン・双極子ゆらぎと巨大応答物性

结构不均匀性和巨响应特性引起的自旋/偶极波动

基本信息

批准号：
09J08448
负责人：
横田紘子
金额：
$ 3.84万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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

项目摘要

本研究は強誘電体や圧電体においてみられる巨大応答特性の起因を解明し、その原理を利用した新規物質を開発することを目的としている。本年度はこれまで共同研究を行っているイギリスのOxford大学に2カ月半の間滞在し、圧電材料として広く利用されているPb(Zr,Ti)O_3(以下PZT)の構造解析を行った。PZTにおいてはTi濃度が48%近傍において2相の境界が温度に対してほぼ垂直になるようなmorphotropic phase boundary (MPB)が存在し、この付近では誘電,電気機械定数が最大値をとることで知られている。このことはMPB近傍において対称性が著しく低下することによるものだと考えられてきた。しかしながら、申請者らは詳細な構造解析を行った結果、室温において低対称相と高対称相とが共存した状態になっていることを明らかにしてきた。このことから、PZTの相図を見直す必要があるのではないかと考え、温度,組成を変化させ構造解析を行った。その結果、PZTは常に2つ以上の相が共存する混晶状態であることが明らかとなった。すなわち、PZTにおいては対称性が低下することよりも、むしろ異なる相が共存することにより系全体が揺らいだ状態になることで巨大物性がもたらされるといえる。このような考え方はほかの凝縮系にも適用することができるユビキタスな概念であるといえる。これのら結果について、申請者は国際学会の場で発表を行い、2つの奨励賞を受賞している。また、新規物質をつくるという研究においてはパルスレーザー堆積法を利用した薄膜づくりを精力的に行ってきた。特に、マルチフェロイックス物質において一般にみられるdゼロネス問題を持たないことが期待される希土類遷移金属酸化物に着目をし研究を行ってきた。

这项研究旨在阐明铁电和压电体中发现的巨大响应特征的原因，并开发利用该原理的新材料。今年，我住在英国的牛津大学，到目前为止，我一直在那里进行了两个半月的联合研究，并对PB（ZR，TI）O_3（以下称为PZT）进行了结构性分析，该分析被广泛用作压电材料。在PZT中，存在一个形态相边界（MPB），其中两个相之间的边界在TI浓度约为48％的情况下大约垂直于温度，并且众所周知，介电和机电常数在该区域中具有最大值。人们认为这是由于MPB附近的对称性显着下降。但是，在进行详细的结构分析之后，申请人表明，低对称和高对称相在室温下共存。因此，我们认为有必要审查PZT的相图，并且我们通过改变温度和组成进行了结构分析。结果，发现PZT处于混合晶体状态，其中两个或多个相共存。换句话说，在PZT中，可以说整个系统都通过共存不同的阶段而动摇，从而产生了巨大的物理特性。可以说，这种概念是可以应用于其他冷凝系统的无处不在的概念。申请人在国际科学学会上介绍了结果，并获得了两个令人鼓舞的奖项。此外，在研究创建新材料的研究中，我们一直在积极地使用脉冲激光沉积来制作薄膜。特别是，我们专注于稀土过渡金属氧化物，这些金属氧化物预计不会在多膜根材料中遇到的D-均方体问题。