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。

这项研究的目的是阐明铁电体和压电体中观察到的巨响应特性的原因，并开发利用这一原理的新材料。今年，我在英国牛津大学进行联合研究，用了两个半月的时间，对Pb(Zr,Ti)O_3（以下简称PZT）进行了结构分析，该材料被广泛应用。用作压电材料。在PZT中，存在同形相界（MPB），当Ti浓度在48%左右时，两相之间的边界几乎垂直于温度，介电常数和机电常数在此附近达到最大值。已知。这被认为是由于 MPB 附近的对称性显着降低所致。然而，作为详细的结构分析的结果，申请人发现低对称性相和高对称性相在室温下共存。基于此，我们认为可能有必要重新审视PZT的相图，并通过改变温度和成分进行结构分析。结果表明，PZT始终处于两种或多种相共存的混合晶态。换句话说，在PZT中，可以说是不同相的共存带来了巨大的物理性质，而不是对称性的降低，从而导致整个系统处于波动状态。这种思维方式可以说是一个普遍存在的概念，可以应用到其他凝聚系统中。申请人在国际学术会议上展示了这些成果，并获得两项鼓励奖。此外，在新材料的研究中，我们一直积极致力于利用脉冲激光沉积来制造薄膜。我们特别将研究重点放在稀土过渡金属氧化物上，预计其不会出现多铁材料中常见的 d 零问题。