【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.04.17】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

24QS0124

利用課題名 / Title

交流電流分極におけるリラクサー強誘電体の分域変化

利用した実施機関 / Support Institute

量子科学技術研究開発機構 / QST

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

外部利用/External Use

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）計測・分析/Advanced Characterization（副 / Sub）-

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed（副 / Sub）量子・電子制御により革新的な機能を発現するマテリアル/Materials using quantum and electronic control to perform innovative functions

キーワード / Keywords

３次元ヘテロエピタキシャル成長,アクチュエーター/ Actuator,X線回折/ X-ray diffraction,放射光/ Synchrotron radiation

利用者と利用形態 / User and Support Type

利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)

塚田 真也

所属名 / Affiliation

島根大学学術研究院教育学系

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

阪口佳代子,古川 令,黒岩 芳弘,Shao Mingyang

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

大和田 謙二,押目 典宏

利用形態 / Support Type

（主 / Main）共同研究/Joint Research（副 / Sub）-

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

QS-221：コヒーレントX線回折イメージング装置

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

超音波探触子等の基幹材料であるリラクサー強誘電体結晶の圧電・誘電特性の向上を目指して行われる交流分極処理（AC-Poling：ACP）のメカニズムを解明するために、広視野高分解能イメージング手法を用いて、疑似交流電場印加下における分極ドメイン変化その場計測を実施した。

実験 / Experimental

BL22XU実験ハッチ１に量研が設置するコヒーレントX線回折イメージング装置とその附属品を用いた。実験試料はリラクサー強誘電体(1-x)Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O_3-xPbTiO₃単結晶等とした。検討の結果、イメージング手法として回折トポグラフィ法を採用した。試料は専用の絶縁ホルダーに搭載し、電極付けを行った。安定化電源とアンプを組み合わせた電圧印加システムを用い、実験ハッチ外から印加電圧を遠隔制御した。これらのセットアップを用い、電場印加下データ取得を行い、データ取得後にデータを整理して、結果を実験条件探索に反映した。

結果と考察 / Results and Discussion

リラクサー強誘電体 (1−x)Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O_3–xPbTiO₃ における ACP 処理中のドメイン形状変化を観察した。 初期状態では、試料内に縦方向の細いドメインが確認され、ACP 処理が進行するにつれて（2サイクル、4サイクル、6サイクル）、これらの縦線状ドメインが増加し、回折強度の増大とともに、縦長の細かいドメインが縦方向に連結していく様子が明らかとなった。一方で、8サイクル以降では、電場印加の繰り返しに伴い、ドメインサイズの増大が確認された。特に、斜め方向に新たなドメインが出現し、それが成長して大きなドメイン構造を形成する様子が観察された。このようなドメインの変化は、交流電場の過剰印加に起因する誘電率の低下と密接に関係していると推察される。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

成果発表・成果利用 / Publication and Patents

論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)

口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.

特許 / Patents

特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件