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研究成果/第一原理計算 研究開発トップへ 2016年度の一覧へ

R-11
2016

第一原理計算によるk-Al2O3型強誘電体の分極反転経路解析


技術のポイント

原子レベルでの理論計算により、k-Al2O3型強誘電体の構造相転移のメカニズムを解析する

基礎研究


背景
従来の強誘電体はペロブスカイト型構造中の酸素八面体の変位に伴い、構造相転移が起こっている。新たな相転移機構を有する材料を探索することは、強誘電材料開発の発展のための重要な課題の一つである

目的
第一原理計算を用いて強誘電体であるk-Al2O3型結晶構造の中心対称構造と構造反転相転移機構を明らかにする

成果
(1) k-Al2O3型強誘電体の相転移機構として安定構造(空間群:Pna21)からO層のせん断に伴い各カチオンサイトの配位数が変化する、中心対称構造(Pbcn)を経由する相転移機構が示唆される
(2) この反転機構における分極反転の起こりやすさ(ポテンシャル障壁)はPbTiO3よりも低く、十分に起こり得る妥当な機構であると考えられる
従来のペロブスカイト系強誘電体と異なる特殊な構造変化による
強誘電体である可能性を示唆


・手法:第一原理計算(VASPコード、PAW法)

k-Al2O3型構造の結晶構造(Pna21)と
その分極反転における中心対称構造(Pbcn)
k-Al2O3型構造の各組成における
ポテンシャル障壁



期待される適応分野
ペロブスカイト型構造以外の新規強誘電材料の開発

参考文献 [1] R. E. Cohen , et al. , Nature 358 (1992) 136.
謝辞 本研究は、JSPS科研費25106008の一環として実施したものである



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