利用報告書 / User's Report | ARIM Japan公式ホームページ_マテリアル先端リサーチインフラ

【公開日：2023.08.01】【最終更新日：2023.05.25】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

22KU0025

利用課題名 / Title

BaTiO₃ナノキューブ集積体に関する研究

利用した実施機関 / Support Institute

九州大学

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）次世代ナノスケールマテリアル/Next-generation nanoscale materials（副 / Sub）-

キーワード / Keywords

フレクソエレクトリック効果,電子顕微鏡/Electron microscopy,ナノ粒子/ Nanoparticles

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)

安井久一

所属名 / Affiliation

産業技術総合研究所中部センター　極限機能材料研究部門　蓄電材料グループ

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

三村憲一,板坂浩樹

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

麻生亮太郎,村上恭和

利用形態 / Support Type

（主 / Main）技術補助/Technical Assistance（副 / Sub）-

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

KU-004：広電圧超高感度原子分解能電子顕微鏡

報告書データ / Report

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

チタン酸バリウム（BaTiO₃）は、ペロブスカイト型構造の典型的な強誘電体であり、積層セラミックコンデンサなど様々な電子デバイスへの応用研究が進められている。近年、BaTiO₃ ナノ結晶の集積化技術の開発が進み、その材料特性として、結晶歪みの勾配に比例して電気分極が生じるフレクソエレクトリック効果が注目されている。実際に、BaTiO₃ ナノ結晶集積体単層膜の高誘電率とフラットな温度依存性が、歪み勾配によるフレクソエレクトリック分極により生じることが理論解析により示されている[1,2]。本研究では、走査型透過電子顕微鏡（STEM）観察と歪み解析を組み合わせた複合的な実験を通して、集積化した BaTiO₃ナノ結晶中に生じる歪み量の定量を試みた。

実験 / Experimental

集積化した個々の BaTiO₃ ナノ結晶は、一辺が約 15 nm の立方体の形状を保持しつつ、おおむね規則的に配列して単層膜を形成していた。そこで、高角度環状暗視野（HAADF-）STEM 観察において、Ba カラム位置をサブピクセルの精度で検出し、歪みマップを作成した。

結果と考察 / Results and Discussion

集積化した個々の BaTiO₃ ナノ結晶は、一辺が約 15 nm の立方体の形状を保持しつつ、おおむね規則的に配列して単層膜を形成していた。そこで、高角度環状暗視野（HAADF-）STEM 観察において、Ba カラム位置をサブピクセルの精度で検出し、歪みマップを作成した。BaTiO₃ ナノ結晶表面、すなわち接合界面近傍において格子の伸びが検出され、さらにナノ結晶内部では不均一な歪み分布が観測された。ナノ結晶同士の接合環境に起因した格子歪みと見られるため、接合する周囲のナノ結晶の相対的な傾斜角や接合間距離などを詳細に調査することで、今後、ナノ結晶中に導入された歪みの起源とフレクソエレクトリック効果との関係性を明らかにする。

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)

参考文献[1] K.Yasui H.Itasaka, K.Mimura, and K.Kato, J. Phys.: Condens. Matter 32, 495301 (2020). [2] K.Yasui H.Itasaka, K.Mimura, and K.Kato, Nanomaterials 12, 188 (2022).

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.

宮嵜裕明，麻生亮太郎，板坂浩樹，三村憲一，安井久一，村上恭和，BaTiO3ナノ結晶のSTEM歪み解析，日本顕微鏡学会　第78回学術講演会，2022年05月11日
宮嵜裕明，麻生亮太郎，板坂浩樹，三村憲一，安井久一，村上恭和，走査型透過電子顕微鏡法による BaTiO3 ナノ結晶の歪み解析，日本金属学会　九州支部会，2022年06月04日

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