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論文

Local structure analysis of BaTiO$$_3$$ modulated by Mn substitution

米田 安宏; 小原 真司*; 野口 祐二*; 宮山 勝*

Transactions of the Materials Research Society of Japan, 40(1), p.29 - 32, 2015/03

積層型セラミッックコンデンサとして広く用いられている強誘電体材料のチタン酸バリウム(BaTiO$$_3$$)は特性向上のための添加物ドーピングが研究されている。特にマンガン(Mn)はBaTiO$$_3$$の特性を大きく向上させる添加物として重要である。しかしながらMnは酸素欠損などの周囲の状況によって、その働きが大きく異なるため、Mn添加効果を正しく評価することは困難であった。しかしながら近年、酸素空孔がコントロール可能な作成法が実現し、Mnの添加効果を正確に評価できるサンプルが入手できるようになった。そこで、BaTiO$$_3$$にドープされたMnの価数をX-ray absorption fine structure (XAFS)を用いて決定し、添加物効果がもたらす構造変化を2体相関分布関数法を用いて検討した。その結果、MnはTiと同じ4価でドープされMn添加は局所構造に大きな影響を与えていることがわかった。

論文

Damped soft phonons and diffuse scattering in (Bi$$_{1/2}$$Na$$_{1/2}$$)TiO$$_{3}$$

松浦 直人*; 飯田 裕之*; 廣田 和馬*; 大和田 謙二; 野口 祐二*; 宮山 勝*

Physical Review B, 87(6), p.064109_1 - 064109_10, 2013/02

 被引用回数:28 パーセンタイル:74.56(Materials Science, Multidisciplinary)

(Bi$$_{1/2}$$Na$$_{1/2}$$)TiO$$_{3}$$においては600K付近を最大とする誘電率の緩やかな温度変化の他、それに伴う圧電効果の減少が脱分極温度460K-480Kより上で観測される。その起源を中性子散乱を用いて調べた。その結果、$$Gamma$$点近傍で強く過減衰したwater-fall的ソフトフォノンが脱分極温度付近で観測されたほか、M点においては誘電率の温度依存性に対応する温度依存性を持つ超格子反射が観測された。これらは、正方晶/菱面体晶相が共存するなかでの強誘電クラスターのダイナミックな性質、これらは脱分極やwater-fallを与える、が重要であることを示している。

論文

Electronic and local structures of Mn-doped BiFeO$$_3$$ crystals

米田 安宏; 北中 佑樹*; 野口 祐二*; 宮山 勝*

Physical Review B, 86(18), p.184112_1 - 184112_11, 2012/11

 被引用回数:60 パーセンタイル:89.25(Materials Science, Multidisciplinary)

今日の強誘電体材料においてマンガン添加はなくてはならない物質改善の手法である。しかし、その個々の物質の機能向上の機構は未だ十分にはわかっていない。そこで近年マルチフェロイック材料としても注目されているビスマスファライトを用いてマンガン添加による強誘電性機能向上のメカニズムを電子構造と局所構造の両面から調べた。特に添加したマンガンの価数がどうなっているかは、重要な問題で有りこれまで直接測定されたことはなかった。今回、われわれの測定によって強誘電性の向上が認められたビスマスフェライトに添加されたマンガンの価数は2価になっていることがわかった。これは予想を覆す結果であり、添加されたマンガンが2価となるためにはビスマスサイトからの電荷移動を考慮する必要がある。強誘電体であるビスマスフェライトに強相関的な振る舞いを見いだすことができた。

口頭

(1-${it x}$)BiFeO$$_{3}$$-${it x}$BaTiO$$_{3}$$における微細構造と磁気特性・誘電特性の相関

尾崎 友厚*; 西原 禎文*; 細越 裕子*; 徳永 将史*; 野口 祐二*; 宮山 勝*; 吉井 賢資; 森 茂生*

no journal, , 

マルチフェロイック酸化物BiFeO$$_{3}$$の特性向上を狙い、標記の混晶系を作成し、その構造と物性について調べた。電子線回折による観察からは、x=0.35付近の試料においては、磁気ナノドメインと強誘電ナノドメインが共存することがわかった。55Tまでの磁場下誘電率測定からは、明瞭な電気磁気効果は見られなかったため、磁性と誘電性の相関は強くないことがわかった。また、磁化測定からは、非対称な磁化-外部磁場曲線が得られた。これはミクト磁性と呼ばれる磁性のクラスター的な応答によるものであり、混結領域では磁性ナノドメインが存在していることを示唆している。その他の試料のデータも合わせ、この系の構造と物性の詳細について議論する。

口頭

MnをドープしたBiFeO$$_3$$のXAFS測定

米田 安宏; 野口 祐二*; 宮山 勝*; 北中 佑樹*

no journal, , 

BiFeO$$_3$$は抗電場が非常に大きいために自発分極が結晶構造から期待されるほど大きくない。しかし、Mnをドープすることによって良好なヒステリシスが得られる。BiFeO$$_3$$のMnドープ効果を調べるために、Bi, Fe, Mnの各吸収端でXAFS測定を行い、価数の見積もりと局所構造解析を行った。Mnの価数や局所構造はアニールによって変化していることから、酸素欠損の重要性を示唆している。

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