電子の規則配列で作る新しい誘電体材料

電子の規則配列で作る新しい誘電体材料電子の規則配列で作る新しい誘電体材料

工学研究科・物質・化学系専攻　森茂生E-mail： mori＠ mtr.osakafu-u.ac.jp　　 TEL： 072-254-9318　　

FAX： 072-254-9318

ＳＰＳＰ２２

大阪府立大学

特　許有

無共同研究先有

無技術段階研究段階

実用化段階

関連分野電子デバイス

への要望ﾊﾟｰﾄﾅｰ特になし

概要従来の誘電体と異なった新しい原理により誘電性が生じる電荷秩序型強誘電体 (LuFe2O4)について紹介します。この誘電体は電荷の不均一な空間分布により電子双極子が生じるため、従来原理的に不可能であった誘電体デバイスの高速化や微細化を実現することが期待されます。

P

Fe2+Fe3+

a

b

c

電荷秩序構造の形成に伴う電荷の不均化

P ：自発分極

強誘電性

強誘電体

D SP

電子駆動による次世代の強誘電体メモリ

(FeRAM)

高速化

微細化を実現！


P1P1２２

大阪府立大学

工学研究科・物質・化学系専攻　森茂生E-mail： mori＠ mtr.osakafu-u.ac.jp　　 TEL： 072-254-9318　　

FAX： 072-254-9318

・室温で強誘電性が実現

・磁性と強誘電性が相関　（マルチフェロイック物質）

・本研究のねらい電子の規則配列による新しい電荷秩序型強誘電体の創製

・本研究の概要本研究では、電荷の不均一な空間分布により強誘電性を生じる電荷秩序型強誘電体の創製を目指して、電荷秩序型強誘電体の存在条件と電荷秩序構造の形成過程に伴う構造変化と磁気的・電気的性質の変化との相関について実験的に調べ、デバイス応用をも視野にいれた基礎研究を行なっています。

・本研究の特徴現在主に強誘電体材料として、 Pb(Zn,Ti)O3(PZT),PbTiO3などの鉛を含む酸化物が主流となっています。環境問題の観点から鉛を含まない強誘電体材料の開発が求められています。これら従来の強誘電体における強誘電性は、一対の陽イオンと陰イオンの原子変位のペアが作る電気双極子により実現しています。ここで紹介する強誘電体 (LuFe2O4)は、従来の強誘電体とは異なり、異なる価数の陽イオン (鉄イオン )が電気双極子を生じるように規則配列することにより強誘電性を生じさせる全く新しいタイプの強誘電体です。具体的には、三角格子系鉄複合酸化物 LuFe2O4において、三角格子上で価数の異なる同数の Fe3+とFe2+が規則配列することにより電子密度に濃淡が生じ電気双極子が形成され、強誘電性を発現します。主な特徴として以下の点が挙げられます。　

自発分極の出現

磁気的性質の変化と対応


P2P2２２

大阪府立大学

お問合せは・・・・・大阪府立大学　産学官連携機構　リエゾンオフィスへTEL： 072-254-9872　　 FAX： 072-254-9874　　 E-mail：

[email protected]〒 599-8570　　大阪府堺市中区学園町 1 番 2 号

・本研究の用途コンデンサー .強誘電体メモリ ,蓄電体 ,センサー

・実用化の可能性現在のところ結晶全体で電荷秩序を起こす試料の作製が困難である為、本物質 (LuFe2O4)が強誘電体であることを決定付ける P-E曲線 (履歴曲線 )や圧電効果のデータが得られておらず、良質な試料を得る為の合成法の確立が問題となっています。この問題が解決されれば、電子駆動による新しい強誘電体が実現することになります。この強誘電体は、電子が駆動力となっている為、従来の強誘電体で原理的に問題となっている、基板材料との整合性，デバイスの集積化，高速度の分極反転，分極疲労等のデバイスへの応用に重大な問題を根本的に解決でき、次世代の強誘電体デバイスの創製が可能になります。さらに本物質における強誘電性は磁気的性質とも強く結びついているため、電場のみならず磁場によって制御できる新しいデバイスの創製が可能となります。

非常に小さな分極反転エネルギーナノサイズの強誘電分域

デバイスの高速化・集積化が可能

電子の規則配列で作る新しい誘電体材料

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