二液相分離法を用いたチタン酸バリウムナノキューブ集積体の作製とその誘電特性評価

摘要

チタン酸バリウム（BaTiO_3,BT）はペロブスカイト型構造を持つ強誘電体であり、高い比誘電率を示すことから積層セラミックコンデンサ等の誘電層の主成分として用いられている。我々は誘電材料の更なる大容量化を試みるため、結晶格子歪が誘電特性の向上に寄与することに着目した。先行研究として、異なる二種類のペロブスカイト型構造を持つ誘電体を、エピタキシャルに交互積層させた人工超格子において、界面歪に起因する大きな誘電応答が得られたという報告がなされている。我々はこのエピタキシャル界面において生じる歪を、更に効率的に利用した新規誘電材料としてナノキューブ規則配列集積体を提案した。すなわち、チタン酸バリウムをナノオーダーで立方体形状に制御した結晶であるBTナノキューブを合成し、同じくペロブスカイト型の化合物であるニオブ酸カリウムやニオブ酸ナトリウムといった異種のナノキューブと三次元的に交互にエピタキシャル接合させた複合材料である。このような複合材料の作製のためには、サイズ・形状が均一であり、溶媒中に高分散したナノキューブ分散液を調製する必要がある。またナノキューブ同士の接合のため、粒子表面は未修飾である必要がある。従って、本研究では界面活性剤を用いずに、均一なBTナノキューブの合成を試みた。今回は、集積法を確立するため、BTナノキューブのみでの集積化を目標とした。更に、作製したBTナノキューブ集積体に対して、ナノキューブ同士の電気的な接合の改善を行うため、ソルボサーマル処理による微構造の改善を試みた。