集積化に適した界面活性剤フリーチタン酸バリウムナノキューブ分散液の調製

摘要

チタン酸バリウム(BaTiO3、BT)は極めて高い比誘電率を持つことから積層セラミックコンデンサな どの誘電体材料に使用されているが、近年では電子デバイスの小型化に伴いさらなる大容量化が求められて いる。大容量化のためのアプローチの一つとして材料の複合化が考えられ、例えば異なる二種類のペロブス カイト誘電体について、その薄膜をエピタキシャルに交互積層させることで界面に歪を発生させ、大きな誘 電応答を得たという報告がなされている[1]。我々はこの異種ペロブスカイト結晶間に発生する歪をさらに効 率的に利用した新規誘電材料の開発のため、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、ニオブ酸カリウムやニオブ酸ナトリウムといった他の種類のペロブスカ イト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、 ナノキューブ集積体の作製を試みている。 本研究では、まず始めに BT ナノキューブのみでの集積体の作製を目的としている。同種のペロブスカイト ナノキューブにおいても界面歪の効果が得られる可能性があり、実際に他のグループから界面活性剤を使用 して合成した BT ナノキューブを用いて、ディップコート法により作製した集積体が高い誘電特性を示すと いう報告がなされている[2]。しかし、ナノキューブ表面に吸着した界面活性剤がエピタキシャル接合を阻害 するため、熱処理によって界面活性剤を除去する必要がある。熱処理の際には界面構造が変化する可能性が あるため、本研究では界面活性剤を用いず BT ナノキューブの合成を試みた。また、BT ナノキューブ集積体 を作製する際、ナノキューブの角が丸まっていると六方最密充填となり、界面歪の効果が得られないため、 高い形状因子(Shape factor: ナノキューブの1面を構成する4辺の直線部分の長さ合計/その面が内接する最小 の正方形の 4辺の長さ合計)を持つナノキューブ合成条件の検討と、同じく規則配列を乱す原因となる凝集体 の除去を試みた。