新しい強誘電体の開発に向けて～高圧合成とマテリアルズ・インフォマティクスの協同～

より高い性能を実現すべく、企業を中心に研究開発が進み、国内でも大量に製造されています。現在、実用コンデンサーのほとんどはチタン酸バリウムで、約80年前に発見されて以来、これを凌ぐ物質は得られていません。製造技術や加工技術の改良は、すでに十分に行われており、ブレークスルーには別の新たな物質が必要と言えます。また、チタン酸バリウムは室温付近の特性は良いものの120℃以上で特性が低下するという結晶構造に起因する課題を抱えています。近年新たに開発された理論的、実験的手法を組み合わせることで新物質が合成され、この課題が解決されることが期待されています。

■研究の概要
山本研究室では、従来から、高圧合成法を用いた新物質開発に取り組んできました。この方法の利点は、常圧では存在しない物質を圧力下では安定化させることができる点にあります。物質を高温高圧の状態から急冷することで、高圧相を常圧下にも取り出すことが可能となります。また、通常の合成法では揮発しやすい元素(今回の場合、ルビジウム)を試料セル内に閉じ込めて揮発を抑えることもできます。本研究では、ペロブスカイト型ではない常圧相ニオブ酸ルビジウムを4万気圧、900℃、30分という条件で熱処理することにより、直方晶ペロブスカイト型のニオブ酸ルビジウムを得ました。