公益社団法人　日本セラミックス協会

セラミックス第56巻 7月号（2021年）

会長挨拶

特集　Society5.0に貢献する誘電体材料・デバイス研究の新展開

Society5.0 の実現や IoT 戦略を強力に推進するためには，高性能・低消費電力を可能とするトランジスタやメモリ技術，センシング技術，またこれらを高速に繋ぐためのアンテナモジュール開発への需要が高まっています．さらに近年では，環境中の機械振動から電力を得るハーベスタ発電の応用に注目が集まっています．これらの背景の中で，改めて誘電体材料を中心とするエネルギー変換材料の開発が期待されており，さまざまな学術研究や技術開発が急速に進展しております．本特集では，Society5.0 の実現に貢献する新しい誘電体材料・デバイス研究について，最新の研究成果（合成，評価，デバイス実証など）を紹介して頂きます．　（特集担当委員：大澤健男・白石貴久）

■ ウルツ鉱構造窒化物の強誘電性

舟窪　浩・安岡慎之介・水谷　涼一・清水　荘雄

ウルツァイト構造の圧電体の強誘電性は、長い間議論されてきたが、最近実験的にも強誘電性が確認された。本稿では、大きな残留分極値や抗電界等他の強誘電体に無い特徴を紹介する。

■ 2次元層状SnSの面内強誘電性の実証

東垂水直樹・長汐　晃輔

2次元層状物質である硫化スズ(SnS)は，1 nmに満たない数原子層の極限膜厚において面内強誘電性を発現する．本稿では，2次元SnSの合成および強誘電性の実証について紹介する．

■ 単結晶薄膜の自立化プロセスの開発

高橋　竜太・リップマー　ミック

パルスレーザー堆積法で作製した BaTiO₃ 薄膜の高温合成、そのメンブレン状の単結晶薄膜を合成するプロセスについて紹介する。最終的に、BaTiO₃ 薄膜の圧電体としての機能について、振動発電デバイスの特性評価から紹介する。

■ HfO₂基材料における強誘電性の発現機構

清水　荘雄・三村　和仙・舟窪　浩

近年の不揮発性メモリへの期待の高まりから、HfO₂基の強誘電体材料は大きな注目を浴びている。本稿ではHfO₂基材料の強誘電性発現機構について構造的な側面から研究を行った例について紹介する。

■ 高速電界印加時のドメイン構造変化を利用した高性能PZT薄膜の開発

江原　祥隆・清水　荘雄・舟窪　浩

■ 強誘電体の電子構造─反電場効果により傾斜するバンド構造─

狩野　旬・押目　典宏・池永　英司・安井伸太郎・日隈　聡士・保井　晃

これまで未知だった強誘電体の傾斜したバンド構造について紹介する．パルスレーザー堆積法により電気分極配向軸が揃ったBaTiO₃単結晶薄膜を合成し，放射光を用いた角度分解硬X線光電子分光法で，内殻および価電子帯の原子軌道のスペクトルを試料深さ分解して観測することができた．

■ テラヘルツ波放射を利用した新しい分極ベクトル決定法

貴田　徳明・木下　雄斗・岡本　博

我々は, フェムト秒レーザーパルス照射によるテラヘルツ波放射を利用することで, 薄膜試料全体に亘って平均的な分極ベクトルを3次元的に決定できる手法を新たに開発した.

■ 強誘電体ナノロッドのドメイン構造の制御と環境発電素子への適用検討

山田　智明

強誘電体の圧電特性を利用したセンサーや環境発電素子(PEHs)は，Society5.0社会を支えるIoTセンサーやその自立電源として期待されている．本稿では，我々の最近の取り組みとして，強誘電体ナノロッドを用いたドメイン構造の制御と，PEHsへの適用検討について紹介する．

■ 擬立方晶強誘電体セラミックスにおける圧電応答機構

藤井　一郎・和田　智志・ KIM Sangwook・黒岩　芳弘

ビスマスフェライト-チタン酸バリウム系セラミックスは結晶系が立方晶に見えるにも関わらず優れた強誘電性と圧電性を示す．本研究では，SPring-8において電場印加下でX線回折実験を行うことでその起源を明らかにした．

■ STEMの焦点深度に着目した蛍石型強誘電体ナノ構造解析

木口　賢紀・今野　豊彦

ペロブスカイト型強誘電体の示す多様な物性は、静電エネルギーと弾性エネルギーとの競合によって発現する結合状態、結晶構造や微細組織に由来する。したがって、薄膜のように巨大な弾性場の下では、バルク状態と異なる結合状態や構造・組織が形成されるため、IoT社会に求められる小型省エネルギーデバイスへの応用には弾性場の下での物質の理解が不可欠である。本稿では、著者らが収差補正電子顕微鏡法や電子エネルギー損失分光法を活用して明らかにしてきた強誘電体薄膜の組織形成メカニズムについて明らかになった知見について述べる。