2020年度公募 seeds-0278 - 【近畿】 高い誘電率と絶縁抵抗を保持する誘電体セラミックスメソ結晶の新規合成、次世代電子デバイスへの応用
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VISIONビジョン

VISION

ビジョン

高度IoT社会の実現に向けたコンデンサの小型大容量化を実現する次世代電子デバイスへの挑戦

高い誘電率と絶縁抵抗を保持する誘電体セラミックスメソ結晶の新規合成

代表的な誘電材料である二酸化チタンやチタン酸バリウム等を用いて、誘電体セラミックスメソ結晶を新規合成し、構造制御や誘電特性評価、および成膜技術の確立を目指します。本研究で用いるメソ結晶合成法は、「トポタクティック転移」という反応を用いており、これは、生成した前駆体結晶からガス等が抜けてメソ結晶化されるものであり、トポタクティック転移前後でチタンの配列は変わらないことを利用して、メソ結晶化しています。最終的には、一時粒子径が100㎚以下のスケールでも高い比誘電率と絶縁抵抗を保持する誘電体セラミックスメソ結晶を開発し、産学共同で次世代電子デバイスへの応用を図ります。

ナノ粒子が高密度かつ規則的に集積した多孔性集合体である「メソ結晶」による高い誘電率と絶縁抵抗の保持

高度IoT社会の実現に向け、電子機器の小型・高性能・省エネルギー化が進んでいる中、主力電子部品の一つである積層セラミックコンデンサの小型大容量化が一層求められています。しかし誘電体材料の薄膜化や微粒子化によって生じる強誘電性や絶縁性の著しい低下が開発の大きな障害になっています。本研究では、これらの課題解決のため、ナノ粒子が高密度かつ規則的に集積した多孔性集合体である「メソ結晶」に着目しました。メソ結晶は「高温でも安定」「誘電率が高く、周波数帯が広い」「磁性的な特徴がある」等の特徴があり、高い誘電率と絶縁抵抗の保持が期待されます。

USE CASE

最終用途例

積層セラミックコンデンサ(MLCC)の
小型大容量化による次世代電子デバイスへの応用

USE CASE 01メソ結晶を適用した強誘電特性を持つ積層セラミックコンデンサ(MLCC)の開発

APPLICATION

APPLICATION

メソ結晶MLCCの試験・評価・上市

メソ結晶を適用した強誘電特性を持つ積層セラミックコンデンサ(MLCC)を開発することで、高度IoT社会における電子機器の小型・高性能・省エネルギー化に応えます。

MARKET

MARKET

強誘電特性を持つ積層セラミックコンデンサ(MLCC)

高度IoT社会の実現に向け、電子機器の小型・高性能・省エネルギー化が進んでいる中、主力電子部品の一つである積層セラミックコンデンサ(MLCC)の小型大容量化が一層求められています。

STRENGTHS

強み

従来のメソ結晶合成法における課題である自己組織化の制御や後工程にかかる時間を解決

STRENGTHS 01

従来のメソ結晶合成法に対して簡便かつ安定的な合成法

従来のメソ結晶合成法は、高価な鋳形剤を必要とし、自己組織化が難しく、また構造が不完全な残渣を取り除く等、後工程に時間がかかるという課題を抱えています。本研究では、「トポタクティック転移」という技術を使って簡便かつ安定的なメソ結晶合成を実現します。

TECHNOLOGY

テクノロジー

「トポタクティック転移」という技術を使った、手順が簡便かつ大量生産に適したメソ結晶合成法

TECHNOLOGY 01

トポタクティック転移による簡便かつ安定的な合成法の実現

「トポタクティック転移」という技術を使うことで、さまざまなメリットを得ることができます。まず、多様な金属酸化物(TiO2、ZnO、NiO、CuO、etc)に応用することが可能です。また合成手順が簡便で、大量生産に適しており、従来必要だった残渣を取り除くなどの後処理も不要になります。さらに前駆体結晶により得られるメソ結晶の形状が制御でき、安定的なメソ結晶合成法といえます。

PRESENTATION

共同研究仮説

誘電体セラミックスメソ結晶による積層セラミックスコンデンサ(MLCC)への貢献

共同研究仮説01

誘電体セラミックスメソ結晶の開発と量産化

誘電体メソ結晶の合成ルートの確立

誘電体セラミックスメソ結晶を、積層セラミックスコンデンサ(MLCC)へに適用にするにあたり、次のステップを考えています。①誘電体メソ結晶の開発、②量産化・サンプル提供、③メソ結晶MLCCの試験・評価、④上市。まずは誘電体メソ結晶の合成ルートの確立からになりますが、共同研究をご一緒できればと思います。

LABORATORY

研究設備

メソ結晶の精密合成と単一粒子レベルでの特性評価

LABORATORY 01

単一分子顕微分光システム

たったひとつの分子もしくは粒子からの微弱発光を検出できる、高感度かつ高分解能な顕微分光システムです。

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EVENT MOVIE

イベント動画

RESEARCHER

研究者

立川貴士 神戸大学 分子フォトサイエンス研究センター
経歴

略歴
2019.4-現在 神戸大学先端融合研究環開拓プロジェクト プロジェクトリーダー
2017.1-現在 神戸大学分子フォトサイエンス研究センター 准教授(主配置)
2014.4-現在 神戸大学大学院理学研究科 准教授
2013.10-2017.3 JST 戦略的創造研究推進事業 さきがけ(兼任)
2007.4-2014.3 大阪大学産業科学研究所 助教
2005.11-2007.3 大阪大学産業科学研究所 特任助手(常勤)
2005.4-2005.11 日本学術振興会特別研究員(大阪大学産業科学研究所)
2003.4-2005.3 大阪大学産業科学研究所 博士研究員
http://www2.kobe-u.ac.jp/~tach/index.html
https://researchmap.jp/tach5736

研究者からのメッセージ

誘電体セラミックスメソ結晶の共同開発

当研究室で開発したメソ結晶の誘電特性評価とデバイス化を共に推進してくださるパートナー企業を探しています。メソ結晶は、ナノ粒子が配向を揃えて三次元的に集積化した多孔性構造体であり、従来のナノ・マイクロ結晶にはない優れた電気的・磁気的特性や反応性を有しています。例えば、太陽光による水素製造を目的とした光触媒への応用が進められています。本研究では、未開拓である先端エレクトロニクス分野への展開を目指し、産学官連携で誘電体セラミックスメソ結晶の開発に挑戦したいと考えています。