2研究成果／誘電体材料設計

R-8

2026

強誘電性ペロブスカイト型窒化物の理論的解析

アピールポイント

新奇な高性能強誘電体の基本物性の予測
【技術シーズ：第一原理計算、フォノン（格子振動）計算】

背景・課題

・強誘電性窒化物は、不揮発性、高出力、高耐熱性、多機能な電子デバイスの開発に新たな可能性をもたらす。

・理論計算によってLaWN₃の強誘電性が予測されてきた一方で、La以外の希土類タングステン窒化物の構造と特性は依然として不明である。

解決手段

・新しい交換相関汎関数（meta-GGA r²SCAN法）を用いた第一原理計算によってLnWN₃（Ln＝希土類元素）の相安定性を高精度に検討

・格子エネルギーおよびフォノン分散の解析により、基底状態を解明

・電子のバンド構造、状態密度等により電気的特性（バンドギャップ）を検討

成果・新規性

①LaWN₃と同様に、Nd～Eu系希土類タングステン窒化物は、非中心対称ペロブスカイト型構造が最も安定になるため、強誘電性を示す可能性がある。

②一方、Euより小さな希土類の際、非ペロブスカイト構造が最も安定になる。

期待される市場・応用

・先進電子部品（小型圧電素子、ミクロスイッチ、不揮発性メモリ等）

・量子技術（量子光学デバイス等）

発表文献

Y. Fang, C. A. J. Fisher et al., Phys. Rev. B 95 (2017), 014111.

謝　辞：本研究は、JSPS科研費（JP23K04390）の支援により実施されたものである。

担当者：Craig Fisher、小川貴史、森分博紀