様式３R1332

Ti 含有極性酸化物における Ti の配位環境
Local structure around Ti in Ti containing polar oxides
稲熊 宜之a, 相見 晃久a, 森 大輔a, 片山 真祥b, 稲田 康宏bYoshiyuki Inagumaa, Akihisa Aimia, Daisuke Moria, Misaki Katayamab, Yasuhiro Inadabaa

学習院大学理学部化学科, b 立命館大学生命科学部
Department of Chemistry, Faculty of Science, Gakushuin University, bCollege of Life Sciences,
Ritsumeikan University

高圧合成によって得られる極性酸化物 LiNbO3 型 ZnSnO3 および ZnTiO3 において、ZnTiO3 の TiO6八面体の歪みは Ti4+イオン由来の二次ヤーンテラー効果のため、ZnSnO3 の SnO6 の八面体歪みに比べて大きい。本研究ではこれらの固溶体 ZnTi1-xSnxO3 における Ti 周りの配位環境を明らかにするために、Ti の K 吸収端 XAFS 測定を行った。結果として、ZnTi0.5Sn0.5O3 では Sn の吸収により十分なEXAFS データを取得できなかったが、XANES スペクトルの比較から Sn の固溶により TiO6 八面体の歪みが小さくなっていることが示唆された。
In polar LiNbO3-type oxides, ZnSnO3 and ZnTiO3 obtained by high pressure synthesis, the distortion ofTiO6 octahedron of ZnTiO3 is greater than that of SnO6 in ZnSnO3 attributable to the second order
Jahn-Teller effect. In this study, in order to clarify the local structure around Ti in the TiO6 octahedra of thesolid solution ZnTi1-xSnxO3, the Ti K-edge XAFS measurements of ZnTiO3 and a solid solution
ZnTi0.5Sn0.5O3 were performed. As a result, the EXAFS data with high quality for local structure analysis was
not obtained due to the great X-ray absorption by Sn. On the other hand, the comparison of the XANES
spectra indicate that the distortion of TiO6 may be decreased by the substitution of Sn.
Keywords: LiNbO3-type oxide, Ti K-XANES, local strucuture
溶体では、(Ti,Sn)O6 八面体の歪みはこれらの背景と研究目的：機能性酸化物において、他間になるが、構造解析では同じサイトに存在のイオンを固溶させることにより物性の制御するとして解析するため、個々の八面体の情や向上が試みられている。固溶体の平均構造報は得られず、平均的な情報しか得られない。と物性の関係についてはしばしば議論されてそこで、本研究では、XAFS 測定により、いるが、固溶したイオン周りの局所構造と物
ZnSn1-xTixO3 固溶体における Ti 周りの配位環性の相関についての議論および理解は十分と境を明らかにするとともに極性との相関につは言えない。
いて考察することを目的とした。そこで、ま
近年、われわれのグループでは、高温高圧
ず ZnTiO3 および固溶体 ZnTi0.5Sn0.5O3 の XAFS
を利用することにより、LiNbO3 型構造をもつ測定を行い、これらにおける Ti 周りの配位環
ZnSnO3[1,2]、ZnTiO3[3]およびこれらの固溶体境を調べ、比較を行った。
ZnSn1-xTixO3[4]を合成し、粉末Ｘ線回折データ
実験：LiNbO3型ZnTiO3[3]およびZnTi0.5Sn0.5O3を用いたリートベルト法による構造解析およの合成は高圧合成法によりおこなった。
び光第二高調波発生(SHG)測定により、これ
ZnTiO3は、16GPa、1200ºC、30 min、ZnTi0.5SnO3らの化合物が六方晶 R3c の空間群に属し、極は7.5 GPa、1200ºC、30 minの条件で合成した。
性を示すことを明らかにしてきた。ZnSnO3
XAFS測定は立命館大学SRセンターBL-3にておよび ZnTiO3 のリートベルト解析により、Ti K吸収端について行った。測定は透過法で、ZnTiO3 における TiO6 八面体の歪みの方が、分光結晶にはSi(220)を用いた。入射X線強度
ZnSnO3 における SnO6 八面体の歪みに比べておよび透過X線強度はそれぞれ100% N2 ガス大きいことがわかった。これは、Ti4+イオンフロー4.5 cm、31 cmイオンチャンバーを用い由来の二次ヤーンテラー効果によるためで、た。測定は4460 eVから6060 eVのエネルギー大きな八面体歪みに伴い、ZnTiO3 の SHG 強範囲をQXAFSモードで実施した。粉末試料に度は ZnSnO3 と比べ 24 倍大きい[3]。一方、固ついては直径10 mmのBN希釈ペレットを作様式３製し試料とした。
結果、および、考察：Sn 含有試料については
Sn の吸収により十分な EXAFS データを取得できなかったため、試料間の XANES スペクトルの比較を行った。ZnTi0.5Sn0.5O3 と ZnTiO3では 4970 eV 付近のプレエッジピーク強度および 4985〜5000 eV 付近の振動構造に明らかな違いが見られた。4980 eV の吸収端エネルギーはよく一致しているため、差異は Ti 配位構造すなわち TiO6 の対称性の違いに起因すると考えられる。Sn との固溶体の形成によりプレエッジピーク強度が減少するという本研究の結果は、ZnTiO3 中での TiO6 八面体の歪みが固溶体では小さくなり、対称性の増加を示唆している[5]。
今後は異なる組成での Ti 配位環境の解析や、蛍光収量法などを利用した EXAFS 解析を検討する。
文 献[1] Y. Inaguma, M. Yoshida, T. Katsumata, J. Am.
Chem. Soc., 130(21), (2008) 6704-6705.
[2] Y. Inaguma, D. Sakurai, A. Aimi, M. Yoshida,
T. Katsumata, D. Mori, J. Yeon, P. Shiv
Halasyamani J. Solid State Chem., 195, (2012)
115-119.
[3] Y. Inaguma, A. Aimi, Y. Shirako, D. Sakurai,
D. Mori, H. Kojitani, M. Akaogi, and M.
Nakayama J. Am. Chem. Soc., 136(7), (2014)2748-2756.
[4] 櫻井大地、相見晃久, 森大輔, 白子雄一,
糀谷浩, 赤萩正樹, 稲熊宜之、第 51 回セラミックス基礎科学討論会予稿集 p 107.
[5] T. Yamamoto, X-ray Spectrom., 37, (2008)
572-584.
論文・学会等発表（予定）
時期については未定であるが、学会発表を予定している。
謝辞：立命館大学 SR センターでの実験を支えてくださったスタッフの皆様に感謝します。
また、ZnTiO3 の高圧合成では、学習院大学理学部化学科の糀谷浩助教、白子雄一博士（現名古屋大学助教）、赤荻正樹教授をはじめとする赤荻研究室の皆さんにお世話になりました。
そ し て 、 こ の 研 究 の 一 部 は JSPS 科 研 費21360325 および 24360275 および戦略的研究支援事業の助成を受けて行われました。ここに感謝いたします。

Fig. 1.

Observed Ti K-edge XANES spectra