独立行政法人 国立高等専門学校機構
Institute of National Colleges of Technology, Japan

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2

Materials Technology

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究、技術移転、地域技術者育成等に取り組むことにより、社会貢献に努めています。
［ お問い合せ先 ］

高専—技科大連合 スーパー地域産学官連携本部
産学官連携コーディネーター

Tel. 03-6435-0621

e-mail: chizai-honbu@kosen-k.go.jp

KOSEN SEEDS

3

Contents
Keywords

研究テーマ

貝殻
蛍光体
トレーサビリティ

貝殻から食品添加物としての蛍光体

吸水性高分子生分解性を有する新規高吸水性高分子 （SAP）

生分解性高分子

函館工業高等専門学校

小林5

淳哉（物質工学科

教授）

6

セルロース

苫小牧工業高等専門学校

真珠層

コンキオリン （真珠タンパク質） の画期的な抽出法（加水分解）コンキオリン

甲野裕之（物質工学科

メカノケミカル効果

一関工業高等専門学校

微生物グリコシル化

微生物による化合物のグリコシル化とその活

代謝物調製

渡邊

宮越

准教授 )

崇（物質化学工学科

8

群馬工業高等専門学校

シリカガラス

高温かつ汚染環境において失透劣化抑制効果を有するシリカガラス材料

俊一（一般教科（自然科学） 教授 )結晶化

福井工業高等専門学校

薄膜太陽電池同時スパッタ
閉空間内硫化
金属珪化物電極

硫化物薄膜デバイス及びその製造方法

抗菌性

長野工業高等専門学校

百瀬

多層膜

鈴鹿工業高等専門学校

生分解性プラスチック

環境適応型徐放剤

兼松
生貝

10

成空（電気電子工学科

助教 )

11

秀行（材料工学科 教授 )初（生物応用化学科 教授）

12

徐放性材料

新居浜工業高等専門学校

強誘電体セラミックス

強誘電体の脱分極方法、および強誘電体デバイス

圧電性

堤

北九州工業高等専門学校

超伝導膜材料Ba － Ca － Cu － O 銅酸化物の薄膜製造法

配向性積層膜

熊本高等専門学校

Materials Technology

油谷

主計（生物応用化学科

脱分極

銅酸化物多層膜9

直宏（教育研究支援センター 技術専門職員 )安心・安全・信頼の抗菌薄膜材料

すず－銀合金膜

超臨界二酸化炭素

堀井

7

准教授 )

機能性食品

失透

4

Page

木場

英明（電気電子工学科

信一郎（専攻科

教授 )

助教 )

13

准教授 )

14

Keywords

貝殻から食品添加物としての蛍光体
貝殻から可食性の蛍光体を作成する技術を見出した。これは主成分が同じ石灰石では代替できない技術である。

本技術の特長貝殻 ／ 蛍光体 ／ トレーサビリティ

Theme

可食性の蛍光体
ホタテガイ貝殻をある条件下で処理することで蛍光体を作成した。貝殻の主成分である炭酸カルシウムは食品添加物としての利用が認められていることから、食品に添加して、食の安全を保証するトレーサビリ
ティー用の可食性蛍光マーカーとしての利用が想定できる。無機蛍光体であるため、食品加工における加熱処理など受けても蛍光特性はほとんど影響を受けないのも強みである。たとえば、「函館の原材料を函館で加工しています」という保証が可能と予想される。

図 1 同じ処理をした貝殻と石灰石の蛍光現象
http://wwwc.ncv.ne.jp/~shimono/index.htm

❶

❸

従来技術

食の安全性の立場から、加工食品の原材料のトレーサ
ビリティ技術が重要になっている。安定同位体を添加する方法があるが、手間がかかり、分析には特殊な装置が必要である。

❷

食品添加物

▲

食品のトレーサビリティ（原産地保証）

予想される応用分野❹

特許関連の状況①特許出願中②関連研究発表

従来技術に比べての優位性

貝殻のリサイクル技術として
食品用マーカーの製造方法として、同位体法よりも圧

蛍光貝殻カルシウム粉末を用いた新たな食品標識方法の提案 ( 下野、小林、都木他 平成 22 年度日本
セラミックス協会東北北海道支部研究発表会講演予
稿集 pp.14 )倒的に簡単である。また同じく炭酸カルシウムを主成分とする石灰石では代替できない技術であり、「貝殻でこそ」の高機能材料製造技術である。

函館工業高等専門学校
小林

淳哉

物質工学科

教授

http://www.hakodate-ct.ac.jp/
Tel：0138-59-6468
e-mail：kobayasi@hakodate-ct.ac.jp
KOSEN SEEDS

5

Keywords

吸水性高分子 ／ 生分解性高分子 ／ セルロース

Theme

生分解性を有する新規高吸水性高分子（SAP）
セルロース、キチン、キトサン等を原料とした、生分解性を有する高吸水性高分子

本技術の特長天然高分子を原料とした
環境調和型超吸水性高分子

吸水
30 秒後

本技術は、天然高分子であるセル➡

ロース、キチン、キトサン等を原料とし、 ポリカル ボン酸 無 水 物を架橋剤として架橋エステル化反応を行

図１ 市販 SAP（左）と本製品（右）の吸水前後外観
吸水速度：市販 SAP 3.5 g/sec・g-polymer, 本製品 56.3 g/sec・g-polymer

い、吸水性高分子に変換する新技術。本製品は白色粉末状で得られ、汎用 SAP であるポリアクリル酸ナト点を示す（図１）。天然高分子を主鎖骨格とすることで、高い生分解性と高吸水性・保水性を同時に実現可能にした（図２）
。

❶

1200

吸水量 / g ・g-1-polymer

リウム架橋体よりも流動性が低い利架橋セルロース

1000
800
600

市販 SAP
架橋キチン
架橋キトサン

400
200
0

0

1

3

4

5

6

用廃棄物を原料とすることで低コスト化が期待できる。

従来技術

汎用ポリアクリル酸系高吸水性高分子
酸系高吸水性高分子は石油を原料としており、生分解性処分されており、資源・環境問題の面で課題が残っている。

本製品は、既存品にはない生分解性を示すことが最大の保冷剤
電解質燃料電池
ラッグデリバリーシステム❹

ゲルセンサー止血剤▲ ▲バイオマス利用による従来品にはない生分解性と優れた吸水性能

衛生用品（紙おむつ、生理用品）
化粧品（ゲル化剤、パック用マスク）
土壌改良材、保水材
苗床
植物工場、ゲルカルチャー▲

従来技術に比べての優位性予想される応用分野▲を示さない。よって使用後には一般可燃ごみとして焼却❸▲ ▲ ▲ ▲ ▲ ▲紙おむつ、保冷剤などに広く活用されているポリアクリル❷

2

吸水時間 / days

図２ 市販 SAP（点線）と本製品（実線）の吸水曲線（JIS K7223 準拠）

特許関連の状況

優位性であり、分解後の環境に対する安全性も高い。吸特願：2010-149142

水率は既存品の 2.4 倍であり、保水率も 5％ / 日も優れて【発明の名称】生分解性高吸水性高分子の合成方法

いる。さらに、おが屑、カニ甲羅などの木質、水産未利

苫小牧工業高等専門学校
甲野
6

裕之

物質工学科

Materials Technology

准教授

http://www.tomakomai-ct.ac.jp/
Tel：0144-67-8036
e-mail：kono@sem.tomakomai-ct.ac.jp

Keywords

コンキオリン（真珠タンパク質）の画期的な抽出法
貝殻・真珠に存在する付加価値の高いコンキオリンを、酵素分解の容易な水溶性タンパク質として回収する方法

本技術の特長“メカノケミカル効果” でコンキオリンを水溶性に物性変化
コンキオリンは加水分解し、ペプチドにすることで皮膚じる物性変化）を与えると、コンキオリンのほとんどがの老化防止、小皺防止など多彩な機能を発揮する。コ

酸不溶性→水溶性に物性変化するため、煩わしい脱灰

ンキオリンを含む貝殻・真珠にメカノケミカル効果（粉工程を一切経ることなく、簡単に加水分解したコンキ

砕過程で試料に機械的エネルギーが蓄積することで生オリンを得ることができる。

タンパク質量 (mg/g 真珠層 )
0

5

10

貝殻または真珠▼← 酸
脱灰▼ 24〜72 時間
固液分離
▼
水洗浄
▼
固液分離
▼← 酸
加水分解
▼ 50 時間
pH 調整
▼
脱塩

15

ハンマーミルアラゴナイトの結晶層とタンパク質層が薄く交互に積み重なった構造をとる

コンバージミル30 分
コンバージミル60 分
コンバージミル120 分

アラゴナイトの結晶 ( レンガ）：厚み 500nm…95% 以上

コンバージミル240 分

コンキオリン（セメント）：厚み 40nm…数 %図１ アコヤガイ貝殻の真珠層（左）と真珠層の構造（右）❶コンバージミル360 分
水溶性

図２ メカノケミカル効果による酸不溶性
から水溶性タンパク質への変換

❸

従来技術

予想される応用分野

手間のかかる脱灰が必須となり、加水分解には分子量の調整が困難な酸による分解に頼っていた。

従来技術に比べての優位性❹

サプリメント▲

硬タンパク質である。そのため、抽出には高環境負荷でアンチエイジング▲

コンキオリンは酸にも溶けず、酵素分解も受けつけない

図３ 従来法（左）と本技術（右）の比較

図３ 従来法 ( 左 ) と本技術 ( 右 ) の比較

化粧品▲

脱灰抽出と酸加水分解

❷

酸不溶性

貝殻または真珠▼
ハンマーミル粉砕▼
コンバージミル粉砕▼
2 時間▼← 水＋酵素▼
抽出・加水分解▼ 1 時間固液分離

真珠層 ／（加水分解）
コンキオリン／メカノケミカル効果

Theme

特許関連の状況

特願：2010-176506【発明の名称】貝殻または真珠由来の水溶性タンパ
ク質の抽出方法

低環境負荷、小数工程、短時間
三拍子そろった画期的な方法

酸の添加は一切不要で、水と酵素のみで加水分解コンキ
オリンが得られる。製造工程数も大幅に減らせ、“コンバージミル ” という粉砕機を利用することで、従来 74 時間以上かかっていた処理を数時間で終わらせることができる。

一関工業高等専門学校
渡邊崇

物質化学工学科准教授

http://www.ichinoseki.ac.jp/
Tel：0191-24-4778
e-mail：watataka@ichinoseki.ac.jp
KOSEN SEEDS

7

Keywords

微生物グリコシル化 ／ 代謝物調製 ／ 機能性食品

Theme

微生物による化合物のグリコシル化とその活用
微生物による化合物のグリコシル化と、それを用いた代謝物の調製、食品成分の高機能化

本技術の特長簡便に部位特異的、反応特異的に進行し、手間も省けるうえ環境負
荷も小さい

C. echinulata

接合菌 に属する糸状菌 Cunninnghamella

flavonolehinulata などの培養にフラボノール類ほかの化合物を接触させて、効率的にグルコシル化体を調製することができる。保護基を必要とせず、特定の化合物の特定のflavonol 3-O- β -glucopyranoside

図１ C. echinulata による flavonol のグリコシル化

Relative amount (%)

部位に糖の骨格を簡便に導入することができる。小スケールから比較的大きなスケー
ルまで対応可能で、常温常圧中性付近で反応が進行するため、環境負荷も小さい。
医薬品の薬効・安全性評価に重要なグリ
コシル化代謝物の調製に有用なほか、食品中の機能性成分の吸収性を高めたりす

100
80

substrate

60
40

product

20
0

0

12

24

36

48

192

Incubation time (hours)

ることも期待される。

図２ flavonol の微生物グリコシル化の経時変化

❶

❸

従来技術

従来の微生物変換は主に加水分解や酸化・還元に関▲▲化合物の微生物変換と代謝物調製への応用予想される応用分野

医薬品の薬効、安全性評価
食品成分の高機能化するものであり、食品機能性や医薬品の代謝物調製で役立つグリコシル化に関するものは少なかった。また、合成法は煩雑で選択性にも制約があった。

❷

従来技術に比べての優位性❹

特許関連の状況

特開：2011-41531【発明の名称】フラボノイド化合物の製造方法

従来技術では難しかったグルコシル化体の簡便な調製
従来の微生物変換や合成技術では困難であったグルコ
シル化代謝物の調製を、簡便で効率よく行うことができる。水酸化に代表されるいわゆる Ph I 代謝物だけでな
く、Ph II 代謝物の調製が可能な点が特徴である。

群馬工業高等専門学校
宮越
8

俊一

一般教科（自然科学） 教授

Materials Technology

http://www.gunma-ct.ac.jp/
Tel：027-254-9122
e-mail：miyako@nat.gunma-ct.ac.jp

高温状態のアルカリ金属やハロゲン化物等に汚染された過酷な環境でも失透抑制効果を有した
シリカガラス材料

本技術の特長シリカガラス中に塩素などのハロゲンを添加することにより、アル
カリ不純物等に起因する失透の進行を著しく抑制することができる

ED-A●「優れた耐熱衝撃性能、電気絶縁性能、

Cl 含有

ED-B

Cl 無

Cl 無

1150℃ 8h in Air

ED-C

HR

Cl 無

耐薬品性能、光透過性能」を持つシリカ
ガラス材料の過酷な使用環境での長寿命化

ス性能の維持と長寿命化

Depth, z (mm)

● 塩分の影響をうける環境でのシリカガラ

0.6
0.4

ED-A
ED-B
ED-C
HR

不純物と高温状態で直接接触するという過酷な条件下
で、シリカガラスの失透を抑制する手段が認識されていなかった。

深さ方向への失透の進行が著しく低下
温度依存性

小

Cl 含有
800

900

▲▲▲▲▲▲

は認識されていたが、アルカリ金属等のような活性な

塩素含有シリカガラス

Cl 無

❸

従来技術

従来の技術では、清浄な状態でのシリカガラスの失透❷

Nacl 0.12mg
Heat Time. 8h

0.2
0

❶

図１
NaCl と直接反応させた際の失透表面の比較（Cl 含有 ＆ Cl 無）

0.8● アルカリ金属を含んだ蒸気などに曝される環境でのガラス部品性能の長寿命化

Keywords

高温かつ汚染環境において失透劣化抑制効果を有するシリカ
ガラス材料

シリカガラス ／ 失透 ／ 結晶化

Theme1000 1100 1200

図２
NaCl による深さ方向への失透浸食の抑制予想される応用分野

耐熱衝撃材料
化学プラント用の耐薬
耐熱材料
高性能断熱繊維、耐薬耐熱被服材料
燃料電池関連分野の断熱素材
塩害対策材料

従来技術に比べての優位性

シリカガラスは、活性金属イオンと反応することによって結晶化による失透現象が生じる。失透の進行はシリ
カガラスの優れた物理性能を劣化させる原因となる。
本発明は、活性金属またはそのハロゲン化物と高温状❹

特許関連の状況

特開：2008-30988【発明の名称】シリカガラス材料

態で直接接触する過酷な条件下でも、失透の進行を抑制する。

福井工業高等専門学校
堀井直宏

教育研究支援センター 技術専門職員

http://www.fukui-nct.ac.jp/
Tel：0778-62-8282
e-mail：naop@fukui-nct.ac.jp
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9

Keywords

薄膜太陽電池／同時スパッタ／閉空間内硫化／金属珪化物電極

Theme

硫化物薄膜デバイス及びその製造方法
金属とシリコン、銅・亜鉛・スズをそれぞれ同時スパッタし、硫黄を滞留する閉空間内にて加熱することで、四元硫化物光吸収層と金属シリサイド裏面電極層を同時に形成させる。

本技術の特長（１）銅・亜鉛・スズ（硫化物ではない）を組み合わせた
ターゲットを利用した「混合スパッタリング」（２）高真空状態にした閉空間での硫化処理（同封した硫other material plate

黄の粉末を気化）（３）金属シリサイド（ニッケルモノシリサイド）の利用

Cu or Zn or Sn disk (80mm)

図１ 混合スパッタリングの概要

熱処理 ( 赤外線ランプ炉 )Cu-Zn-Sn 膜

カーボン被熱体
硬質ガラス製アンプル

裏面電極層

ソーダライムガラス( 表面は GC 粉にて前処理 )硫黄粉末 (5N)

試 料

図２ 閉空間内硫化処理の概要

❶

従来技術

■ 加熱中は硫黄蒸気が閉空間内を滞留→試料設置箇

Mo コートガラス上へ銅・亜鉛・スズの各硫化物 1) 薄膜を積層 2) し、硫化水素ガス 3) をフロー 4) させた炉内で加熱 5) し、CZTS 薄膜を得ていた。
1) 硫化物ターゲットが高価

2) 積層スパッタ装置は大型かつ非常に高価、また堆積時間の長期化

3) 有毒（処理コのコストの問題、「風上」、「風下」で組成にムラ 5) 硫化処理（加熱）中にモリブデンも硫化→導電性、強度の低下

従来技術に比べての優位性■ 前駆体原料（金属板のみ）と設備（単元小型スパッタ装置を使用）のコストを大幅に削減■ 硫黄源（硫黄粉末を使用）が著しく安価でかつ無毒■ NiSi の硫化耐性が Mo より優れる■ NiSi 層は CZTS 層と同時形成が可能（成長温度が
ほぼ同じ）

❸

予想される応用分野

CZTS 薄膜太陽電池モジュール
CZTS に限らず、硫化処理を要する薄膜デバイスへの利用❹

特許関連の状況①特開：2010-232412【発明の名称】硫化物薄膜の製造方法■ 製膜・反応時間の著しい短縮（計 1 日→各 1 時間）②特願：2010-52158■ 各元素を積層しない→厚さ方向の組成ムラの心配が不要【発明の名称】硫化物薄膜デバイス及びその製造方法

長野工業高等専門学校
百瀬
10所による組成ムラがない▲▲

ストの問題も） 4) 反応処理の長期化、フローさせるガス❷

図３ NiSi 電極層の上に形成した CZTS 光吸収層

成空

電気電子工学科

Materials Technology

助教

http://www2.nagano-nct.ac.jp/~momose/
Tel：026-295-7066e-mail：momose@ee.nagano-nct.ac.jp

Keywords

安心・安全・信頼の抗菌薄膜材料

抗菌性 ／ すずTheme

銀合金膜 ／ 多層膜—

すずと銀を各種金属材料上に積層し、熱処理により合金化を図り抗菌性を発現させる。

本技術の特長表面皮膜に菌性付与
本技術では、各種金属材料表面に抗菌性を付与する。 る合金電析ではなく、すずと銀の積層皮膜を形成させ、とりわけ食品加工分野において多用されるすずめっき

これをすずの融点直上の温度で数分から数時間熱処に着目し、抗菌性をこれに付与するために、銀との合理することにより表面皮膜において抗菌性を発現させ金化を表面において図る。そのために通常用いられる技術である（図１）。

加熱

スパッタリング法によるAg 層 ( 10nm -1μm )

医療用器具 ( ベッド、壁、床、治具など )熱処理合金化めっき法によるすず - 銀合金被膜の形成

高くて持続する抗菌作用

Ag3Sn 層
Sn 層

電析によるSn 層 (5μm)
鉄鋼材料

200℃〜 500℃
数分〜数時間(1) 熱処理前 ( 単相積層膜 )鉄鋼材料(2) 熱処理後 ( 合金層生成 )Ag
HACCP 対応のプラント設備
部品

Ag3Sn 合金皮膜

食品加工・
機械・容器など

鋼

熱処理合金化めっき法の応用
Ag は微量で抗菌効果を示す！

抗菌材料・バイオフィルム抑制
材料 ( ぬめぬめしない材料 )バイオフィルムを抑制することによる、冷却水系等の長寿命化・浄水道の長寿命化、下水道材料の長寿命化

図１ シーズ技術の詳細 ( スパッタリング利用 )

❶

❸

従来技術

抗菌性を付与するために、銀、銅などの抗菌性元素を材料中に様々な手法で添加し、バルク材料自体を抗菌化させてきた。銀担持のゼオライトや、金属材料としては、銅入りステンレス鋼、銀入りステンレス鋼などが挙げられる。

▲▲▲

抗菌元素のバルク材料への添加❷

図２ 将来の産業への展開予想される応用分野

食品加工分野各種建築用材料
各種容器類（図２参照）❹

特許関連の状況①特開：2008-50695【発明の名称】抗菌性物品とその抗菌性薄膜の作製
方法

従来技術に比べての優位性

従来の塗装技術に比べると、強度（耐摩耗性等）、耐
食性の点で本法がはるかに優れている。また、電気めっきによる従来の合金薄膜形成では、合金作製の条件が難しく、気相中からの合金薄膜形成に比べて本法はコ②特開：2006-342418【発明の名称】抗菌性を有する Sn-Cu 合金薄膜、抗菌性を有する Sn-Cu 合金薄膜形成品、および抗菌性を有する Sn-Cu 合金薄膜形成品の製造方法

ストを大きく低減させることができる。

鈴鹿工業高等専門学校
兼松
生貝

秀行 *1
初 *2

材料工学科

教授

生物応用化学科教授

http://www1.mint.or.jp/~reihidek
Tel：*1 059-368-1849、*2 059-368-1834e-mail：*1 kanemats@mse.suzuka-ct.ac.jp*2ikigai@chem.suzuka-ct.ac.jp
KOSEN SEEDS

11環境適応型徐放剤発
生分解性プラスチックに天然由来の揮発性有用化合物を注入する際、超臨界二酸化炭素（scCO2）を用いた材料

本技術の特長基盤材の加水分解性を制御する
ことにより薬剤放出が調節でき
る徐放剤

ポリマー

今回開発した “ 徐放剤 ” は、基盤材とし

3.5
揮発性物質

ポリマーの可塑化て土壌や水中で分解されやすく、環境にやさしい「生分解性プラスチック」を用い、その中に天然由来の有用な薬剤（揮発性）を注入した新しい材料であポリマーへの注入完了

放出ることにより含有率や放出速度を調節することができる。

0.0

図１ 揮発性化合物の注入と徐放
臨界温度（℃） 臨界圧力（M Pa）

二酸化炭素
窒素

31.1
- 14.7

7.38
3.4

水
エタノール

374.2
240.8

22.1
0.6

エタン

32.3

18.7

❸

従来技術

低分子の有機化合物をプラスチックに注入する方法として、含浸法・混練法・溶媒溶解法などがあるが、これら方法は固体・粉末や高沸点の液体をプラスチックに混合するのに限定されていた。

❷

従来技術に比べての優位性

高揮発化合物の注入と環境への配慮▲▲▲▲

疎水性化合物（低分子有機化合物）のプラスチ
ックへの注入

20

40

60

80

100

L-LA 含量 /%

分解

媒体

0

図２ ポリ乳酸共重合体への注入試験結果

放出

表１ 超臨界流体の種類と性質

❶

1.0
0.5

100

100
ポリ乳酸ペレット( リモネン含有 )

80

80

60

60
リモネン量
( ペレット中 )

40
20
0

リモネン量
( フィルム中 )040

ポリ乳酸フィルム
( リモネン含有 )

100

200

300

リモネン含有率 /%により徐々に放出され、各種条件を変え

1.5

分解

量注入させるために、scCO2 を用いた。
注入された薬剤はプラスチックの分解

2.0

加水分解

る。図１に注入と徐放のしくみを示す。
高揮発性化合物をプラスチック中に大

3.0
2.5

リモネン含有率 /%超臨界流体

残存重量率 ( ポリ乳酸 ) / %Keywords
生分解性プラスチック／超臨界二酸化炭素／徐放性材料

Theme

20

400

0

時間 / h

図３ ポリ乳酸の酵素分解性と徐放性予想される応用分野

食品用包装シートや容器
農業用資材
建築用資材
住環境における防虫・抗菌対策❹

特許関連の状況①特開：2008-37858【発明の名称】徐放剤

scCO2 を用いることにより高揮発性化合物をプラスチック②特願：2009-219300

中に注入することができる。本徐放剤は、天然由来薬剤【発明の名称】忌避剤

や生分解性プラスチックから成り、製法では CO2 のみを用い、前後処理不要で環境に十分配慮した材料である。

新居浜工業高等専門学校
堤
12

主計

生物応用化学科

Materials Technology

助教

http://www.niihama-nct.ac.jp/
Tel：0897-37-7779
e-mail：tsutsumi@chem.niihama-nct.ac.jp

Keywords

強誘電体の脱分極方法、および強誘電体デバイス
強誘電体の圧電性を電気的にコントロールし、消失させることにより、従来にない脱分極状態とその繰り返し利用が可能となる。

本技術の特長電気的脱分極方法と状態量の可変化

分極反転中の強誘電体セラミックスの圧電性をリアルタイムで検出し、圧電性を消失する

10
5

2.0
1.0

0

誘起歪

特定の分域構造を強誘電体に導入すること
で、電界印加に対して歪を生じない、脱分極

-1.0

印加電圧
0.0

0.5

1.0

1.5

状態を得る。
１つの強誘電体材料で分極・脱分極状態で2.0 2.5
時 間 (s)メモリ等への応用が可能である。

3.5

4.0

4.5

-2.0

圧電性消失電圧 (界)10E 臨界 以上で動作するスイッチ
E >E 臨界接点

強誘電体

E<E 臨界接点

振動レベル (arb.)

用の他、デバイス構造への適用、強誘電体

3.0

図１ 強誘電体の圧電性による振動のＡＥ測定結果の異なる残留歪、誘電率、分極値等が利用可能となり、変位素子・受動素子としての利

0.0

印加電圧 (kV)

ダンス測定、ｄメータ等）では特定困難な、振動レベル ( AE 信号 )振動レベル (arb.)

従来の圧電性評価方法（変位測定、インピー

強誘電体セラミックス ／ 圧電性 ／ 脱分極

Theme

0.5
0-1.0 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0.0

0.4

0.6

0.8

脱分極処
理時変位

-0.5
-1.0

強誘電体

脱分極状態

0.2

-1.5

分極処理時変位

印加電圧 (kV)

図２ ディジタル変位素子（高耐圧リレースイッチ）
脱分極状態から分極状態への復帰の利用例

❶

❸

従来技術

▲

従来の強誘電体セラミックスの「脱分極」方法は素子の加熱昇温（熱的方法）が主であり、磁性材料におけ▲る「消磁」に対応する減衰する交流電圧の印加では、予想される応用分野

分極 - 脱分極状態利用によるディジタル
変位、可変容量素子、メモリ素子
圧電素子のデバイス設計

効果的な脱分極状態を得ることが出来なかった。

❷

従来技術に比べての優位性

従来技術では特定できなかった圧電性を失う分域構造の特定により、効率的・効果的な脱分極状態を得るこ❹

特許関連の状況

特願：2010-118656【発明の名称】
強誘電体の脱分極方法、および強誘電体デバイスとが出来る。本技術の適用により、分極状態と脱分極状態の繰り返し利用と状態変化に伴う物性量（残留歪、誘電率、分極値等）の変化を利用する強誘電体デバイスが実現可能となる。

北九州工業高等専門学校
油谷英明

電気電子工学科准教授

http://www.kct.ac.jp/
Tel：093-964-7271
e-mail：abura@kct.ac.jp
KOSEN SEEDS

13

Keywords

超伝導膜材料 ／ 銅酸化物多層膜 ／ 配向性積層膜

Theme

Ba－Ca－Cu－O 銅酸化物の薄膜製造法
Ｙ－123 銅酸化物をバッファー層として用いた Ba － Ca － Cu－ O 銅酸化物の薄膜製造法

本技術の特長ＰＬＤ法により結晶性に優れたＢａ－Ｃａ－Ｃｕ－Ｏ系複合銅
酸化物の薄膜を合成する方法
を提供する

図１ 構造とＰＬＤ作製装置
Ba-Ca-Cu-O性を制御した良好な結晶性を持つ薄Structure of sample
1000

Cu-O（YBa2Cu3Oz）銅酸化物薄膜をエ

400P2

13.3P2

PLD

PLD

60min

10-60minrate -2℃/min

600
rate -10℃/min

400

rate -10℃/min

200

Cu-O 薄膜をＰＬＤ法により、エピタ

0rate -15℃/min

30min

ピタキシャル成長させたバッファー層を設け、このバッファー層上に Ba-Ca-

400P2

13.3P2800

膜は得られない。これに対して MgO、SrTiO3 などの 単 結 晶 基 板 上 に Y-Ba-

PLD chamber

SrTiO3(100) Substrate

単結晶基板上に直接堆積させた BaCa-Cu-O 薄膜は、多結晶となり、配向

Plume of Y-123

YBa2Cu3O7-δ

0

100

200

キシャル成長させることにより、所望300Time (min)400の配向性を持つ良好な結晶膜を形成
する。

基板

Y-123

Ba-Ca2-Cu3-Oz

図２ 表面の結晶性と作成プロセス

❶

従来技術

層を設けることにより、ＰＬＤ法で良好な軸配向性を超高圧法によるバルク形状のＢａ－Ｃａ－Ｃｕ－Ｏ系複合銅酸化物
超高圧法によるバルク形状の Ba-Ca-Cu-O 系複合銅酸化は、高温超伝導性を有する組成では超伝導臨界温度Ｔｃ＝117 Ｋ以上と実用段階にある Bi 系超伝導体の 110 Ｋとまないという特徴がある。しかし、一般に６５Ｋを超える性能を持つ結晶性のよい薄膜の作製例はない。

従来技術に比べての優位性

作製プロセス及び合成された結晶膜に毒性・重金
属元素を含まない製造法
SrTiO3 基板上に同種の構造を持つ複合酸化物のバッファー

熊本高等専門学校
木場
14

信一郎

専攻科

Materials Technology

教授持つ Ba-Ca-Cu- 薄膜を作成可能とし、同時に作製プロセスおよび合成された結晶膜に毒性・重金属元素を含まない特徴を有する製造法である。

❸▲▲▲▲

比較しても高いＴｃを有しており、毒性・重金属元素を含❷

図３ 3 層の場合の超伝導特性の例
現状 Tco=93.8K, Tce=91.2K

予想される応用分野

超伝導薄膜材料
超伝導厚膜線材
半導体材料
センサー材料❹

特許関連の状況

特開：2010-215467【発明の名称】酸化物超伝導薄膜の製造方法

http://www.kumamoto-nct.ac.jp/
Tel：0965-53-1308
e-mail：koba@kumamoto-nct.ac.jp

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