新しいPbTiO_3-TiO_2系高温用PTCセラミックスの組織とPTC発生機構

1989 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 01550542
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 岡田 益男 東北大学, 工学部, 助教授 (80133049)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 杉本 諭 東北大学, 工学部, 助手 (10171175) ; 田中 照己 東北大学, 工学部, 助手 (70005289) ; 本間 基文 東北大学, 工学部, 教授 (50005261)
• Keywords: PbTiO_3-TiO_2セラミックス / PTCサ-ミスタ- / キュリ-温度制御 / 強誘電体-非強誘電体界面

Research Abstract

本年度はPbTiO_3-TiO_2系サ-ミスタ-において良好なPTC特性を示す最適組成や作製条件を検討することから着手した。1.PbTiO_3-(10〜90)m01%TiO_2に半導体化剤として0.6% Nb_2O_5を添加した試料について、焼成条件をAr雰囲気中として900°C〜1075°Cで1〜8時間焼成し、最適作製条件を検討した結果、最適組成はPbTiO_3-(30〜80)%TiO_2であり、最適焼成条件は975°C〜1025°Cで2時間焼成することである。得られたPTC特性は比抵抗増大比が3〜4桁と良好な特性を示した。最適焼成条件より高温度でも長時間でもPTC特性を示さなくなった。2.上記の実験で良好なPTC特性を示したPbTiO_3-30TiO_2試料の組織をX線マイクロアナライザ-、透過電子顕微鏡により観察した結果、組織はPbTiO_3相とTiO_2相からなり、約0.5μmのTiO_2相をPbTiO_3相が取り囲むような組織形態を示す。TiO_2相内に積相欠陥が観察されず、PbTiO_3相は90°分域構造を呈することより、Ar中焼成により還元されている相はPbTiO_3であり、PTC発生に寄与しているのはPbTiO_3とTiO_2相の界面であると推察される。3.本サ-ミスタ-の汎用性を高めるために、サ-ミスタ-の発熱温度に対応するキュリ-温度(TC)をSrTiO_3,CaTiO_3の添加により制御することを検討した結果、30%SrTiO_3の添加によりTcは約350°Cに低下しSvTiO_3の添加量により本来セラミックスのTcは490°C〜350°Cで制御できることが明らかとなった。CaTiO_3の添加は10%まで有効であるが、30%以上でPTC特性を示さなくなることも判明した。