2007 Fiscal Year Annual Research Report
Mn-Fe-Ni系スピネル型酸化物単一相領域の探索と焼結体の作製および電気的特性
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17560593
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| Research Institution | Yokohama National University |
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Principal Investigator |
横山 隆 Yokohama National University, 大学院・ 工学研究院, 講師 (80240216)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
目黒 竹司 横浜国立大学, 大学院・環境情報研究院, 教授 (40134895)
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| Keywords | Mn-Fe-Ni立方晶スピネル単一相 / スピネル型酸化物焼結体 / 相図 / 導電率 / ゼーベック係数 / スモールポーラロンホッピング伝導 / サーミスタ |
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| Research Abstract |
Mn-Fe-Ni3成分系酸化物焼結体は,室温〜300℃の高温度領域で利用されるサーミスタ材料として,家電製品などの広い分野で利用されている.この焼結体を単純な焼成プロセスで作製すると結晶相は,立方晶スピネル型と岩塩型の混在となり,これらの存在割合によって電気的特性が変化した.我々は,立方晶スピネル単一相焼結体が作製できれば,安定した電気的特性が得られるものと考えた.そこで本研究では,上記3成分系における立方晶スピネル単一相領域の探索を行い,さらに単一相焼結体の最適な作製条件を見出すとともに,その電気的特性を評価した.
今年度の実験では,まずMn:Fe:Ni=1:1:1と0.75:1.5:0.75の各出発試料をAr中,1400℃で焼結させた後,空気中,1000℃で酸化をともなう熱処理を施し,立方晶スピネル単一相焼結体を作製した.次に各単一相焼結体を用いてN_2中,100〜700℃で導電率(σ)とゼーベック係数を測定した.
結果として,立方晶スピネル単一相焼結体は,各試料とも1000℃で48h酸化することによって作製できた.各単一相焼結体のσは,温度の上昇にともない指数関数的に増加しており,NTCサーミスタ特性を有した.さらに,σの経時変化の変化率はいずれも±1%以内であり,市販のものに比べて安定していることも判明した.移動度の値とその温度依存性から伝導機構はホッピング伝導であると結論付けた.半導体特性は1:1:1焼結体ではp型であり,0.75:1.5:0.75焼結体ではn型であった.今回の研究で,単一相焼結体を作製することによって安定した電気的特性が得られたことは工業的に意義あるものと考えている.また,これまで不明であった伝導機構を明らかにできたことは学術的にも非常に有意義なことと考えている.
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