金属導電性-強誘電性セラミックス界面における固相反応と超高誘電率材料の開発

1988 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 62470066
• Research Institution: Kyushu Insitute of Technology
• Principal Investigator: 桑原 誠 九州工業大学, 工学部, 教授 (40039136)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中村 英嗣 九州工業大学, 工学部, 講師 (40037940) ; 原 泰毅 九州工業大学, 工学部, 教授 (10039084)
• Keywords: BLコンデンサ / 粒界障壁 / 金属導電性セラミックス / 強誘電体セラミックス / セラミックスの接合 / 固相反応 / BaPbO_3 / Pb(Fe┣D22 / 3温W┣D21 / 3温)O_3

Research Abstract

本研究の最終目的は、金属導電性を示すBaPbO_3セラミックスの粒界にBaTiO_3或いはPb(Fe,W)O_3等の強誘電体相を介在させたBL(粒界障壁)型超高誘電率材料の開発にあり、そのための基礎研究として以下の実験を行い、いくつかの重要な知見を得た。
1.BaPbO_3-TiO_2系粉体間の固相反応:各種条件下での固相反応により、BaTiO_3及びPbTiO_3の相が生成することを熱分析及びX線回折によって確認した。
2.BaPbO_3-TiO_2系セラミックスの接合及び界面での相分析:BaPbO_3及びTiO_2セラミックスの表面を鏡面研磨したものを加圧下、1000℃で加熱接合させ、密着度の良好な接合体を得た。XMA分析により、その界面にBaTiO_3及びPbTiO_3の相が積層状に生成していることが分かった。
3.BaPbO_3セラミックスの組織に及ぼす不純物の添加効果:BaPbO_3に約20種の金属酸化物を添加し、その組織(粒径、焼結密度)に及ぼす効果について調べた。その結果、ZnO,CuO及びNiOのみがBaPbO_3セラミックスの粒成長を促進し、これらの物質の添加はBLコンデンサ材料の製造に適した組織をもつセラミックスの調製に有効であることが判明した。
4.SrTiO_3-Pb(Fe,W)O_3系BLコンデンサ材料の製造:現時点でBaPbO_3セラミックスを用いたBLコンデンサ材料の製造には成功していないが、マトリックスにSrTiO_3半導体セラミックスを用い、その粒界にPb(Fe_<2/3>W_<1/3>)O_3強誘電体を介在させたBLコンデンサ材料の製造に初めて成功した。この材料の誘電率は、室温、1kHzで15万、誘電損失<5%程度であり、誘電率は十分に高いが、その温度特性及び誘電損失の改善を行う必要がある。しかしながら、この研究成果により、目的とする超高誘電率材料の製造の可能性が確められたと言える。

Research Products

• [Publications] Makoto Kuwabara.: Japan.J.Appl.Phys.26. L1821-L1823 (1987)
• [Publications] 桑原誠・武藤操・原泰毅・中村英嗣: 粉体および粉末冶金. 34. 149-151 (1987)
• [Publications] Makoto Kuwabara.;Narutoshi Kusaka.: Japan.J.Appl.Phys.27. L1504-L1506 (1988)
• [Publications] 桑原誠・井戸誠・下岡弘和・日高清剛・武尾政俊・片山功: 粉体および粉末冶金. 35. 847-850 (1988)
• [Publications] 桑原誠: 材料科学. 25. 215-222 (1989)
• [Publications] M.Kuwabara・H.Nagata・K.Nakao・R.Liang・M.Takeo.: J.Mater.Sci.Lett.
• [Publications] 柳田博明・桑原誠・上垣外修巳・三小田眞彬・村田充弘 編: "ファインセラミックス-up to date-" 朝倉書店,