| 研究課題/領域番号 |
05650666
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| 研究種目 |
一般研究(C)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 研究分野 |
構造・機能材料
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
岡田 益男 東北大学, 工学部, 教授 (80133049)
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| 研究分担者 |
田中 煕巳 東北大学, 工学部, 助手 (70005289)
杉本 諭 (杉本 輸) 東北大学, 工学部, 助教授 (10171175)
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| 研究期間 (年度) |
1993 – 1994
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| 研究課題ステータス |
完了 (1994年度)
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| 配分額 *注記 |
2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
1994年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
1993年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円)
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| キーワード | PTCRサーミスター / セラミックスヒーター / Bi_4Ti_3O_<12>化合物 / 発熱機構 |
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| 研究概要 |
本研究は、高い温度で発熱するセラミックスヒーターを開発する目的で、Bi_4Ti_3O_<12>(Tc=675℃)強誘電体に着目し、原子価制御による半導体化を試み、セラミックスヒーターとしての可能性を追求する実験を行った。その結果、5mole%Nb添加により半導体化し、かつ270℃付近で3〜4桁の比抵抗が上昇するPTCR特性が観察された。得られたPTCR特性は従来のPTCRサーミスター(BaTiO_3)の10ないし100倍の抵抗温度係数を持ち、急峻な比抵抗の立ち上がりをみせ、新しいPTCRサーミスターとして期待される。しかし、発熱温度がBi_4Ti_3O_<12>化合物のキュリー温度と一致せず、従来のHeywangのPTCR発現機構モデルでは説明できず、新しい発現機構の提案が必要である。
組織観察の結果、PTCR特性の発現する試料は、表面近傍にTiO_2とBi_2Ti_4O_<11>相が存在し、表面より数十μm内部より金属Biが存在する。その大きさは外周部に近いほど大きく、内部では微細に分布している。インピーダンス解析の結果、比誘電率は、PTCR発現温度で急激に減少し、この温度はBi金属の融点と一致する。すなわち、本系のPTCR特性発現機構は、低温時には電流が比抵抗の小さい微細に分散したBi金属を優先的に流れ、270℃付近でBi金属が融解すると、母相とBiの界面にバリア生じ、電流は流れにくくなり、母相であるSrBi_4Ti_4O_<15>相の比抵抗を示したものと考えられる。
また、PTCR特性を安定に発現させる作製条件として、Srを添加することが有効であることが判明した。
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