組成傾斜化による広温度域高誘電導性材料の開発

• 研究課題/領域番号: 08243209
• 研究種目: 重点領域研究
• 配分区分: 補助金
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 島田 昌彦 東北大学, 素材工学研究所, 教授 (80029701)
• 研究分担者: 滝沢 博胤 東北大学, 工学部, 助教授 (90226960) ; 窪田 俊一 東北大学, 素材工学研究所, 助手 (10271975) ; 内田 聡 東北大学, 反応化学研究所, 助手 (60232849) ; 山根 久典 東北大学, 素材工学研究所, 助教授 (20191364)
• 研究期間 (年度): 1996
• 研究課題ステータス: 完了 (1996年度)
• 配分額: 2,100千円 (直接経費: 2,100千円); 1996年度: 2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
• キーワード: 傾斜機能材料 / 誘電体 / チタン酸バリウム・ストロンチウム / ニオブ酸タンタル酸カリウム / 固相拡散 / 組成傾斜 / 非平衡冷却 / 連続固溶体

研究概要

高誘電率セラミックスコンデンサーは、BaTiO_3に種々の添加物を均一に加えて、BaTiO_3が持つ相転移温度(120℃)付近の高誘電率ピークを室温付近に移動させ、その急激な誘電率の温度変化を小さくすることにより製造されている。本研究では、酸化物強誘電体の誘電率が相転移の際に増大することと、その相転移温度が固溶体の形成とその組成で移動することを利用し、固溶体組成の傾斜化により誘電率の温度変化そ調整することで、広範囲の温度領域で所望の温度係数を有する高誘電材料の開発を目標とした。
BaTiO_3-SrTiO_3固溶体では、粉末試料を積層し固相拡散によりBa-Srの組成傾斜化を試みた。BaTiO_3と(Ba_<0.5>Sr_<0.5>) TiO_3の積層試料間では、1450℃、15hの条件でわずかにBa-Srの相互拡散が認められた。SrTiO_3との組み合わせでは拡散が遅く、種々の組成傾斜分布を実現するためには、より高温での合成が必要と考えられる。K (Ta_<1-x>Nb_x) O_3傾斜固溶体の作製では、融液の非平衡冷却による方法を試みたところ、1mm程度の比較的大きな単結晶が得られた。これらの単結晶では、冷却過程に依存して内部から周辺部にっけてTaからNbへの組成傾斜がみられ、誘電率の温度依存性も組成分布に対応して変化した。この系では、冷却温度プログラムや融液などの作製条件と生成物の組成分布、誘電特性との関係を明らかにすることにより、様々な誘電特性を有する傾斜機能材料が作製できることが示された。