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強誘電性セラミック厚膜の製造高効率化と高機能化をめざしたゾル-ゲル成膜技術の改良

研究課題

研究課題/領域番号 13555243
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分展開研究
研究分野 無機工業化学
研究機関関西大学

研究代表者

幸塚 広光  関西大学, 工学部, 教授 (80178219)

研究分担者 山下 芳晴  栄進電機株式会社, 製品技術課, 係長(研究職)
研究期間 (年度) 2001 – 2002
研究課題ステータス 完了 (2002年度)
配分額 *注記
14,100千円 (直接経費: 14,100千円)
2002年度: 2,000千円 (直接経費: 2,000千円)
2001年度: 12,100千円 (直接経費: 12,100千円)
キーワードゾル-ゲル法 / 強誘電体 / 圧電体 / 薄膜 / チタン酸バリウム / PZT / 応力 / 膜厚
研究概要

ポリビニルピロリドン(PVP)を含有するBa(CH_3COO)_2-Ti(OC_2H_5)_4-CH_3COOH-H_2O-C_2H_5OH溶液をコーティング液とし、1回のディップコーティング操作によってBaTiO_3薄膜を作製した。210℃以下の温度での溶媒とCH_3COOHの蒸発、210°-360℃でのPVPの分解、440℃以下の温度でのCH_3COO^-の分解、500°-610℃での結晶化を経てゲル膜がBaTiO_3セラミック薄膜に変換されることを明らかにした。また,PVPを含有するPb(CH_3COO)_2・3H_2O-Zr(OC_3H_7^n)_4-Ti(OC_3H_7^i)_4-H_2O-CH_3COOH-CH_3OC_2H_4OH-n-C_3H_7OH溶液から1回のディップコーティング操作によってPZT膜を作製した。PVPとCH_3COO^-が250°-320℃で熱分解し,Pb_3(CO_3)_2(OH)_2が350℃付近で析出し,残留炭素が36°-460℃で燃焼し,PZT相が550℃付近で生成することがわかった。
PVPを含有するPb(NO_3)_2-Zr(OC_3H_7^n)_4-Ti(OC_3H_7^i)_4溶液から作製されるゲル膜を80°,300°,700℃で順次熱処理することによって,厚さ0.75μmのPZT薄膜を1回のコーティング操作で作ることができた。さらに,濃縮した溶液をコーティング液とすると,厚さ2.2μmのPZTが得られ,60Hzでの残留分極,抗電場はそれぞれ21μCcm^<-2>, 90kVcm^<-1>であった。また,同様の方法で,亀裂のない厚さ0.77及び0.40μmのBaTiO_3及びBaBi_4Ti_4O_<15>薄膜を作製することができ,1kHzでの誘電率はそれぞれ310,380であった。
アミド基を有する有機高分子を含有す金属塩水溶液をコーティング液とし、厚さ0.07-0.1μmのTiO_2およびZrO_2薄膜が作製できることを示した。

報告書

(3件)
  • 2002 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2001 実績報告書
  • 研究成果

    (21件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (21件)

  • [文献書誌] H.Kozuka, S.Takenaka, H.Tokita, M.Okubayashi: "PVP-assisted sol-gel deposition of single layer ferroelectric thin films over submicron or micron in thickness"J.Eur.Ceram.Soc. (in press).

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Kozuka, S.Takenaka, H.Tokita, T.Hirano, Y.Higashi, T.Hamatani: "Stress and cracks in gel-derived coatings and thick film formation"J.Sol-Gel Sci.Techn.. 26. 681-686 (2003)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Kishimoto, H.Kozuka: "Sol-gel preparation of TiO_2 ceramic coating films from aqueous solutions of titanium sulfate (IV) containing polyvinylpyrrolidone"J.Mater.Res.. 18. 466-474 (2003)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Kozuka, S.Takenaka: "Single-step deposition of gel-derived PZT films : critical thickness and gel-to-ceramic film conversion"J.Am.Ceram.Soc. 85. 2696-2702 (2002)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Kozuka, T.Kishimoto: "Aqueous solution-based sol-gel ceramic thin film deposition using organic polymers with amide groups"Chem.Lett.. 1150-1151 (2001)

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  • [文献書誌] S.Takenaka, H.Kozuka: "Sol-gel preparation of single-layer, 0.75μm thick lead zirconate titanate films from lead nitrate-titanium and zirconium alkoxide solutions containing polyvinylpyrrolidone"Appl.Phys.Lett.. 79. 3485-3487 (2001)

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  • [文献書誌] H.Kozuka, A.Higuchi: "Single layer submicron thick BaTiO_3 coatings from PVP-containing sols : gel-to-ceramic film conversion, densification and dielectric properties"J.Mater.Res.. 16. 3116-3123 (2001)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H. Kozuka, S. Takenaka, H. Tokita, M. Okubayashi: "PVP-assisted sol-gel deposition of single layer ferroelectric thin films over submicron or micron in thickness"J. Eur. Ceram. Soc.. in press.

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  • [文献書誌] H. Kozuka, S. Takenaka, H. Tokita, T. Hirano, Y. Higashi and T. Hamatani: "Stress and cracks in gel-derived coatings and thick film formation"J. Sol-Gel Sci. Techn.. 26. 681-686 (2003)

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  • [文献書誌] T. Kishimoto and H. Kozuka: "Sol-gel preparation of TiO_2 ceramic coating films from aqueous solutions of titanium sulfate (IV) containing polyvinylpyrrolidone"J. Mater. Res.. 18. 466-474 (2003)

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  • [文献書誌] H. Kozuka and S. Takenaka: "Single-step deposition of gel-derived PZT films: critical thickness and gel-to-ceramic film conversion"J. Am. Ceram. Soc.. 85. 2696-2702 (2002)

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  • [文献書誌] H. Kozuka and T. Kishimoto: "Aqueous solution-based sol-gel ceramic thin film deposition using organic polymers with amide groups"Chem. Lett.. 1150-1151 (2001)

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  • [文献書誌] S. Takenaka and H. Kozuka: "Sol-gel preparation of single-layer, 0.75 μm thick lead zirconate titanate films from lead nitrate-titanium and zirconium alkoxide solutions containing polyvinylpyrrolidone"Appl. Phys. Lett. 79. 3485-3487 (2001)

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  • [文献書誌] H. Kozuka and A. Higuchi: "Single layer submicron thick BaTiO_3 coatings from PVP-containing sols: gel-to-ceramic film conversion, densification and dielectric properties"J. Mater. Res.. 16. 3116-3123 (2001)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Kozuka, S.Takenaka, H.Tokita, M.Okubayashi: "PVP-assisted sol-gel deposition of single layer ferroelectric thin films over submicron or micron in thickness"J. Eur. Ceram. Soc. (in press).

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      2002 実績報告書
  • [文献書誌] H.Kozuka, S.Takenaka, H.Tokita, T.Hirano, Y.Higashi, T.Hamatani: "Stress and cracks in gel-derived coatings and thick film formation"J. Sol-Gel Sci. Techn.. 26. 681-686 (2003)

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      2002 実績報告書
  • [文献書誌] T.Kishimoto, H.Kozuka: "Sol-gel preparation of TiO_2 ceramic coating films from aqueous solutions of titanium sulfate (IV) containing polyvinylpyrrolidone"J. Mater. Res.. 18. 466-474 (2003)

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      2002 実績報告書
  • [文献書誌] H.Kozuka, S.Takenaka: "Single-step deposition of gel-derived PZT films : critical thickness and gel-to-ceramic film conversion"J. Am. Ceram. Soc. 85. 2696-2702 (2002)

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      2002 実績報告書
  • [文献書誌] H.Kozuka, T.Kishimoto: "Aqueous solution-based sol-gel ceramic thin film deposition using organic polymers with amide groups"Chem. Lett.. 1150-1151 (2001)

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] H.Kozuka, A.Higuchi: "Single layer submicron thick BaTiO_3 coatings from PVP-containing sols : gel-to-ceramic film conversion, densification and dielectric properties"J. Mater. Res.. 16巻. 3116-3123 (2001)

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] S.Takenaka, H.Kozuka: "Sol-gel preparation of single-layer, 0.75μm thick lead zirconate titanate films from lead nitrate-titanium and zirconium alkoxide solutions containing polyvinvlpyrrolidone"Appl. Phys. Lett.. 79巻. 3485-3487 (2001)

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      2001 実績報告書

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公開日: 2001-04-01   更新日: 2016-04-21  

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