| 研究課題/領域番号 |
13650729
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
無機材料・物性
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
増本 博 東北大学, 金属材料研究所, 助教授 (50209459)
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| 研究分担者 |
木村 禎一 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (10333882)
明石 孝也 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (20312647)
後藤 孝 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (60125549)
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| 研究期間 (年度) |
2001 – 2002
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| 研究課題ステータス |
完了 (2002年度)
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| 配分額 *注記 |
3,400千円 (直接経費: 3,400千円)
2002年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円)
2001年度: 2,000千円 (直接経費: 2,000千円)
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| キーワード | 圧電体 / チタン酸バリウム / チタン酸ジルコン酸鉛 / イオン伝導 / 複素インピーダンス / イットリア安定化ジルコニア / 振動依在性 / 複合機能膜 / 振動依存性 / イツトリア安定化ジルコニア / 酸素センサー |
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| 研究概要 |
本研究では、低温で動作する酸素イオンセンサを開発するために以下のことを行い、圧電体による振動を利用してイットリア安定化ジルコニア(YSZ)の電気伝導度を向上させることに成功した。
1.Zr(dpm)_4およびY(dpm)_3を原料として用いたMOCVD法によりYSZ薄膜の合成を試みた。得られたYSZ薄膜の複素インピーダンス測定において、低周波側にはスパイク、高周波側には半円が認められたことから、YSZ膜はイオン伝導性を有することが明らかになった。
2.圧電体材料であるチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)薄膜をスパッタ法によって作製し、得られた薄膜の実験条件と構造、組織および強誘電体特性を明らかにした。
3.Ba(DPM)_2とTi(O-i-C_3H_7)_2(DPM)_2を原料として用いたMOCVD法によりチタン酸バリウム(BTO : BaTiO_3)薄膜の合成を行った。YSZ/BTO/Pt/MgO膜なる構造を有するイオン伝導/圧電複合機能薄膜を作製した。BTOは緻密な組織を、YSZは柱状組織をしていた。
4.圧電体とYSZ膜を組み合わせた複合機能膜を作製し、圧電体の振動がYSZ膜の電気特性に及ぼす影響について以下のことを明らかにした。
(1)圧電体の振動の振幅強度の増加により、YSZ薄膜のインピーダンスの減少が認められた。この電気特性の圧電体の振動による影響は低周波数側で顕著であった。
(2)圧電体振動周波数115kHz、電圧40Vで振動させたYSZ薄膜は、導電率が90℃において約2×10^<-6>Ω^<-1>m^<-1>であった。この値は、本研究で得られたおよび他の方法により得られた振動を与えないときのYSZ薄膜より約100℃以上低温において、約1ケタ以上高い導電率を示している。振動がYSZ薄膜の導電率を向上させる効果があることが示唆された。
YSZの電気伝導度が低下した原因に関して、今後研究を進めていく予定である。
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