| 研究課題/領域番号 |
07555200
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| 研究機関 | 神奈川工科大学 |
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研究代表者 |
井川 博行 神奈川工科大学, 工学部, 教授 (30016612)
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| 研究分担者 |
竹本 稔 神奈川工科大学, 工学部, 助手 (70288215)
小俣 孝久 大阪大学, 工学部, 助手 (80267640)
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| キーワード | マイクロ波誘電体 / チタン酸ジルコニウム / 複合ペロブスカイト / Q値 / 共振周波数温度係数 |
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| 研究概要 |
Oチタン酸ジルコニウム固溶体Zr_xHf_yTi_zO_4(x+y+z=2)のマイクロ波誘電性
本研究は標記組成系でQ値の大きい材質開発を主眼とし、そのため、いずれも高純度の原料を用いた水溶液からの共沈法と酸化物粉末固相反応法につき研究した。本研究でのf・Q値の測定結果は14〜19THzである。この値は最近N.Michiura等により報告された約60THzより明らかに劣る。本研究では焼結体の冷却速度やMnCo_3の添加量などの検討がまだ不十分であり、これらを適切にしてf・Q値を最大報告値程度に向上できると考えている。高いQ値の実現をまだ成功してはいないが、次に示す主要な成果を得た。
高純度原料を用いた構成元素の水溶液の製法を、昨年度概要を報告したように確立した。共沈物は1150℃の低温加熱で目的化合物に変化し、同仮焼粉の1次粒子は約1μmと微細である。
共沈法と固相反応法、後者では粉砕用ボールミルの材質をジルコニアと窒化ケイ素の2種を選び、計3種の方法で焼結体を作製した。その結果、共沈法とジルコニア製ポット使用の固相反応法による誘電特性の整合性に較べて、窒化ケイ素製ポットを使用した結果の偏差がやや大きい。ジルコニア製ポット使用より、最終仮焼後の粒径が後者の方がやや大きかったことが、誘電特性のバラツキの原因として挙げられる。
標記zが0.92〜1.08の実験範囲いずれでもx/(x+y)が0.37から0.45へのZr成分の増加に伴い比誘電率が約1増大した。上記研究組成範囲で得た比誘電率の最大はZr_<0.45>Hf_<0.55>Ti_<1.0>O_4での41.2である。さらに、同組成物の共振周波数温度係数は-0.5ppmと非常に優れていることが判明した。
OBa_<1-x>Ca_X(Mg_<0.3>Ta_<0.6>Zr_<0.1>)O_3複合ペロブスカイトのマイクロ波誘電性
前年度の組成系の場合に良く類似した、次の事項などを明かにした。
・Ba(Mg_<0.3>Ta_<0.6>Zr_<0.1>)O_3固溶体へのCaの固溶限界はx≦0.3で、Ca(Mg_<0.3>Ta_<0.6>Zr_<0.1>)O_3固溶体へのBaの固溶限界はx≒0.9である。
・xが0.0から増えるに従い、比誘電率が増加し0.3で極大値36.2を取る。その後はxの増加に伴い比誘電率が単調に減少する。
・fQ値の組成依存は上記とは対称的にxが0.3で極小となる。
・共振周波数温度係数がゼロppmになる組成はBa_<0.2>Ca_<0.8>(Mg_<0.3>Ta_<0.6>Zr_<0.1>)O_3である。
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