| 研究概要 |
非鉛高温用サーミスタ候補材料として,BaTiO_3(BT)-(Bi_<1/2>Na_<1/2>)TiO_3(BT-BNT)半導体セラミックスが期待されている.研究代表者は最近,仮焼粉にCaOを添加することで大気中焼結にて半導体化し,PTC特性を示すことを見いだした.そこで,本年度の研究では,同セラミックスの半導体化機構の解明を目的に,CaOの添加方法,焼結温度・時間,雰囲気による電気的特性の影響について検討した.
組成は90mol%BT-10mol%BNTである.出発原料として,各種酸化物粉末,炭酸塩粉末を準備し,特にTi原料には微粒子を使用した.秤量,混合,仮焼後,CaO粉末を添加したものを原料とし焼成を行った.作製した焼結体の表面を研磨し,電極を形成後,試料の抵抗率-温度特性評価,交流インピーダンス測定を行った.
CaO添加BT-BNTセラミックスの抵抗-温度特性評価から,同セラミックスが室温で半導体となり,160℃付近から抵抗の増加がみられる.ただし,CaO添加量が低い場合には半導体化しないことも分かった.化学組成分析を行なった結果,CaO添加量の増加に伴いNaが顕著に減少した.このことから,Ca^<2+>がペロブスカイト構造ABO_3のAサイトのNa^+を置換しキャリア発生させていることが示唆された.これを踏まえ,A/Bサイト比が1.00となるようCaO添加に伴いNa減少させた試料を作製したところ,これらは絶縁体のままであった.以上より,半導体化にはCaOの外割り添加が必要であることが分かった.また,半導体化に要する添加量がこれまで報告されている最大0.01程度の異種元素置換量より大きいため,CaはBサイトにも入っている可能性が高いこと示唆された.
今後,本セラミックスを用いたFrCRデバイスの作製ならびにその粒界の電場応答解析を行っていく.
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
研究分担者が11月末に来日し,研究準備段階として試料作製や装置稼働へのトレーニングを積み,一人で実験ができるようになった.また,次年度からのPTCRデバイス試作へ向けた試料合成も行い,解析用のプログラムも組み立てている.
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