| 研究概要 |
BaTi_2O_5は高いキュリー温度(748K)および大きな誘電率を有することから、高温で使用できる非鉛系強誘電体材料として期待される。本研究では、BaサイトをSr、Ca、MgおよびTiサイトをZr、Nb、Ta等の異元素の固溶置換によってBaTi_2O_5の優れた誘電特性を広温度域で持たせることを目的とした。そこで、本研究では、アーク溶解法および浮遊帯域溶融法によりSrO、MgO、ZrO2、Nb_2O_5をそれぞれ添加したBaTi_2O_5多結晶体を作製し、誘電特性に及ぼす異元素添加の影響を調べた。
BaCO_3、TiO_2およびMgO、ZrO_2粉末をBa_<1-x>MgXTi_2O_5およびBaTi_<2-y>Zr_yO_5の式で秤量・混合した後,アーク溶解炉により溶融した。凝固体を1323Kの空気中で43ks熱処理した。試料の両面に金ペストを塗布し,交流インピーダンス法により誘電特性を評価した。周波数(f)を10^2-10^7Hz,測定温度を293〜1073Kとした。
MgOおよびZrO_2を添加したBaTi_2O_5は、いずれも柱状多結晶であり、(020)方向に強く配向した。BaTi_2O_5へのMgOとZrO_2の固溶限はそれぞれ、x=0.05とy=0.07であった。異元素を添加しないBaTi_2O_5の誘電率は約2000であったが、x=0.005のMgOを添加すると、誘電率の極大値が約3300に増大したが、MgO添加量の増加につれて減少した。異元素を添加しないBaTi_2O_5のキュリー点は743Kであったが、x=0.01のMgOの添加によりキュリー点が700Kに減少した。さらにMgO添加量の上昇につれて、誘電率のピークはフラットになった。y=0.005のZrO_2を添加すると、誘電率の極大値が約3000に増大し、ZrO_2添加量の増加につれて誘電率のピークがブロードになり、減少した。y=0.05までのZrO_2添加によりキュリー点が直線的に減少して490Kになり、さらに、y>0.05のZrO_2の添加によって、キュリー点はわずかに減少して470Kになった。y=0.07以上のZrO_2を添加したBaTi_2O_5では、測定周波数の増加にっれて誘電率は減少し、誘電率の極大値を示す温度は増加し、リラクサー的挙動を示した。Nb_2O_5およびTa_2O_3の添加によってもリラクサー的挙動を示したことから、Tiサイトへの置換により、リラクサー的になりやすい傾向が確認された.
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