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本研究では、ZnOセラミックバリスタを単純化したモデル系(ZnO-【Bi_2】【O_3】薄膜バリスタ)を作成し、その導電機構および課電劣化機構を明らかにするとともに、実用セラミックバリスタの導電特性および劣化機構について検討した。以下、本研究で得られた主な成果を列記する。
1.実用ZnOバリスタの電流-電圧特性を調べ、非直線的な電流急増の挙動を実験的に明らかにした。また、直流課電による劣化現象には極性効果が存在することを示した。
2.直流高電界を印加したZnOバリスタが330℃付近に粒間層中の空間電荷に起因するTSCピークを示すことを明らかにした。また、この空間電荷が課電劣化と密接に関連していることを指摘た。
3.RFスパッタ法により、ZnO-【Bi_2】【O_3】二層薄膜バリスタ(ZnOバリスタの単純化モデル系)を作成するための条件と電気特性との関係を明らかにした。
4.この薄膜バリスタの電流-電圧特性も著るしい非直線性を示し、特に逆方向では非直線性を示すα値(α=△LnJ/△LnV)は60〜90の値を示し、ZnOセラミックバリスタと同等以上の特性を有することを明らかにした。
5.薄膜バリスタの課電劣化を調べ、その原因が界面での空間電荷の蓄積によることを示した。
6.薄膜バリスタの電流は顕著な湿度依存性を示し、湿度センサとしても有望であることを明らかにした。
本研究により、ZnOバリスタの課電劣化の機構が明らかにされたので、今後はこれに対する対策を検討する必要がある。
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