電気化学的手法を用いたセラミックスバリスタの粒構造解析

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ZuO及びSrTiO_3バリスターの光電気化学エッチングサイトの選択性を調べ,その粒構造,特に粒界部のエネルギーバンド構造との関係について検討した結果,以下のことがわかった。1.Bi_2O_3添加ZuOバリスターを光電気化学エッチングしたところ偏析したBi_2O_3からなる粒界が板状に溶け残るとともに、その両側に溶解速度の速い領域が観察された。これは,粒界部に存在する電子捕獲準位により形成される空間電荷層の電位勾配によって光生成される電子-正孔の再結合が抑制されるためと考えると説明できる。SEM観察によりその幅はエッチング電位によって変化し,強くアノード分極するほど薄くなる傾向があることがわかった。バリスタ特性の発現において粒界部に形成される空間電荷層が重要な役割を示すことが知られているが,本研究で観察された空間電荷層幅は,従来の容量測定から予想される空間電荷層幅よりも1〜2桁広いものであった。これは,ZuO/電解液界面の空間電荷層の影響と考えられる。2.光電気化学エッチング処理のZuOバリスタ特性に対する効果を検討した。強いアノード分極下で光電気化学エッチングするとバリスタ電圧が増加し,弱いアノード分極下で行った場合は,非直線係数が減少することがわかった。3.SrTiO_3の光電気化学エッチングサイトの選択性について検討した結果,強いアノード分極下では粒界が選択的に溶解することがわかった。一方,弱いアノード分極下ではZnOバリスタの場合と同様に,粒界が溶け残りその両側にエッチング速度の速い領域が観察されることがわかった。以上の結果の一部は,電気化学協会第62回大会('95,東京)及び,Asian Conference on Electro-chemistry('95,大阪)で発表予定である。