BaTiO_3基単粒界PTCR素子の作成および特性評価

BaTiO_3基单晶界PTCR器件的制备及表征

基本信息

批准号：
07855080
负责人：
山本剛久
金额：
$ 0.7万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1995
资助国家：
日本
起止时间：
1995 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07855080/
关键词：
BaTiO_3 結晶粒成長 PTCR 単粒界粒界方位

项目摘要

BaTiO_3セラミックスにTi^<4+>またはBa^<2+>イオンと価数の異なる陽イオン、例えば、Nb^<5+>やY^<3+>イオンを添加すると、添加されたイオンがドナーとして作用するために室温において半導性が生じる。そして、試料が多結晶体の場合には、温度変化に対して抵抗値が不連続的な増大を示すいわゆる、Positive Coefficient of Resistivity Effect (PTCR Effect)を示す。しかしながら、PTCR挙動に関しては未だ、その機構について明らかにはされてない。本研究では、このPTCR特性を示す試料についてその微細組織を制御する点に着目し、微量添加元素が微細組織に与える影響および微細組織が制御された試料を用いて、単粒界でのPTCR特性の評価を行った。まず、微細組織制御であるが、BaTiO_3の微細組織は、ペロブスカイトが多結晶構造中での微量のA/Bサイトの非化学量論性が大きく影響を及ぼすことが判明した。すなわち、微量のAサイト過剰試料では連続粒成長が生じ均一な整粒組織を呈するのに対し、Bサイト過剰では、異常粒成長が生じ、不均一な組織を呈することが判明した。そして、同試料では熱処理条件を最適化することによって粒径約1mm程度の粗大結晶粒組織が得られることが判明した。この様に添加量そして熱処理温度を制御することによって粗大結晶粒組織が得られた試料に対し、単粒界測定が可能となった。単粒界測定を行った結果、PTCR特性には結晶粒界方位依存性が存在することを突き止めた。本研究結果は、PTCR特性の起源に関する知見を与えるものであり、今後、PTCR特性と結晶粒界方位との関連性について研究するための指針を与えられたものであると考えられる。

从Ti^<4+>或Ba^<2+>离子到batio_3陶瓷（例如Nb^<5+>或y^<3+>离子）的阳离子添加阳离子，从而在室温下会在室温下产生半导体。当样品是多晶材料时，所谓的电阻率效应（PTCR效应）的正阳性系数表明，随着温度变化，电阻值不连续增加。但是，尚未阐明PTCR行为的机制。在这项研究中，我们专注于控制PTCR特性的样品的微观结构，并使用具有微观结构元素和微观结构的受控作用的样品评估了单晶边界处的PTCR特性。首先，就微观结构控制而言，发现钙钛矿的多晶结构中的痕量A/B位点的非缩写计量对BATIO_3的微结构具有重大影响。换句话说，发现少量的A位置过量样品导致晶粒的生长和均匀的晶粒尺寸组织，而B点的过量由于异常的晶粒生长和不均匀的组织而产生。已经发现，在该样品中，可以通过优化热处理条件来获得粒径约1 mm的粗晶粒结构。通过以这种方式控制添加量和热处理温度，可以在获得粗粒结构的样品上测量单个晶界。由于单个颗粒边界测量值，发现PTCR特性中晶界方向存在依赖性。这项研究的结果提供了对PTCR特性起源的洞察力，并被认为已为将来研究PTCR特性与晶界方向之间的关系提供了指南。