ドナー・アクセプター共ドープした非鉛PTCRデバイスの作製と粒界の電場応答解析

施主-受主共掺杂无铅PTCR器件的制作及晶界电场响应分析

• 批准号: 11F01364
• 负责人: 武田 博明
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011 至 2013
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11F01364/
• 关键词: 非鉛材料; 粒界構造; 電場応答

本年度はBaTiO_3-(Bi_<1/2>K_<1/2>)TiO_3 (BT-BKT)セラミックスを作製し、誘電特性および焦電特性評価を行った。その結果、BKT置換量の増加に伴いキュリー点が上昇し、BKT90mol%ではT_mがおよそ380℃を示すことがわかった。しかし、BKT50mol%以上の組成ではリラクサー型強誘電体的振る舞いを示すため、誘電率のピークは周波数に依存しT_cが決定できない。そこで、正確な分極消失温度を検証するため、焦電電流測定を行った。その結果、BKT80mo1%で脱分極温度は300℃に達した。このことからBT-BKTセラミックスで3000℃程度まで動作温度を上げることが可能であることが分かった。この結果を受け、同セラミックスの半導体化およびPTC特性の発現を目指した。BKT5mol%およびBKT10mol%の半導体セラミッスは、低酸素濃度での焼結後の大気アニール処理後、PTC特性を発現した。一方、BKT15mol%およびBKT20mol%の半導体セラミックスでは、大気アニール処理を行わなくてもPTC特性が発現し、BKT20mol%の半導体セラミックスでは動作温度が205℃まで達している。このようにBKT置換により130℃以上の高温で動作する非鉛系PTCRセラミックスが作製できることが示された。さらに、BT-BKT半導体セラミックスの電気伝導特性を比較・検討するために、複素インピーダンス解析を行った。その結果、大気アニール処理することで粒内に表面層が現れ、その表面層がPTC特性に関係することがわかった。さらに、これらの粒界の電場応答解析として、導電モードSEM観察による各粒界での電気的特性評価を行った。粒界には明瞭な電子線誘起電流発生によるコントラストが現れ、二重ショットキー障壁が存在することが確認された。

This year, BaTiO_3-(Bi_<1/2>K_<1/2>)TiO_3 (BT-BKT) has been evaluated for its inductive and pyroelectric properties. As a result, BKT substitution increased with the increase in temperature, BKT 90mol %T_m increased to 380℃. The composition of BKT 50 mol % or more is determined by the frequency of oscillation and the frequency of induction. The measurement of the polarization current is carried out in the following ways: BKT80mo1% depolarization temperature is 300℃. BT-BKT The results show that the semiconductor and PTC characteristics of the semiconductor are similar to those of the semiconductor. BKT 5 mol %~ BKT 10 mol % semiconductor temperature, low acid concentration after sintering, high temperature treatment, PTC characteristics appear On the one hand, BKT 15 mol % and BKT 20 mol % semiconductor temperature rise to 205℃, and PTC characteristics appear when high temperature treatment is carried out. The BKT replacement system operates at temperatures above 130 ° C. The lead free PTCR system operates at temperatures above 130 ° C. Compare and analyze the electrical conductivity characteristics of BT-BKT semiconductors As a result, the inner surface layer of the particle is formed, and the surface layer of the particle is formed. The electric field response analysis, conductivity analysis and SEM observation of the particles were carried out. It is confirmed that the electron line-induced current generation is present and that the double barrier exists.

项目成果

CaドープによるBaTiO_3-(Bi_<1/2>A_<1/2>)TiO_3 (A=Na, K)半導体セラミックスの作製

Ca掺杂制备BaTiO_3-(Bi_<1/2>A_<1/2>)TiO_3(A=Na,K)半导体陶瓷

• 发表时间: 2013
• 作者: 武田博明;堆 仁美;杉山裕武;ズベアA. モハメド;保科拓也;鶴見敬章
• 通讯作者: 鶴見敬章

大気中での非鉛高温チタン酸バリウム系半導体の作製

空气中无铅高温钛酸钡半导体的制备

• 发表时间: 2013
• 作者: 武田博明;堆 仁美;杉山裕武;ズベアA. モハメド;保科拓也;鶴見敬章
• 通讯作者: 鶴見敬章

Bulkand conductive mode investigations of Pbfree PTCR ceram ics with highs witch temperature

高开关温度无铅PTCR陶瓷的体导电模式研究

• 发表时间: 2012
• 期刊: Journal of the Ceramic Society of Japan
• 影响因子: 1.1
• 作者: M. A. Zubair;H. Takeda;C. Leach;R. Freer;T. Hoshina and T. Tsurumi;早坂駿,塩脇祥,野口この実,三笠友洋,重村力;井上泰志;H. Ohta;MohammadA.Zubaire,Hiroaki Takeda,Colin Leach,Robert Freer,Takuya Hoshina,Takaaki Tsurumi
• 通讯作者: MohammadA.Zubaire,Hiroaki Takeda,Colin Leach,Robert Freer,Takuya Hoshina,Takaaki Tsurumi

Conductive Mode Microscopic Characterization of Grain-Boundary Structures in BaTiO3-(Bi1/2K1/2)TiO3 Based PTC Thermistor

BaTiO3-(Bi1/2K1/2)TiO3 基 PTC 热敏电阻晶界结构的导电模式微观表征

• 发表时间: 2012
• 作者: 渡邉正治;藤田晃司;楠瀬好郎;村井俊介;田中勝久;Mohammad A. Zubair
• 通讯作者: Mohammad A. Zubair

Bulk response and grain boundary microelectrical activity of high T_c BaTiO_3-(Bi_<1/2>K_<1/2>)TiO_3-based positive temperature coefficient of resistance ceramics

高T_c BaTiO_3-(Bi_<1/2>K_<1/2>)TiO_3基正电阻温度系数陶瓷的体响应及晶界微电活性

• DOI: 10.1557/jmr.2013.282
• 发表时间: 2013
• 期刊: Journal of Materials Research
• 影响因子: 2.7
• 作者: Mohammad A. ZUBAIR;Hiroaki TAKEDA;Colin LEACH;Robert FREER;Takuya HOSHINA;Takaaki TSURUMI
• 通讯作者: Takaaki TSURUMI