チタン酸バリウム単一粒界の正の抵抗温度係数効果とドメイン構造形態の関係の解明

钛酸钡单晶界正电阻温度系数效应与畴结构形貌关系的阐明

基本信息

批准号：
07650789
负责人：
桑原誠
金额：
$ 1.28万
依托单位：
Kyushu Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
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

项目摘要

チタン酸バリウム半導体セラミックスはその強誘電性に基づく、特異な粒界電子物性である顕著な正の抵抗温度係数(PTCR)特性をキュリー点以上で示すことが良く知られており、このPTCR特性を応用した様々な電子デバイスが既に広く用いられるているが、さらに新規なPTCRデバイスの開発にはこの効果の発現機構についての完全な理解が不可欠である.機構については、これまでHeywangにより提出されたキュリー点以上での誘電率の温度依存性に基づく粒界障壁層モデルで説明されるとされてきたが、不十分な点も多くPTCR効果の完全な理解には至っていなかった.研究代表者らは本研究課題において、チタン酸バリウム半導体単一粒界の形成とそのPTCR特性の解析によりPTCR効果の発現機構を解明するための実験を行い、所期の成果を得たのでその概要を記す.1.半導体化元素(La)を添加したチタン酸バリウム粉体を用い、ドクターブレ-ド法により厚さ20〜50μmのセラミックシートを作製し、それを20〜50μm幅の細線状に切断後、焼成することにより、20〜50μmの半導体単一粒子が直列に結合したチタン酸バリウム半導体試料を得た.2.上記細線状チタン酸バリウム半導体試料における単一粒界の抵抗率-温度及び誘電率-温度特性を測定し、チタン酸バリウム半導体セラミック中の粒界は基本的に典型的に3つの型(通常、鋸歯状及び平坦型)のPTCR特性を示すことが明確に示された.また、誘電率測定からいずれの型のPTCR特性を示す粒界も基本的に同じ誘電率-温度特性を示すことを見いだし、PTCR機構に対するHeywangモデルには修正が必要であることを初めて実験的に明らかにした.3.偏光顕微鏡下でクロスニコルを用いたドメイン観察とPTCR特性の同時測定により、上記3つの型のPTCR特性を与える粒界において隣接2粒子の粒界部でのドメイン形態に一定の規則性があることを見いだした.即ち、平坦型(PTCR特性を示さない)では隣接2粒子の粒界部での自発分極軸の方向は同じであり、鋸歯状型のPTCR特性を与える粒界の隣接2粒子の分極軸は互いに90°の関係にある可能性が極めて高く、さらに通常の型のPTCR特性を与える粒界の分極軸の方向はこれらの中間の状態のあると結論された.これよりPTCR効果の発現機構として、誘電率というより自発分極の温度依存性が直接関与している可能性を明確にすることができた.

众所周知，钛酸盐半导体陶瓷表现出出色的正抗性温度系数（PTCR）特性，这些特性是基于其铁电的独特晶界电子性能，高于Curie Point，并且使用此PTCR属性的各种电子设备已经广泛使用，但是对这种效果的完整理解对于这种效果是对新的PTCR Devection的机制必不可少的。该机理先前已经在晶粒边界屏障层模型中基于晶格点上方的介电常数的温度依赖性，但点不足，而完整的PTCR效应不完整。研究人员在该研究主题中进行了一个实验，以阐明PTCR效应的机理，通过形成钛酸钡半导体的单个晶界并分析其PTCR特性，并获得了理想的结果，因此我们将提供IT.1的概述。1。 Using barium titanate powder with the semiconductor element (La), we prepared a ceramic sheet with a thickness of 20-50 μm using a doctor blade method, and then cut into thin line shapes of 20-50 μm wide, and then fired to obtain a barium titanate semiconductor sample in which 20-50 μm-bound single semiconductor particles of 20-50 μm in series.2.上面提到的细细线钛酸毛毛毛用于获得钛酸钡半导体样品。测量了um-晶状体导体样品中单晶边界的电阻率温度和介电常数 - 温度特性，并且清楚地表明，钛酸钡半导体陶瓷中的晶界通常表现出三种类型（通常显示出三种类型（通常是Sawtooth and Flat）。我们还发现，从介电恒定测量值中，表现出所有类型的PTCR特性的晶界基本上都表现出相同的介电性 - 温度特性，并且首次在实验上揭示了PTCR机构Heywang模型所需的修改。 3。在极化显微镜和PTCR特征下使用跨尼科尔同时测量域观察，表明测量了上述三种PTC。我们发现，在晶界的相邻两个粒子的晶界处的域形态有一定的规律性，这些粒子赋予了R特性。换句话说，在扁平类型（未显示PTCR特性）中，在晶界处相邻两个颗粒的晶晶界的自发极化轴的方向，从而使锯齿PTCR的性质很可能是彼此的90°，并且可以得出结论，晶粒边界处的极限轴的方向使正常的属性属性属性相互齐全。这使得可以阐明自发极化（而不是介电常数）的温度依赖性直接作为PTCR效应的机理的可能性。