Bi-Ti-O系セラミックスにおけるPTCR特性と組織

Microstructure and PTCR Properties in Bi-Ti-O Ceramics.

材料物性学科　特殊材料学講座　べい　栄造

＜目的＞
　Bi-Ti-O系セラミックスは、270℃において、4〜5桁の急峻なPTCR特性を示すが、その再現性は著しく低いものとなっている。そこで本研究では、Bi-Ti-O系セラミックスにおけるPTCR特性の再現機構を解明するために、Bi-Ti-O系セラミックスの組織観察、構造解析を行うことを目的とする。

＜方法＞
　配合組成(Bi_0.85Sr_0.15)₄(Ti_0.95Nb_0.05)₃O₁₂で固相反応法を用いて試料を作製した。光学顕微鏡を用いて組織観察を行い、さらにX線回析、SEM-EDX、EPMAを用いて試料組織の同定を行った。また直流二端子法を用いて比抵抗温度特性を、インピーダンスアナライザーを用いて比誘電率、および誘電損失の温度特性を測定した。

＜結果＞
　Bi-Ti-O系PTCRサーミスターは、その試料表面がTiO₂とBi₂Ti₄O₁₁の二相で、試料内部は絶縁層のBi₄Ti₃O₁₂またはSrBi₄Ti₄O₁₅相である。表面より数十mm内部より金属Biが存在し、その大きさは外周部に近いほど大きくなる。270℃においてBiの融解に伴って比抵抗が上昇し、それ以上の温度では比抵抗は母相であるSrBi₄Ti₄O₁₅相のそれに従う。