本研究では, 非鉛系のリラクサーであるチタン酸ビスマスカリウム(BKT)系固溶体の組成探索により, 広い温度範囲で高い誘電率を示す誘電体を創生することを目的とした。まず水熱法を利用して作製した高品質BKTセラミックスの誘電応答を解析し, BKTが示すリラクサー-強誘電体相転移のメカニズムを明らかにした。また, 直流電界および圧縮応力下での誘電応答も測定し, BKTの電界-温度および応力-温度相図を始めて報告した。つづいてBKTに対してチタン酸ストロンチウムを固溶させることでリラクサー相を安定化させるとともに誘電率最大温度を室温付近まで低下させ, 広い温度範囲で1000以上の比誘電率を示す誘電体を作製した。
This study aimed to develop high-temperature dielectric materials using the relaxor phase of bismuth potassium titanate (BKT). We first studied the mechanism underlying the spontaneous relaxor-ferroelectric phase transition of BKT through analyses of dielectric responses of high-quality ceramic samples fabricated via a hydrothermal process. We found that the transition was triggered by freezing of the thermal fluctuation of polar nanoregions existing in the relaxor phase. We also measured the dielectric responses of BKT under biasing electric field and uniaxial load. Based on these results, electric field-temperature and stress-temperature phase diagrams are firstly determined for BKT. We then fabricated solid solutions between BKT and strontium titanate (ST), (1-x)BKT-xST, to shift the dielectric maximum temperature of BKT toward room temperature. Consequently, 0.5BKT-0.5ST ceramics showed high dielectric permittivity exceeding 1000 in a wide temperature range up to 300℃.

研究種目 : 若手研究(B)
研究期間 : 2016～2017
課題番号 : 16K18241
研究分野 : 無機材料化学