共沈法によるアモルファスBiFeO_3の合成と一軸加圧による誘電体材料の作製

摘要

様々な電子デバイスに用いられる積層セラミックコンデンサー(MLCC)には、比誘電率が5,000以上で温度と電場に依存しない誘電体が求められている。現在のMLCCには誘電体層の主成分に強誘電体のチタン酸バリウムが用いられており、その比誘電率は一般にその値よりも小さく、大きな温度・電場依存性を示す。比誘電率が10,000以上を持つ誘電体材料には緩和型強誘電体材料（リラクサー）があり、その高い比誘電率はリラクサー中に存在する数ナノメートルの分極領域(Polar Nano Region, PNR)の電場応答に起因する。しかし、リラクサーの比誘電率も温度と電場に依存し、これは外部の温度や電場変化に対し、PNRの密度やサイズが変化するためである。そこで、Fig. 1に示すように、強誘電体材料をアモルファス状態で緻密化し、結晶クラスター(リラクサーのPNRに相当)を非接触かつ高密度でアモルファスマトリックス中に導入することができれば、高誘電率で温度・電場依存性のない誘電体の作製が可能であると考えた。本研究では、誘電体材料にキュリー温度が830°Cと高く、微結晶でも自発分極を保持すると考えられるBiFeO_3 (BF)を選択し、共沈法によるアモルファスBFセラミックスの作製を行った。