ソルボサーマル固化法を用いた電極/誘電体/電極構造キャパシタの作製とその誘電特性

摘要

現在セラミックコンデンサは、誘電体のシートと金属電極を幾重にも重ね焼結することで作製され る。これを低温条件下で緻密なセラミックスコンデンサを作成する方法を確立することができれば、ナノ構 造セラミックスを作製する上で多くの利点があると考えられる。まずは、粒成長を抑え小さなグレインから なるセラミックスの作製が可能となる。また、低温での合成により、作製時のエネルギーを削減することが できる。さらに、金属の酸化を抑制できるので様々な卑金属を電極として使用することが可能となる。そこ で我々は、ソルボサーマル固化法という 200 °C程度の低温で緻密なセラミックスを得る方法でセラミックコ ンデンサの作製を試みた。ソルボサーマル固化法とは目的物質の前駆体粒子を含む相対密度が 60%程度の圧 粉体を反応溶液下でソルボサーマル処理することにより圧粉体内で目的物質の粒子を合成し、ここで生成し た粒子が圧粉体内の空孔を埋める、または生成した粒子が成長していく過程で粒子同士が接触し、緻密化す ることを利用した方法である。よって、この方法は接触状態の粒子が熱エネルギーによる物質移動によって 緻密化する一般に知られる焼結現象とは全く異なる方法で、試料の形状やサイズも収縮が起こらない。さら に、焼結プロセスをおこなわずにキャパシタを作製することができれば、金属電極の酸化を抑制し、新たな キャパシタの作製法として期待できる。本研究では BT と酸化チタン(TiO2)の混合粉を使用したスラリーでシ ートを作製し重ね、圧着体に電極を上下に成膜し水酸化バリウム水溶液下で水熱処理をおこなうことで単層 の BT セラミックスキャパシタを作成し、その微構造観察および誘電特性の評価をおこなった。