粒界絶縁型コンデンサ様構造を持つ金属/絶縁体複合コンデンサの誘電特性

摘要

電子機器の小型化·高性能化を実現するため、セラミックコンデンサの大容量化は必須の要件であ り、現状ではチップ積層セラミックコンデンサ(MLCC)が主力となっているが、信頼性を維持しながら更なる 大容量化を進めるのが構造上困難になりつつある。そこで粒界絶縁型(BL)コンデンサが持つ 3次元の導電層/ 絶縁層複合構造に着目した。BL コンデンサは半導体結晶粒界で静電容量を取得し、105 以上の高い見かけの 比誘電率を示すが、半導体層に起因する誘電特性の周波数依存性等が問題となる。半導体層を金属で置き換 えることができれば、1 MHz 程度までのレンジで周波数依存性フリー、すなわち高速応答可能で、かつ 105 以上の巨大な見かけの比誘電率を示すコンデンサを作製できると考えられる。本研究では様々な膜厚の BaTiO3(BT)層に覆われた Ti 金属粒子(Ti–BT コア–シェル粒子)を水熱処理により調製し、 一軸加圧によりディ スク状に成型した後、Ba(OH)2水溶液中で再び水熱処理を施すことで、Ti金属と BT 層からなる強固な構造体 を作製した。今回はこれらの低温作製された複合キャパシタの微構造と誘電特性についての報告をおこなう。