JP2018203590A - Barium dititanate-based complex oxide and manufacturing method therefor - Google Patents

Barium dititanate-based complex oxide and manufacturing method therefor Download PDF

Info

Publication number
JP2018203590A
JP2018203590A JP2017113283A JP2017113283A JP2018203590A JP 2018203590 A JP2018203590 A JP 2018203590A JP 2017113283 A JP2017113283 A JP 2017113283A JP 2017113283 A JP2017113283 A JP 2017113283A JP 2018203590 A JP2018203590 A JP 2018203590A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
composite oxide
barium
based composite
dititanate
barium dititanate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2017113283A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP6963918B2 (en
Inventor
洋幸 角田
Hiroyuki Tsunoda
洋幸 角田
一真 吉川
Kazuma Yoshikawa
一真 吉川
恒吉 潤
Jun Tsuneyoshi
潤 恒吉
後藤 孝
Takashi Goto
孝 後藤
宏和 且井
Hirokazu Katsui
宏和 且井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tohoku University NUC
Seiko Instruments Inc
Original Assignee
Tohoku University NUC
Seiko Instruments Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tohoku University NUC, Seiko Instruments Inc filed Critical Tohoku University NUC
Priority to JP2017113283A priority Critical patent/JP6963918B2/en
Publication of JP2018203590A publication Critical patent/JP2018203590A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6963918B2 publication Critical patent/JP6963918B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

To provide a barium dititanate-based complex oxide with suppressed current leakage, and a simple manufacturing method therefor.SOLUTION: The barium dititanate-based complex oxide contains a polycrystal consisting of a composition represented by (Ba(A))(Ti(B1)(B2))O, where (A) is at least one element selected from the group consisting of Ca, Rb, Sr, Cs, Fr and Ra, (B1) is at least one element selected from the group consisting of Nb, Ta, V and Mn, (B2) is at least one element selected from the group consisting of Fe, Co, Ni, Fe, Se, Zr, Pd, Sn and Hf, x is 0 or more and less than 0.5, yis 0 or more and less than 0.1, yis more than 0 and less than 0.5, y+yis more than 0 and less than 0.5, and z is 0 or more and yor less.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、二チタン酸バリウム系複合酸化物及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a barium dititanate-based composite oxide and a method for producing the same.

二チタン酸バリウムは組成式BaTiで表される強誘電性非鉛材料であり、実用化が期待されている。実用化のために、BaまたはTiの一部を他元素で置換することで、種々の物性を改良し、さらには安価な多結晶として得ることが嘱望されている。 Barium dititanate is a ferroelectric lead-free material represented by the composition formula BaTi 2 O 5 and is expected to be put to practical use. For practical use, it is desired to improve various physical properties by substituting a part of Ba or Ti with other elements and to obtain an inexpensive polycrystal.

例えば、特許文献1には、BaまたはTiの一部をそれぞれ2価または4価の他元素で置換した二チタン酸バリウム系複合酸化物の製造方法が開示されている。ここで、二チタン酸バリウム系複合酸化物とは、BaTi自体、またはBaTi中のBa又はTiの少なくともいずれかの一部を、他元素で置換した酸化物の多結晶をいう。特許文献1では、原料である炭酸バリウム(BaCO)の粉末、二酸化チタン(TiO)の粉末、及び2価の他種元素の炭酸塩または4価の他種元素の二酸化物の粉末を混合すると同時に微粉砕した後、固相反応により製造する手法が記載されている。得られた二チタン酸バリウム系複合酸化物中に結晶格子のわずかな歪みが生じることにより、誘電特性の変化が期待される。 For example, Patent Document 1 discloses a method for producing a barium dititanate-based composite oxide in which a part of Ba or Ti is substituted with a divalent or tetravalent other element, respectively. Here, the barium dititanate-based composite oxide is BaTi 2 O 5 itself, or a polycrystal of an oxide obtained by substituting at least part of Ba or Ti in BaTi 2 O 5 with another element. Say. In Patent Document 1, raw material barium carbonate (BaCO 3 ) powder, titanium dioxide (TiO 2 ) powder, and divalent other element carbonate or tetravalent other element dioxide powder are mixed. At the same time, a method of producing by solid phase reaction after pulverization is described. A slight distortion of the crystal lattice occurs in the obtained barium dititanate-based composite oxide, so that a change in dielectric properties is expected.

例えば、非特許文献1には、Baの0.5〜3%をSrで置換した二チタン酸バリウム系複合酸化物が報告されている。この二チタン酸バリウム系複合酸化物は、原料である炭酸バリウム粉末、二酸化チタン粉末、及び炭酸ストロンチウム(SrCO)の粉末を混合すると同時に圧縮した後、アーク溶解により多結晶として得られることが記載されている。またこの置換された二チタン酸バリウム系複合酸化物が、無置換の場合とは異なるキュリー温度や最大誘電率を示すことが非特許文献1には記載されている。 For example, Non-Patent Document 1 reports a barium dititanate composite oxide in which 0.5 to 3% of Ba is substituted with Sr. It is described that the barium dititanate-based composite oxide is obtained as a polycrystal by arc melting after mixing and simultaneously compressing raw material barium carbonate powder, titanium dioxide powder, and strontium carbonate (SrCO 3 ) powder. Has been. Non-Patent Document 1 describes that the substituted barium dititanate-based composite oxide exhibits a Curie temperature and a maximum dielectric constant different from those in the case of no substitution.

また、二チタン酸バリウム系複合酸化物の製造方法としては、特許文献1や非特許文献1に記載の製造方法以外にも知られている。例えば、特許文献2には、BaTi粉末に二酸化マンガン(MnO)粉末を添加し、混合・粉砕後に焼成する方法が記載されている。 In addition to the production methods described in Patent Document 1 and Non-Patent Document 1, methods for producing a barium dititanate-based composite oxide are known. For example, Patent Document 2 describes a method in which manganese dioxide (MnO 2 ) powder is added to BaTi 2 O 5 powder, followed by firing after mixing and pulverization.

特開2011−219351号公報JP2011-219351A 特開2011−006266号公報JP 2011-006266 A

X.Yue、外2名、Materials Transactions、公益社団法人日本金属学会、2007年4月25日、第48巻、第5号、p.984―989.X. Yue, two others, Materials Transactions, The Japan Institute of Metals, April 25, 2007, Vol. 48, No. 5, p. 984-989.

二チタン酸バリウム系複合酸化物は、電圧を印加すると大きいリーク電流を生じる場合がある。強誘電体における電流のリークは誘電正接を指標として扱うことができ、この値の低減が望まれている。特に誘電正接は、0.1以下まで低減することが望まれている。   A barium dititanate-based composite oxide may generate a large leakage current when a voltage is applied. Current leakage in ferroelectrics can be treated with dielectric loss tangent as an index, and reduction of this value is desired. In particular, the dielectric loss tangent is desired to be reduced to 0.1 or less.

非特許文献1には、アーク溶解法により得たBaTi、および、その0.1%Sr置換体(Ba0.99Sr0.01Ti)について、誘電正接の測定結果が報告されている。室温下での0.1MHz交流電圧における誘電正接は、いずれも約0.1であることが、非特許文献1の図に示されている。しかしながら、より低い周波数の商用周波数電圧下での値は記載されていないが、周波数が低くなると一般に長い緩和時間の電気伝導成分が応答するため、誘電正接は約0.1より大きくなると推測される。 Non-Patent Document 1 discloses a measurement result of dielectric loss tangent of BaTi 2 O 5 obtained by an arc melting method and its 0.1% Sr substitution product (Ba 0.99 Sr 0.01 Ti 2 O 5 ). It has been reported. The figure of Non-Patent Document 1 shows that the dielectric loss tangent at 0.1 MHz AC voltage at room temperature is about 0.1. However, although values under lower frequency commercial frequency voltages are not described, it is assumed that the dielectric loss tangent will be greater than about 0.1 because the electrical conduction component of the longer relaxation time generally responds at lower frequencies. .

また、特許文献1及び非特許文献1に記載の二チタン酸バリウム系複合酸化物の製造方法は、以下の二つの要求を満たすことができなかった。一つは、電流リークの充分な抑制を目的とした元素置換を、二チタン酸バリウム系複合酸化物を製造した後に行うことができないことである。もう一つは、添加した置換元素の全量を二チタン酸バリウム系複合酸化物中に置換できないことである。   Moreover, the manufacturing method of the barium dititanate complex oxide described in Patent Literature 1 and Non-Patent Literature 1 cannot satisfy the following two requirements. One is that the element substitution for the purpose of sufficiently suppressing current leakage cannot be performed after the barium dititanate-based composite oxide is manufactured. The other is that the total amount of the added substitution element cannot be substituted into the barium dititanate-based composite oxide.

特許文献1と非特許文献1に記載された二チタン酸バリウム系複合酸化物の製造方法は、2価または4価の置換元素を、BaTiの原料であるBaCOおよびTiOと同時に混合し、化学反応する方法である。つまり、元素置換を、二チタン酸バリウム系複合酸化物を製造した後に行うことはできない。よって、すでに作製した二チタン酸バリウム系複合酸化物の電流リークが充分に抑制されなかった場合、初めから作り直す必要が生じる。すなわち、電流リークを充分に抑制できない試料を作製するために要した原材料及び作製時間が無駄になってしまう。 In the method for producing a barium dititanate-based composite oxide described in Patent Document 1 and Non-Patent Document 1, a divalent or tetravalent substitution element is used simultaneously with BaCO 3 and TiO 2 which are raw materials of BaTi 2 O 5. It is a method of mixing and chemical reaction. That is, element substitution cannot be performed after manufacturing the barium dititanate-based composite oxide. Therefore, if the current leakage of the barium dititanate-based composite oxide already produced is not sufficiently suppressed, it is necessary to recreate it from the beginning. That is, the raw materials and production time required to produce a sample that cannot sufficiently suppress current leakage are wasted.

一方で、特許文献2に記載された二チタン酸バリウム系複合酸化物の製造方法では、すでに作製したBaTi粉末に後から二酸化マンガン粉末を添加している。しかし、Mnは主にTi4+サイトに置換されると考えられ、BaとTiに対するMnのモル比が非化学量論的になる。つまり、置換元素が二チタン酸バリウム系複合酸化物中にすべて置換されず、不純物が生じる可能性がある。 On the other hand, in the method for producing a barium dititanate composite oxide described in Patent Document 2, manganese dioxide powder is added later to the BaTi 2 O 5 powder already produced. However, it is thought that Mn is mainly substituted by Ti 4+ sites, and the molar ratio of Mn to Ba and Ti becomes non-stoichiometric. That is, the substitution element is not completely substituted in the barium dititanate-based composite oxide, and impurities may be generated.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、電流リークを抑制した二チタン酸バリウム系複合酸化物を得ることを目的とする。また二チタン酸バリウム系複合酸化物を作製後に置換元素を添加しても、添加した置換元素の全量が二チタン酸バリウム系複合酸化物中に置換できる二チタン酸バリウム系複合酸化物の製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to obtain a barium dititanate-based composite oxide in which current leakage is suppressed. Also, a method for producing a barium dititanate composite oxide in which even if a substitution element is added after producing the barium dititanate composite oxide, the total amount of the added substitution element can be substituted in the barium dititanate composite oxide The purpose is to provide.

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を提供する。   The present invention provides the following means in order to solve the above problems.

本発明の一態様にかかる二チタン酸バリウム系複合酸化物は、一般式:(Ba1−x(A))(Ti1−y1−y2(B1)y1(B2)y25+zで示される組成物からなる多結晶を含み、前記一般式において(A)はCa、Rb、Sr、Cs、FrおよびRaからなる群から選択される少なくとも1種の元素であり、(B1)はNb、Ta、VおよびMnからなる群から選択される少なくとも1種の元素であり、(B2)はFe、Co、Ni、Ge、Se、Zr、Pd、SnおよびHfからなる群から選択される少なくとも1種の元素であり、xは0以上0.5未満であり、yは0以上0.1未満であり、yは0より大きく0.5未満であり、y+yは0より大きく0.5未満であり、zは0以上y以下である。 Two barium titanate based composite oxide according to one embodiment of the present invention have the general formula: in (Ba 1-x (A) x) (Ti 1-y1-y2 (B1) y1 (B2) y2) 2 O 5 + z In the above general formula, (A) is at least one element selected from the group consisting of Ca, Rb, Sr, Cs, Fr and Ra, and (B1) is Nb. , Ta, V, and Mn, and (B2) is at least selected from the group consisting of Fe, Co, Ni, Ge, Se, Zr, Pd, Sn, and Hf. 1 element, x is 0 or more and less than 0.5, y 1 is 0 or more and less than 0.1, y 2 is more than 0 and less than 0.5, and y 1 + y 2 is more than 0 Largely less than 0.5, z is 0 or more and y 1 or less It is.

上記態様にかかる二チタン酸バリウム系複合酸化物は、(B1)がNb、Ta、V、またはMnから選ばれる1種類以上の元素である。これらの元素は、Ti4+イオンと同じ配位数(配位数6)を持ち、かつイオン半径も近い。そのためTi4+と効果的に置換できる。また、これらの置換された元素が、酸化物中で5価の価数をとることで、二チタン酸バリウム系複合酸化物の電流リーク傾向が低減される。 In the barium dititanate-based composite oxide according to the above aspect, (B1) is one or more elements selected from Nb, Ta, V, or Mn. These elements have the same coordination number (coordination number 6) as Ti 4+ ions, and are close in ion radius. Therefore, Ti 4+ can be effectively replaced. In addition, since these substituted elements have a pentavalent valence in the oxide, the current leak tendency of the barium dititanate-based composite oxide is reduced.

上記の一般式において、前記(B1)はNbまたはTaを少なくとも含み、y=0.001±0.0005であってもよい。当該構成であると、Ti4+サイトにおける価数変化に対して必要充分な程度の電荷が効果的に補償可能であるため、二チタン酸バリウム系複合酸化物の電流リークをより効果的に低減できる。 In the above general formula, (B1) may contain at least Nb or Ta, and y 1 = 0.001 ± 0.0005 may be satisfied. With this configuration, a necessary and sufficient charge can be effectively compensated for the valence change at the Ti 4+ site, so that the current leakage of the barium dititanate complex oxide can be reduced more effectively. .

上記二チタン酸バリウム系複合酸化物は、真密度に対して相対密度が95%以上であって、平均グレイン直径が1μm未満であってもよい。当該構成であると十分な粒界密度により粒界抵抗が確保でき、かつ表面電流・沿面電流等のリーク電流の要因を低減可能であるため、二チタン酸バリウム系複合酸化物の電流リークをより効果的に低減できる。   The barium dititanate-based composite oxide may have a relative density of 95% or more with respect to a true density and an average grain diameter of less than 1 μm. With this configuration, the grain boundary resistance can be secured with sufficient grain boundary density, and the cause of leakage current such as surface current and creeping current can be reduced. It can be effectively reduced.

本発明の別の態様にかかる二チタン酸バリウム系複合酸化物は、一般式(Ba1−x(A))(Ti1−y1(B1)y15+zで示される組成物からなる多結晶を含み、前記一般式において、(A)はCa、Rb、Sr、Cs、FrおよびRaからなる群から選択される少なくとも1種の元素であり、(B1)はNb、Ta、VおよびMnからなる群から選択される少なくとも1種の元素であり、xは0以上0.5未満であり、yは0以上0.1未満であり、zは0以上y以下である。 Another two-barium titanate-based composite oxide according to aspects of the present invention consists of the general formula (Ba 1-x (A) x) (Ti 1-y1 (B1) y1) composition represented by 2 O 5 + z In the above general formula, (A) is at least one element selected from the group consisting of Ca, Rb, Sr, Cs, Fr and Ra, and (B1) is Nb, Ta, V and It is at least one element selected from the group consisting of Mn, x is 0 or more and less than 0.5, y 1 is 0 or more and less than 0.1, and z is 0 or more and y 1 or less.

上記態様にかかる二チタン酸バリウム系複合酸化物も、(B1)が所定の元素で置換されており、これらの置換された元素が、酸化物中で5価の価数をとることで、二チタン酸バリウム系複合酸化物の電流リーク傾向が低減される。   In the barium dititanate-based composite oxide according to the above aspect, (B1) is substituted with a predetermined element, and these substituted elements have a pentavalent valence in the oxide, Current leakage tendency of the barium titanate-based composite oxide is reduced.

本発明の一態様にかかる二チタン酸バリウムの製造方法は、上記態様にかかる二チタン酸バリウム系複合酸化物の製造方法であって、Ba(B1)と(Ba1−x(A))(Ti1−y2(B2)y2とを、y:1−yのモル比で固相反応させる工程を含む。 Two production method of barium titanate according to one aspect of the present invention is a method of manufacturing according to the above aspect two barium titanate based composite oxide, Ba (B1) and 2 O 6 (Ba 1-x (A X ) (Ti 1-y2 (B2) y2 ) 2 O 5 is subjected to a solid phase reaction at a molar ratio of y 1 : 1-y 1 .

当該方法によれば、二チタン酸バリウム系複合酸化物を作製後に、後から元素置換をさらに行うことができる。また当該方法では、添加する置換元素の全量を二チタン酸バリウム系複合酸化物中に置換できるように設計できる。また得られる二チタン酸バリウム系複合酸化物は、電流リークが低減されている。   According to this method, after the production of the barium dititanate-based composite oxide, element substitution can be further performed later. In addition, the method can be designed so that the total amount of the substitution element to be added can be substituted in the barium dititanate-based composite oxide. Further, the obtained barium dititanate-based composite oxide has reduced current leakage.

上記態様にかかる二チタン酸バリウム系複合酸化物の製造方法において、前記Ba(B1)の結晶構造が斜方晶系に属してもよい。当該方法によると、Ba(B1)と、(Ba1−x(A))(Ti1−y2(B2)y2とが、より反応しやすくなる。そのため、添加する置換元素の全量を二チタン酸バリウム系複合酸化物中に置換しやすくなる。 In the method for producing a barium dititanate-based composite oxide according to the above aspect, the crystal structure of the Ba (B1) 2 O 6 may belong to an orthorhombic system. According to this method, Ba (B1) 2 O 6 and (Ba 1-x (A) x ) (Ti 1-y2 (B2) y2 ) 2 O 5 are more likely to react. Therefore, it becomes easy to substitute the entire amount of the substitution element to be added into the barium dititanate-based composite oxide.

本発明の一態様にかかる二チタン酸バリウム系複合酸化物の製造方法は、上記態様にかかる二チタン酸バリウム酸化物の製造方法であって、Ba(B1)と(Ba1−x(A))(Ti1−y1とを、y:1−yのモル比で固相反応させる工程を含む。
当該方法によれば、二チタン酸バリウム系複合酸化物を作製後に、後から元素置換をさらに行うことができる。また当該方法では、添加する置換元素の全量を二チタン酸バリウム系複合酸化物中に置換できるように設計できる。また得られる二チタン酸バリウム系複合酸化物は、電流リークが低減されている。
Method of manufacturing a secondary barium titanate based composite oxide according to one embodiment of the present invention is a method of manufacturing according to the above aspect dititanate barium oxide, Ba (B1) and 2 O 6 (Ba 1-x (A) x ) (Ti 1-y1 ) 2 O 5 is subjected to a solid phase reaction at a molar ratio of y 1 : 1-y 1 .
According to this method, after the production of the barium dititanate-based composite oxide, element substitution can be further performed later. In addition, the method can be designed so that the total amount of the substitution element to be added can be substituted in the barium dititanate-based composite oxide. Further, the obtained barium dititanate-based composite oxide has reduced current leakage.

上記態様にかかる二チタン酸バリウム系複合酸化物は、電流リークを抑制することができ、種々の用途に用いることができる。また上記態様にかかる二チタン酸バリウム系複合酸化物によれば、電流リーク抑制した二チタン酸バリウム系複合酸化物を低いコストで製造できる。また得られる二チタン酸バリウム系複合酸化物の純度を高めることができる。   The barium dititanate-based composite oxide according to the above aspect can suppress current leakage and can be used for various applications. Moreover, according to the barium dititanate-based composite oxide according to the above aspect, the barium dititanate-based composite oxide in which current leakage is suppressed can be manufactured at a low cost. Moreover, the purity of the barium dititanate-based composite oxide obtained can be increased.

本発明の一態様に係る二チタン酸バリウム系複合酸化物の製造方法の一例を示すフロー図である。It is a flowchart which shows an example of the manufacturing method of the barium dititanate complex oxide which concerns on 1 aspect of this invention. 本発明の比較例1に係る二チタン酸バリウムの分極(P)−電場(E)曲線の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the polarization (P) -electric field (E) curve of the barium dititanate which concerns on the comparative example 1 of this invention. 本発明の実施例3に係る二チタン酸バリウム系複合酸化物の分極(P)−電場(E)曲線の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the polarization (P) -electric field (E) curve of the barium dititanate type complex oxide which concerns on Example 3 of this invention.

以下、本実施形態について、図面を用いてその構成を説明する。以下の説明において例示される材料、方式等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではない。   Hereinafter, the configuration of the present embodiment will be described with reference to the drawings. The materials, methods, and the like exemplified in the following description are examples, and the present invention is not limited to them.

「第1実施形態」
(二チタン酸バリウム系複合酸化物)
第1実施形態に係る二チタン酸バリウム系複合酸化物は、一般式:(Ba1−x(A))(Ti1−y1−y2(B1)y1(B2)y25+zで示される多結晶を含む。
“First Embodiment”
(Barium dititanate complex oxide)
Two barium titanate based composite oxide according to the first embodiment, the general formula: (Ba 1-x (A ) x) (Ti 1-y1-y2 (B1) y1 (B2) y2) represented by 2 O 5 + z Including polycrystals.

(A)は、Ca、Rb、Sr、Cs、FrおよびRaからなる群から選択される少なくとも1種の元素である。また(B1)は、Nb、Ta、VおよびMnからなる群から選択される少なくとも1種の元素であり、より好ましくは、Nb又はTaの少なくともいずれかの元素である。さらに(B2)は、Fe、Co、Ni、Ge、Se、Zr、Pd、SnおよびHfからなる群から選択される少なくとも1種の元素である。   (A) is at least one element selected from the group consisting of Ca, Rb, Sr, Cs, Fr and Ra. (B1) is at least one element selected from the group consisting of Nb, Ta, V and Mn, and more preferably at least one element of Nb or Ta. Furthermore, (B2) is at least one element selected from the group consisting of Fe, Co, Ni, Ge, Se, Zr, Pd, Sn, and Hf.

(B1)に列挙される元素の配位数はTi4+イオンと同じ6であり、かつ、イオン半径も近い。このため、(B1)に列挙される元素は、Ti4+と効果的に置換することが可能である。また(B1)に列挙される元素は二チタン酸バリウム系複合酸化物中で5価の価数をとる。この5価の価数を選択する元素でTi4+イオンを置換することで、電流リークが抑制される。これは、電流リークの主要因と考えられる酸素欠損とそれに伴うTi4+イオンの価数変化が、置換した5価の価数の元素の価数変化で補われる(原子価補償)ためと考えられる。(B1)として置換される元素として、NbまたはTaの場合、最も電流リークが抑制されることを確認した。 The coordination number of the elements listed in (B1) is 6, which is the same as Ti 4+ ions, and the ion radius is also close. For this reason, the elements listed in (B1) can be effectively replaced with Ti 4+ . The elements listed in (B1) have a pentavalent valence in the barium dititanate composite oxide. By replacing the Ti 4+ ion with an element that selects the pentavalent valence, current leakage is suppressed. This is thought to be because oxygen deficiency, which is considered to be the main cause of current leakage, and the accompanying valence change of Ti 4+ ions are compensated by the valence change of the substituted pentavalent element (valence compensation). . In the case of Nb or Ta as the element substituted as (B1), it was confirmed that current leakage was most suppressed.

また(A)に列挙される元素の価数は2であり、また配位数は12である。この価数及び配位数は、Ba2+イオンと同じである。また、(A)に列挙される元素はBa2+イオンに近いイオン半径を持つ。このため、(A)に列挙される元素はBa2+と効果的に置換する。Baイオンが(A)に列挙される元素と置換すると、二チタン酸バリウム系複合酸化物の誘電率やキュリー温度等の誘電特性が変化する。 The valence of the elements listed in (A) is 2 and the coordination number is 12. This valence and coordination number are the same as Ba 2+ ions. The elements listed in (A) have an ionic radius close to Ba 2+ ions. For this reason, the elements listed in (A) effectively replace Ba 2+ . When Ba ions are substituted with the elements listed in (A), the dielectric properties such as the dielectric constant and Curie temperature of the barium dititanate-based composite oxide change.

(B2)に列挙される元素の価数は4であり、また配位数は6である。この価数と配位数は、Ti4+イオンと同じである。また、(B2)に列挙される元素はTi4+イオンにイオン半径が近い。このため、Ti4+と効果的に置換でき、誘電率やキュリー温度等の誘電特性を効果的に変化させることができる。 The valence of the elements listed in (B2) is 4 and the coordination number is 6. This valence and coordination number are the same as Ti 4+ ions. Further, the elements listed in (B2) have an ionic radius close to that of Ti 4+ ions. Therefore, Ti 4+ can be effectively replaced, and dielectric characteristics such as dielectric constant and Curie temperature can be effectively changed.

上記組成式における下付き添字yは、Ti4+サイトにおける(B1)元素の置換率を表す。(B1)元素の置換率は、0以上0.1(すなわち10%)未満であることが好ましく、0.001±0.0005(すなわち0.1±0.05%)の範囲であることがより好ましい。yは、(B2)元素の置換率を表す。(B2)元素の置換率は、0より大きく0.5未満の範囲である。ただし、y+yは、0より大きく0.5(すなわち50%)未満である。xはBa2+サイトにおける(A)元素の置換率を表し、0以上0.5未満である。zは0以上y以下である。 The subscript y 1 in the above composition formula represents the substitution rate of the (B1) element at the Ti 4+ site. The substitution rate of (B1) element is preferably 0 or more and less than 0.1 (ie, 10%), and is in the range of 0.001 ± 0.0005 (ie, 0.1 ± 0.05%). More preferred. y 2 represents the degree of substitution (B2) elements. (B2) The element substitution rate is in the range of greater than 0 and less than 0.5. However, y 1 + y 2 is greater than 0 and less than 0.5 (ie, 50%). x represents the substitution rate of the element (A) at the Ba 2+ site, and is 0 or more and less than 0.5. z is 0 or more and y 1 or less.

(B1)元素の置換率yが0以上0.1未満であることにより、電流リークが抑制される。特に置換率yが0.001±0.0005の範囲をとると、最も高い電流リークの抑制効果が得られる。これは、Ti4+サイトにおける価数変化に対して必要充分な程度の電荷が効果的に補償可能であるためと考えられる。
一方で、yが0.1以上であると、5価の置換元素の置換量が酸素欠損の生成率を超えてしまう。その結果、置換元素(B1)が電流のリークに寄与するおそれがある。
(B1) When the element substitution rate y 1 is 0 or more and less than 0.1, current leakage is suppressed. In particular, when the substitution rate y 1 is in the range of 0.001 ± 0.0005, the highest current leakage suppression effect can be obtained. This is presumably because a necessary and sufficient charge can be effectively compensated for the valence change at the Ti 4+ site.
On the other hand, when y 1 is 0.1 or more, the substitution amount of the pentavalent substitution element exceeds the generation rate of oxygen deficiency. As a result, the substitution element (B1) may contribute to current leakage.

また(B2)元素の置換率yが0より大きく0.5未満であり、かつy+yが0より大きく0.5未満であると、Ti4+サイトに存在する元素の主元素がTiとなる。ただし、置換率の上限値は元素の種類によって変わりうる。また、誘電特性の変化を必要としない場合は、yを0としてもよい。 (B2) When the element substitution rate y 2 is greater than 0 and less than 0.5 and y 1 + y 2 is greater than 0 and less than 0.5, the main element of the element present in the Ti 4+ site is Ti It becomes. However, the upper limit of the substitution rate can vary depending on the type of element. Further, y 2 may be set to 0 when no change in dielectric characteristics is required.

第1実施形態に係る二チタン酸バリウム系複合酸化物は、上記の組成式に応じて決まる真密度に対する相対密度が95%以上であり、平均グレイン直径が1μm未満であることが好ましい。真密度に対する相対密度及び平均グレイン直径が上記範囲内であると、電流リークがより確実に抑制される。これは十分な粒界密度により粒界抵抗が確保でき、かつ表面電流・沿面電流等のリーク電流の要因を低減可能であるためと考えられる。   The barium dititanate-based composite oxide according to the first embodiment preferably has a relative density of 95% or more with respect to the true density determined according to the above composition formula, and an average grain diameter of less than 1 μm. When the relative density with respect to the true density and the average grain diameter are within the above ranges, current leakage is more reliably suppressed. This is presumably because the grain boundary resistance can be secured by a sufficient grain boundary density and the factors of leakage current such as surface current and creeping current can be reduced.

ここで「真密度」は、物質自身が占める体積だけを密度算定用の体積とした密度を意味する。そのため、「真密度に対する相対密度」とは、表面に凹凸がある粒子の外周を体積とする粒子密度の真密度に対する相対値を意味する。また「平均グレイン直径」とは、走査型電子顕微鏡(SEM)で二チタン酸バリウム系複合酸化物の任意の断面を測定した際におけるグレインの平均直径を意味する。「平均グレイン直径」は、25000倍の画像で撮影した断面における任意のグレインの粒径を5箇所測定し、その平均値から求める。   Here, “true density” means a density in which only the volume occupied by the substance itself is a volume for density calculation. Therefore, the “relative density with respect to the true density” means a relative value with respect to the true density of the particle density having the volume of the outer periphery of the particle having irregularities on the surface. The “average grain diameter” means the average diameter of grains when an arbitrary cross section of a barium dititanate-based composite oxide is measured with a scanning electron microscope (SEM). The “average grain diameter” is obtained from an average value obtained by measuring five grain sizes of arbitrary grains in a cross section taken with an image of 25000 times.

「第2実施形態」
第2実施形態に係る二チタン酸バリウム系複合酸化物は、一般式:(Ba1−x(A))(Ti1−y1(B1)y15+zで示される組成物からなる多結晶を含む。第2実施形態にかかる二チタン酸バリウム系複合酸化物は、第1実施形態にかかる二チタン酸バリウム系複合酸化物のy=0の場合に対応する。
“Second Embodiment”
The barium dititanate - based composite oxide according to the second embodiment is composed of a composition represented by the general formula: (Ba 1-x (A) x ) (Ti 1-y1 (B1) y1 ) 2 O 5 + z Contains crystals. The barium dititanate composite oxide according to the second embodiment corresponds to the case of y 2 = 0 of the barium dititanate composite oxide according to the first embodiment.

上記の一般式において、(B1)は、Nb、Ta、VおよびMnからなる群から選択される少なくとも1種の元素である。そのため、第1実施形態にかかる二チタン酸バリウム系複合酸化物と同様に、電流リークの主要因と考えられる酸素欠損とそれに伴うTi4+イオンの価数変化を、置換した5価の価数の元素の価数変化で補うこと(原子価補償)ができる。そのため、第2実施形態にかかる二チタン酸バリウム系複合酸化物は、電流リークを抑制できる。また(B1)として置換される元素として、NbまたはTaの場合、最も電流リークが抑制される。 In the above general formula, (B1) is at least one element selected from the group consisting of Nb, Ta, V and Mn. Therefore, similarly to the barium dititanate-based composite oxide according to the first embodiment, the oxygen vacancies considered to be the main cause of current leakage and the valence change of Ti 4+ ions associated therewith are substituted pentavalent valences. It can be compensated by valence change of elements (valence compensation). Therefore, the barium dititanate complex oxide according to the second embodiment can suppress current leakage. Further, when Nb or Ta is used as the element substituted as (B1), current leakage is most suppressed.

また上記一般式において、(A)は、Ca、Rb、Sr、Cs、FrおよびRaからなる群から選択される少なくとも1種の元素である。第1実施形態にかかる二チタン酸バリウム系複合酸化物と同様に、(A)に列挙される元素は、Ba2+と効果的に置換できる。またyの範囲、組成物の新密度に対する相対密度、平均グレイン径についても、第1実施形態にかかる二チタン酸バリウム系複合酸化物と同様の範囲をとることが好ましい。 In the above general formula, (A) is at least one element selected from the group consisting of Ca, Rb, Sr, Cs, Fr and Ra. Similar to the barium dititanate-based composite oxide according to the first embodiment, the elements listed in (A) can be effectively replaced with Ba 2+ . The range of y 1, the relative density for new density of the composition, for the average grain diameter, it is preferable to adopt the same range and secondary barium titanate based composite oxide according to the first embodiment.

(二チタン酸バリウム系複合酸化物の製造方法)
本実施形態に係る二チタン酸バリウム系複合酸化物の製造方法について、図1を参照しながら説明する。図1は本実施形態に係る二チタン酸バリウム系複合酸化物の製造方法の一例を示す工程フロー図である。この製造方法は、第1秤量工程S1、第1混合工程S2、第1熱処理工程S3、第2秤量工程S4、第2混合工程S5、第2熱処理工程S6、粉砕工程S7、圧粉工程S8、焼結工程S9、およびアニール工程S10を有する。また第1秤量工程S1〜第1熱処理工程S3で得るBa(B1)を外部から入手して代用する場合は、第1秤量工程S1〜第1熱処理工程S3は省くことができる。また、第2熱処理工程で得られる二チタン酸バリウム系複合酸化物が相対密度95%以上である場合は、粉砕工程S7〜アニール工程S10を省くことができる。
(Method for producing barium dititanate-based composite oxide)
A method for producing a barium dititanate-based composite oxide according to this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a process flow diagram showing an example of a method for producing a barium dititanate-based composite oxide according to this embodiment. This manufacturing method includes a first weighing step S1, a first mixing step S2, a first heat treatment step S3, a second weighing step S4, a second mixing step S5, a second heat treatment step S6, a pulverizing step S7, a compacting step S8, It has a sintering step S9 and an annealing step S10. In addition, when the Ba (B1) 2 O 6 obtained in the first weighing step S1 to the first heat treatment step S3 is obtained from the outside and substituted, the first weighing step S1 to the first heat treatment step S3 can be omitted. Further, when the barium dititanate-based composite oxide obtained in the second heat treatment step has a relative density of 95% or more, the pulverization step S7 to the annealing step S10 can be omitted.

第1秤量工程S1では、Ba元素を含む化合物と(B1)を含む酸化物を、Baに対する(B1)の原子数比(B1)/Baが2±0.2の範囲内になるように秤量する。原子数比(B1)/Baは、2となるように秤量することがより好ましい。Ba元素を含む化合物は、Ba以外にO、H、または/およびCを含んでもよい。例えば、BaCO、Ba(OH)、BaOがBa元素を含む化合物として挙げられる。Ba元素を含む化合物は、Ba以外の元素がO、H、または/およびCのみであることが好ましく、Ba以外の元素がこれらの元素のみであると生成物に不純物が生じない。(B1)を含む酸化物は、Nb、Ta、VおよびMnからなる群から選択される少なくとも1種の元素(B1)を含む酸化物の単体または混合物である。たとえば、(B1)としてNb又はTaのいずれかを採用した場合には、Nb、Ta、またはこれらの複合酸化物や混合物が挙げられる。これらの原料の量は、後述する第1混合工程S2においてBaまたは(B1)が不足するおそれがある場合は、(B1)/Baが2±0.2を満たす範囲内で、(B1)やBaの量を適宜調整できる。また、生成物の組成に影響しない量の範囲内で、必要に応じて固体または液体状の添加物を原料に混合させてもよい。 In the first weighing step S1, the compound containing Ba element and the oxide containing (B1) are weighed so that the atomic ratio (B1) / Ba of (B1) to Ba is in the range of 2 ± 0.2. To do. It is more preferable to weigh the atomic ratio (B1) / Ba to be 2. The compound containing Ba element may contain O, H, and / or C in addition to Ba. For example, BaCO 3 , Ba (OH), and BaO are listed as compounds containing the Ba element. In the compound containing Ba element, it is preferable that elements other than Ba are only O, H, and / or C. When these elements are only these elements, no impurities are generated in the product. The oxide containing (B1) is a simple substance or a mixture of oxides containing at least one element (B1) selected from the group consisting of Nb, Ta, V and Mn. For example, when either Nb or Ta is adopted as (B1), Nb 2 O 5 , Ta 2 O 5 , or a composite oxide or mixture thereof can be used. In the first mixing step S2 described later, the amount of these raw materials is such that (B1) / Ba satisfies 2 ± 0.2 in the range where (B1) / Ba satisfies 2 ± 0.2. The amount of Ba can be adjusted as appropriate. In addition, a solid or liquid additive may be mixed with the raw material as necessary within a range that does not affect the composition of the product.

第1混合工程S2では、第1秤量工程S1で得た秤量物の均一混合を行う。混合操作としては、乾式または湿式でもよく、手動または機械操作でもよい。例えば、容器回転型、容器揺動型、リボン型、スクリュー型、パドル型、高速流動型、回転円板型、ホイール型、気流型、液流型、重量型、撹拌子型等の混合操作を用いることができる。   In the first mixing step S2, the weighed product obtained in the first weighing step S1 is uniformly mixed. The mixing operation may be dry or wet, and may be manual or mechanical. For example, mixing operations such as container rotation type, container swing type, ribbon type, screw type, paddle type, high speed flow type, rotating disk type, wheel type, air flow type, liquid flow type, weight type, stir bar type, etc. Can be used.

第1混合工程S2は、原料が粉末である場合には、粒子の粉砕も伴う。この工程で最終的に得る混合粉末の平均粒径は、10〜700nmとすることが好ましい。平均粒径を700nm以下とすることにより、後述する第1熱処理工程S3での処理効率が向上する。その結果、ごく標準的な電気炉の使用が可能になる。また、平均粒径を10nm以上とすることにより、格子定数より充分大きい粒子とすることができ、原料の結晶構造を保つことができる。   The first mixing step S2 also involves pulverization of particles when the raw material is powder. The average particle diameter of the mixed powder finally obtained in this step is preferably 10 to 700 nm. By setting the average particle size to 700 nm or less, the processing efficiency in the first heat treatment step S3 described later is improved. As a result, a very standard electric furnace can be used. Further, by setting the average particle size to 10 nm or more, the particles can be sufficiently larger than the lattice constant, and the crystal structure of the raw material can be maintained.

粒子の粉砕を伴う混合方法としては、ミル型、ブレード型、らいかい型、石臼型、乳鉢型、クラッシャー型等が挙げられる。湿式で行う場合、分散媒または溶媒として、粒子同士の固着を防ぐ液体状態の媒質を用いることが好ましく、さらに低粘度の媒質を用いることがより好ましい。例えば、液体状態の媒質として、水、アルカン類、アルコール類、ケトン類、芳香族などの有機溶媒、またはこれらを混合ないし相互溶解したもの等を好適に使用できる。   Examples of the mixing method involving particle pulverization include a mill type, a blade type, a raid type, a stone mortar type, a mortar type, and a crusher type. In the case of wet processing, it is preferable to use a liquid medium that prevents adhesion between particles as a dispersion medium or a solvent, and it is more preferable to use a medium having a low viscosity. For example, as a liquid medium, water, alkanes, alcohols, ketones, aromatic or other organic solvents, or a mixture or mutual solution thereof can be preferably used.

第1熱処理工程S3では、第1混合工程S2で得られる混合物を加熱して反応させ、(B1)を1種類以上含む組成式Ba(B1)で表される化合物を得る。Ba(B1)の例として、(B1)にNbを採用した場合の二ニオブ酸バリウム(組成式BaNb)、(B1)にTaを採用した場合の二タンタル酸バリウム(組成式BaTa)、あるいはこれらの複合酸化物が挙げられる。また、第1熱処理工程S3で得るBa(B1)の結晶構造は、斜方晶または単斜晶であることが好ましく、斜方晶であることがより好ましい。Ba(B1)の結晶構造が斜方晶または単斜晶、特に斜方晶であることにより、後述する第2熱処理工程S6において二チタン酸バリウム系複合酸化物を得やすくなる。Ba(B1)の結晶構造を単斜晶とすると、後述する第2熱処理工程S6において同じ単斜晶である二チタン酸バリウム系複合酸化物に取り込まれやすくなる。またBa(B1)の結晶構造を斜方晶とすると、高温で活性化しやすくなり、その他の結晶構造をとる場合よりも二チタン酸バリウム系複合酸化物に取り込まれやすくなる。 In the first heat treatment step S3, the mixture obtained in the first mixing step S2 is heated and reacted to obtain a compound represented by a composition formula Ba (B1) 2 O 6 containing one or more types of (B1). As an example of Ba (B1) 2 O 6 , barium diniobate (composition formula BaNb 2 O 6 ) when Nb is adopted for (B1), and barium ditantalate when Ta is adopted for (B1) (composition) Formula BaTa 2 O 6 ) or a composite oxide thereof. The crystal structure of Ba (B1) 2 O 6 obtained in the first heat treatment step S3 is preferably orthorhombic or monoclinic, and more preferably orthorhombic. Since the crystal structure of Ba (B1) 2 O 6 is orthorhombic or monoclinic, particularly orthorhombic, it becomes easy to obtain a barium dititanate-based composite oxide in the second heat treatment step S6 described later. When the crystal structure of Ba (B1) 2 O 6 is a monoclinic crystal, it is easily incorporated into the same monoclinic barium dititanate-based complex oxide in the second heat treatment step S6 described later. Further, when the crystal structure of Ba (B1) 2 O 6 is orthorhombic, it becomes easy to activate at a high temperature, and is more easily incorporated into the barium dititanate complex oxide than other crystal structures.

熱処理条件としては、雰囲気をたとえば空気や酸素のように酸素含有雰囲気とすることが好ましい。また、熱処理温度は、800〜1150℃とすることが好ましく、800〜1050℃とすることがより好ましい。熱処理温度を800〜1050℃とすることにより、斜方晶を主成分とする組成式Ba(B1)で表される化合物を得ることができ、1050℃〜1150℃とすることにより単斜晶を主成分とする組成式Ba(B1)で表される化合物を得ることができる。熱処理に伴う反応が、一般に極めて遅い固相反応の場合には、収率は原料の種類ないし粒径によって変わりうる。収率を最大化するには、上記範囲内で処理温度ないし処理時間を調整することが好ましい。一方で、(B1)に選択される元素は限定されており、第1混合工程S2において平均粒径を10〜700nmの範囲に調整しておけば、上記温度範囲でも充分な収率を得ることができる。特に(B1)がNb又はTaの場合は、処理温度・処理時間に大きな差は生じない。処理時間は概ね数時間、長くとも数日以内であり、産業上ごく標準的な範囲である。 As heat treatment conditions, the atmosphere is preferably an oxygen-containing atmosphere such as air or oxygen. The heat treatment temperature is preferably 800 to 1150 ° C, and more preferably 800 to 1050 ° C. By setting the heat treatment temperature to 800 to 1050 ° C., a compound represented by the composition formula Ba (B1) 2 O 6 mainly composed of orthorhombic crystals can be obtained, and by setting the heat treatment temperature to 1050 ° C. to 1150 ° C. A compound represented by the composition formula Ba (B1) 2 O 6 mainly composed of oblique crystals can be obtained. When the reaction accompanying the heat treatment is generally a solid phase reaction that is extremely slow, the yield can vary depending on the type or particle size of the raw material. In order to maximize the yield, it is preferable to adjust the treatment temperature or treatment time within the above range. On the other hand, the elements selected for (B1) are limited, and if the average particle size is adjusted in the range of 10 to 700 nm in the first mixing step S2, a sufficient yield can be obtained even in the above temperature range. Can do. In particular, when (B1) is Nb or Ta, there is no significant difference in processing temperature and processing time. The processing time is approximately several hours and within a few days at the most, and it is a very standard range in the industry.

第2秤量工程S4では、第1熱処理工程S3で得られる組成式Ba(B1)で表される化合物と、二チタン酸バリウム系複合酸化物を秤量する。この工程S4において秤量する二チタン酸バリウム系複合酸化物は、組成式が(Ba1−x(A))(Ti1−y2(B2)y2で表わされる。(A)は、Ca、Rb、Sr、Cs、FrおよびRaからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素である。xは0以上0.5未満である。(B2)は、Fe、Co、Ni、Ge、Se、Zr、Pd、SnおよびHfからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素である。yは、0以上0.5未満である。yは、yとの和を考慮して設定し、y+yは0より大きく0.5未満の範囲にする。ただし、置換率yの上限は(B2)の種類によって異なる。たとえばZrの場合、経験的にyは約0.08である。(Ba1−x(A))(Ti1−y2(B2)y2の例として、BaTiや(Ba0.99Sr0.01)Ti、Ba(Ti0.94Zr0.06などが挙げられる。これらは従来の二チタン酸バリウム系複合酸化物の製造方法で得られる。 In the second weighing step S4, the compound represented by the composition formula Ba (B1) 2 O 6 obtained in the first heat treatment step S3 and the barium dititanate complex oxide are weighed. The two barium titanate based composite oxide are weighed in step S4 is a composition formula (Ba 1-x (A) x) (Ti 1-y2 (B2) y2) represented by 2 O 5. (A) is at least one element selected from the group consisting of Ca, Rb, Sr, Cs, Fr and Ra. x is 0 or more and less than 0.5. (B2) is at least one element selected from the group consisting of Fe, Co, Ni, Ge, Se, Zr, Pd, Sn, and Hf. y 2 is 0 to less than 0.5. y 2 is set in consideration of the sum of the y 1, y 1 + y 2 is in the range of greater than 0 and less than 0.5. However, the upper limit of the substitution rate y 1 varies depending on the type of (B2). For example, in the case of Zr, empirically y 1 is about 0.08. Examples of (Ba 1-x (A) x ) (Ti 1-y2 (B2) y2 ) 2 O 5 include BaTi 2 O 5 , (Ba 0.99 Sr 0.01 ) Ti 2 O 5 , Ba (Ti 0.94 Zr 0.06 ) 2 O 5 and the like. These can be obtained by a conventional method for producing a barium dititanate composite oxide.

秤量する2種類の化合物の総和に対する組成式Ba(B1)で表される化合物のモル分率を、製造目的である二チタン酸バリウム系複合酸化物中のTi4+サイトにおける(B1)の置換率yに対応させて秤量する。たとえば、最終的にBa(Ti1−y1Nby15+zを得る場合、BaNbとBaTiを第2秤量工程S4での原料とし、BaNb:BaTi=y:1−yとして秤量する。ただし、yは0以上0.1未満であり、0.001±0.0005(すなわち0.1±0.05%)の範囲の値とすることが好ましい。yが0.1未満であることにより、(B1)がTi4+サイトへの仕込み量分の(B2)の置換が可能になる。さらに、yを0.001±0.0005の範囲とすることにより、後述する第2熱処理工程S6で得られる二チタン酸バリウム系複合酸化物の電流リークの抑制効果が最大化される。 The molar fraction of the compound represented by the composition formula Ba (B1) 2 O 6 with respect to the sum of the two kinds of compounds to be weighed is expressed as (B1) at the Ti 4+ site in the barium dititanate-based composite oxide which is the production purpose. to correspond to the substitution rate y 1 and weighed. For example, the case of obtaining the final Ba (Ti 1-y1 Nb y1 ) 2 O 5 + z, the BaNb 2 O 6 and BaTi 2 O 5 as raw materials in the second weighing step S4, BaNb 2 O 6: BaTi 2 O 5 = Y 1 : Weigh as 1-y 1 However, y 1 is less than 0.1 0 or more, preferably a value in the range of 0.001 ± 0.0005 (i.e. 0.1 ± 0.05%). By y 1 is less than 0.1, (B1) becomes possible substitution charged amount of (B2) to the Ti 4+ sites. Furthermore, by setting y 1 in the range of 0.001 ± 0.0005, the effect of suppressing current leakage of the barium dititanate-based composite oxide obtained in the second heat treatment step S6 described later is maximized.

第2混合工程S5では、第2秤量工程S4で得られる秤量物を均一に混合する。混合方法としては、第1混合工程S2で挙げた方法を採用できる。原料が粉末である場合も同様であり、この工程で最終的に得る混合粉末の平均粒径を10〜500nmとすることが好ましい。平均粒径を500nm以下とすることにより、後述の第2熱処理工程S6での処理効率が向上する。また得られる生成物の密度を所望の密度にできる。一方で、平均粒径は格子定数より充分大きい10nm以上とすることが好ましい。   In the second mixing step S5, the weighed product obtained in the second weighing step S4 is uniformly mixed. As the mixing method, the method mentioned in the first mixing step S2 can be adopted. The same applies to the case where the raw material is powder, and the average particle size of the mixed powder finally obtained in this step is preferably 10 to 500 nm. By setting the average particle size to 500 nm or less, the processing efficiency in the second heat treatment step S6 described later is improved. Moreover, the density of the obtained product can be set to a desired density. On the other hand, the average particle size is preferably 10 nm or more, which is sufficiently larger than the lattice constant.

第2熱処理工程S6では、第2混合工程S5で得られる混合物を加熱し、二チタン酸バリウム系複合酸化物を得る。第2熱処理工程S6において、組成式(Ba1−x(A))(Ti1−y1−y2(B1)y1(B2)y25+zで表される二チタン酸バリウム系複合酸化物が主成分として得られる。yとyは第2秤量工程S4で決めた値である。zはおおむねyと等しい。 In the second heat treatment step S6, the mixture obtained in the second mixing step S5 is heated to obtain a barium dititanate-based composite oxide. In the second heat treatment step S6, composition formula (Ba 1-x (A) x) (Ti 1-y1-y2 (B1) y1 (B2) y2) 2 O 5 + two barium titanate based composite oxide represented by z Is obtained as the main component. y 1 and y 2 is a value determined by the second weighing step S4. z is approximately equal to y 1.

熱処理装置については、数百℃以上に加熱でき、原料間の反応を起こしうる装置であればよく、電気炉や釜を好適に使用できる。また、同様の効果が得られる以外に、焼結などの試料高密化を伴う効果が生じてもよく、スパーク・プラズマ焼結装置や熱間プレス装置などを採用してもよい。処理雰囲気については、常圧空気でも、真空でも、窒素やアルゴンなどの不活性ガスでも、水蒸気雰囲気でもよいが、空気や酸素のように酸素含有雰囲気であることがより好ましい。真空または不活性ガス等の酸素が不足した雰囲気を採用し、焼結を伴う熱処理をした場合は、充分な電流リーク抑制のために、処理後に後述するアニール工程S10を追加する必要が生じる。   Any heat treatment apparatus may be used as long as it can be heated to several hundred degrees Celsius or higher and can cause a reaction between raw materials, and an electric furnace or kettle can be suitably used. In addition to obtaining the same effect, an effect accompanied by high density of the sample such as sintering may occur, and a spark / plasma sintering apparatus, a hot press apparatus, or the like may be employed. The treatment atmosphere may be atmospheric air, vacuum, an inert gas such as nitrogen or argon, or a water vapor atmosphere, but an oxygen-containing atmosphere such as air or oxygen is more preferable. When an atmosphere lacking oxygen such as a vacuum or an inert gas is employed and heat treatment accompanied by sintering is performed, it is necessary to add an annealing step S10 described later after the treatment in order to sufficiently suppress current leakage.

熱処理温度は、750〜1100℃とすることが好ましい。当該温度範囲を選択することで、二チタン酸バリウム系複合酸化物を主成分として得られる。収率は原料粒径、元素置換率によって変わりうる。そのため、収率を最大化するにあたり、上記範囲内で処理温度・処理時間を調整してもよい。特にyが0.001±0.0005の場合、大差なく処理温度・処理時間を上記範囲内で調整しやすい。処理時間は概ね数時間、長くとも数日以内、といった、産業上、ごく標準的な範囲である。 The heat treatment temperature is preferably 750 to 1100 ° C. By selecting the temperature range, a barium dititanate composite oxide can be obtained as a main component. The yield can vary depending on the raw material particle size and element substitution rate. Therefore, in maximizing the yield, the processing temperature and processing time may be adjusted within the above ranges. Especially if y 1 is 0.001 ± 0.0005, the large difference without treatment temperature and treatment time easily adjusted within the above range. The processing time is a very standard range in the industry, such as approximately several hours, at most within a few days.

第2熱処理工程S6で焼結を伴わない処理をした場合、後述する焼結工程S9を追加することが好適である。焼結工程S9に付随して、必要に応じて粉砕工程S7、圧粉工程S8、アニール工程S10を追加してもよい。焼結後の相対密度は真密度の95%以上とすることが好ましく、グレインの平均直径は大きくとも1μm未満とすることが好ましい。これにより電流リーク抑制効果が確保されやすくなる。   When the second heat treatment step S6 is performed without sintering, it is preferable to add a later-described sintering step S9. Along with the sintering step S9, a pulverizing step S7, a compacting step S8, and an annealing step S10 may be added as necessary. The relative density after sintering is preferably 95% or more of the true density, and the average diameter of the grains is preferably less than 1 μm at most. As a result, the effect of suppressing current leakage is easily ensured.

必要に応じて追加される粉砕工程S7では、第2熱処理工程S6で得られる二チタン酸バリウム系複合酸化物を粉砕することができる。粉砕装置・条件は第2混合工程S5と同様である。粉砕後に得られる平均粒径についても同様であり、10〜500nmとすることが好ましい。これにより、後述する焼結工程S9において真密度に対して95%以上の相対密度を得やすくなる。   In the pulverization step S7 added as necessary, the barium dititanate-based composite oxide obtained in the second heat treatment step S6 can be pulverized. The pulverizing apparatus and conditions are the same as in the second mixing step S5. The same applies to the average particle diameter obtained after pulverization, and it is preferably 10 to 500 nm. Thereby, it becomes easy to obtain a relative density of 95% or more with respect to the true density in the sintering step S9 described later.

必要に応じて追加される圧粉工程S8では、第2熱処理工程S6ないし粉砕工程S7において粉末として得られた場合の二チタン酸バリウム系複合酸化物を圧粉する。これにより、後述する焼結工程S9における処理効率が向上する。圧粉法としては、等方圧縮法、バインダー法を用いることができ、等方圧縮法が特に好ましい。また圧粉工程S8において焼結助剤を添加してもよい。等方圧縮法による場合、数百MPaの圧力を掛けることができ、冷間か熱間か、湿式か乾式かは問わない。圧粉工程S8における圧力が数十MPa以下では、後述する焼結工程S9において、処理効率が低下する。また、バインダー法による場合、表面張力または粘度が高い結着剤を数体積%以下で混合する。混合割合が数体積%より多くなると、後述する焼結工程S9における高密化が困難になる、又は不純物を生じやすくなる。焼結助剤を添加する場合、混合する焼結助剤の量は数質量%以下とすることが好ましい。焼結助剤としては、二酸化ジルコニウム(ZrO)または酸化ホウ素(B)が例として挙げられる。焼結助剤の量が数質量%より多い場合、後述する焼結工程S9における高密化が困難になる、また不純物を生じやすくなる。また上述の圧粉方法を組み合わせてもよい。 In the compacting step S8 added as necessary, the barium dititanate-based composite oxide obtained as a powder in the second heat treatment step S6 to the pulverization step S7 is compacted. Thereby, the processing efficiency in sintering process S9 mentioned later improves. As the compacting method, an isotropic compression method or a binder method can be used, and the isotropic compression method is particularly preferable. Further, a sintering aid may be added in the compacting step S8. In the case of the isotropic compression method, a pressure of several hundred MPa can be applied, regardless of whether it is cold or hot, wet or dry. When the pressure in the compacting step S8 is several tens of MPa or less, the processing efficiency decreases in the sintering step S9 described later. Further, in the case of the binder method, a binder having a high surface tension or viscosity is mixed at several volume% or less. When the mixing ratio exceeds several volume%, it becomes difficult to increase the density in the sintering step S9 described later, or impurities are likely to be generated. When adding a sintering aid, the amount of the sintering aid to be mixed is preferably several mass% or less. Examples of the sintering aid include zirconium dioxide (ZrO 2 ) or boron oxide (B 2 O 3 ). When the amount of the sintering aid is more than several mass%, it becomes difficult to increase the density in the sintering step S9 described later, and impurities are easily generated. Moreover, you may combine the above-mentioned compacting method.

必要に応じて追加される焼結工程S9では、前工程(S6〜S8)のいずれかで得られる二チタン酸バリウム系複合酸化物を焼結し、真密度に対する相対密度を95%以上にする。熱処理装置については、電気炉や釜、スパーク・プラズマ焼結装置、熱間プレス装置などを好適に使用できる。処理雰囲気については、空気でも、真空でも、窒素やアルゴンなどの不活性ガスでも、水蒸気雰囲気でもよい。真空または不活性ガス等の酸素が不足した雰囲気を採用した場合は、電流リーク抑制効果を確保するために、処理後に後述するアニール工程S10を追加する。   In the sintering step S9 added as necessary, the barium dititanate-based composite oxide obtained in any of the previous steps (S6 to S8) is sintered, and the relative density with respect to the true density is set to 95% or more. . As the heat treatment apparatus, an electric furnace, a kettle, a spark / plasma sintering apparatus, a hot press apparatus, or the like can be suitably used. The treatment atmosphere may be air, vacuum, an inert gas such as nitrogen or argon, or a water vapor atmosphere. When an atmosphere lacking oxygen such as a vacuum or an inert gas is employed, an annealing step S10 described later is added after the processing in order to ensure a current leakage suppressing effect.

焼結処理温度は、950〜1300℃が好ましく、1000℃〜1250℃がより好ましい。焼結処理温度を950〜1230℃とすることにより、二チタン酸バリウム系複合酸化物を主成分とし、かつ、真密度に対する相対密度を95%以上にできる。950℃未満では高密化が難しく、また、1300℃以上では、二チタン酸バリウム系複合酸化物を主成分として保つことが難しくなる。また、圧力の印加により処理効率が向上してもよい。焼結処理温度が950〜1150℃の場合、数十〜数百MPaの圧力をかけることが好ましい。また、BaTiは1150℃〜1200℃および1230℃以上で不安定化しうることが報告されている。この温度付近で処理を行う場合は、常圧下で数十時間以内で処理するか、処理効率が向上する圧力下では数十分以内に処理することが好ましい。処理効率を最適化できる焼結処理温度は元素置換率や添加物によって変わりうるため、上記範囲内で処理温度・処理時間を調整してもよい。 The sintering temperature is preferably 950 to 1300 ° C, and more preferably 1000 to 1250 ° C. By setting the sintering treatment temperature to 950 to 1230 ° C., the barium dititanate-based composite oxide is the main component, and the relative density to the true density can be 95% or more. If the temperature is lower than 950 ° C., it is difficult to increase the density, and if it is 1300 ° C. or higher, it is difficult to keep the barium dititanate-based composite oxide as a main component. Further, the processing efficiency may be improved by applying pressure. When the sintering temperature is 950 to 1150 ° C., it is preferable to apply a pressure of several tens to several hundreds of MPa. It has also been reported that BaTi 2 O 5 can be destabilized at 1150 ° C. to 1200 ° C. and 1230 ° C. or higher. When processing near this temperature, it is preferable to process within several tens of hours under normal pressure, or within several tens of minutes under pressure that improves processing efficiency. Since the sintering treatment temperature at which the treatment efficiency can be optimized can vary depending on the element substitution rate and additives, the treatment temperature and treatment time may be adjusted within the above ranges.

必要に応じて追加されるアニール工程S10では、前工程(S6〜S9)において得られる二チタン酸バリウム系複合酸化物をアニールすることで欠損した酸素を補うことができる。アニール処理装置として、たとえば、電気炉や釜などを好適に使用できる。処理雰囲気については、酸素を含む気体を使えばよく、空気を好適に使用でき、空気より酸素分圧の高い気体をより好適に使用できる。さらに処理効率を向上する場合、酸素流入雰囲気とすることが好ましい。アニール処理温度については、800〜1150℃が好ましく、1000℃±50℃とすることがより好ましい。処理温度を1000℃±50℃とすることにより、組成変化のリスクを最小にして、十分な酸素を補給できる。処理時間は概ね数時間、長くとも数日以内、といった、産業上ごく標準的な範囲である。   In the annealing step S10 added as necessary, deficient oxygen can be compensated by annealing the barium dititanate-based composite oxide obtained in the previous steps (S6 to S9). For example, an electric furnace or a kettle can be suitably used as the annealing apparatus. About processing atmosphere, the gas containing oxygen should just be used, air can be used conveniently, and the gas whose oxygen partial pressure is higher than air can be used more suitably. In order to further improve the processing efficiency, an oxygen inflow atmosphere is preferable. The annealing treatment temperature is preferably 800 to 1150 ° C, and more preferably 1000 ° C ± 50 ° C. By setting the processing temperature to 1000 ° C. ± 50 ° C., the risk of composition change can be minimized and sufficient oxygen can be supplied. The processing time is a very standard range in the industry, such as approximately several hours or less, and at most several days.

(実施例1)
第1秤量工程S1として、炭酸バリウム(BaCO)粉末および酸化ニオブ(Nb)粉末を秤量した。それぞれ300℃以下および700℃以下で乾燥処理した後に秤量を行った。炭酸バリウム(BaCO)粉末を74.00g、酸化ニオブ(Nb)粉末78.12g秤量した。
Example 1
As the first weighing step S1, barium carbonate (BaCO 3 ) powder and niobium oxide (Nb 2 O 5 ) powder were weighed. Weighing was performed after drying at 300 ° C. or lower and 700 ° C. or lower, respectively. 74.00 g of barium carbonate (BaCO 3 ) powder and 78.12 g of niobium oxide (Nb 2 O 5 ) powder were weighed.

第1秤量工程S1で秤量した2種類の原料粉末を、硬質セラミックス製ビーズおよび水とともに、硬質セラミックス製のポットに入れ、遊星型ボールミルにより混合・粉砕した(第1混合工程S2)。そして混合後の試料をふるいにかけてビーズを除去した後、乾燥した。得られた試料の粒径は、10nm〜700mmであった。   The two kinds of raw material powders weighed in the first weighing step S1 were put in a hard ceramic pot together with hard ceramic beads and water, and mixed and pulverized by a planetary ball mill (first mixing step S2). The mixed sample was sieved to remove the beads and then dried. The particle size of the obtained sample was 10 nm to 700 mm.

次いで、第1混合工程S2で得られた混合粉末を空気中で800〜1150℃で加熱し、二ニオブ酸バリウム(BaNb)を主成分として得た(第1熱処理工程S3)。第1熱処理工程S3における温度条件を変更したところ、450〜1250℃の範囲の一定温度で熱処理して得た試料の粉末X線回折(XRDと略記)パターンから、800〜1050℃において二ニオブ酸バリウムが主成分として得られることを確認した。また800〜1050℃で斜方晶が得られ、1050〜1150℃で単斜晶として得られることを確認した。 Next, the mixed powder obtained in the first mixing step S2 was heated in air at 800 to 1150 ° C. to obtain barium niobate (BaNb 2 O 6 ) as a main component (first heat treatment step S3). When the temperature condition in the first heat treatment step S3 was changed, it was found that the diniobic acid at 800 to 1050 ° C. from the powder X-ray diffraction (XRD) pattern of the sample obtained by heat treatment at a constant temperature in the range of 450 to 1250 ° C. It was confirmed that barium was obtained as the main component. Further, it was confirmed that orthorhombic crystals were obtained at 800 to 1050 ° C. and monoclinic crystals were obtained at 1050 to 1150 ° C.

次いで第2秤量工程S4において、作製した二ニオブ酸バリウムと、二チタン酸バリウム(BaTi)とを、700℃以下で乾燥処理した後、それぞれ秤量した。二ニオブ酸バリウムを8.80g秤量し、二チタン酸バリウム(BaTi)を125.0g秤量した。 Next, in the second weighing step S4, the produced barium diniobate and barium dititanate (BaTi 2 O 5 ) were dried at 700 ° C. or lower and then weighed. 8.80 g of barium diniobate was weighed and 125.0 g of barium dititanate (BaTi 2 O 5 ) was weighed.

第2秤量工程S4で秤量した粉末を硬質セラミックス製ビーズおよび水とともに、硬質セラミックス製のポットに入れ、遊星型ボールミルにより混合・粉砕した(第2混合工程S5)。そして混合後の試料を、ふるいにかけてビーズを除去し、乾燥した。得られた試料の粒径は、10nm〜500mmであった。   The powder weighed in the second weighing step S4 was put in a hard ceramic pot together with hard ceramic beads and water, and mixed and pulverized by a planetary ball mill (second mixing step S5). The sample after mixing was sieved to remove the beads and dried. The particle size of the obtained sample was 10 nm to 500 mm.

次いで、第2混合工程S5で得られた混合粉末を、電気炉を使って空気中で750〜1100℃で加熱し、二チタン酸バリウム系複合酸化物(Ba(Ti0.95Nb0.055+z)を主成分とする粉末を得た(第2熱処理工程S6)。第2熱処理工程S6における温度条件を変更したところ、750〜1100℃の範囲の一定温度で熱処理して得た試料の粉末XRDパターンからは二チタン酸バリウム系複合酸化物が主成分として得られており、900〜925℃で熱処理して得られた試料は、特に高純度であった。 Next, the mixed powder obtained in the second mixing step S5 was heated in air at 750 to 1100 ° C. using an electric furnace, and the barium dititanate complex oxide (Ba (Ti 0.95 Nb 0.05 ) 2 O 5 + z ) as a main component was obtained (second heat treatment step S6). When the temperature condition in the second heat treatment step S6 was changed, a barium dititanate-based composite oxide was obtained as a main component from the powder XRD pattern of the sample obtained by heat treatment at a constant temperature in the range of 750 to 1100 ° C. The sample obtained by heat treatment at 900 to 925 ° C. was particularly high purity.

その後、焼結処理工程S9において、スパーク・プラズマ焼結炉を使って二チタン酸バリウム系複合酸化物粉末を真空中で1050℃・30MPaで処理し、熱分解なく真密度に対する相対密度が95%以上の試料を得た。   Thereafter, in the sintering treatment step S9, the barium dititanate composite oxide powder is treated at 1050 ° C. and 30 MPa in a vacuum using a spark plasma sintering furnace, and the relative density to the true density is 95% without thermal decomposition. The above samples were obtained.

最後に、アニール工程S10において、電気炉を使って二チタン酸バリウム系複合酸化物焼結体を空気中で800〜1000℃でアニールし、熱分解なく真密度に対する相対密度95%以上の白色試料を得た。   Finally, in the annealing step S10, the barium dititanate-based composite oxide sintered body is annealed in the air at 800 to 1000 ° C. using an electric furnace, and a white sample having a relative density of 95% or more with respect to the true density without thermal decomposition. Got.

実施例1で作製したBa(Ti0.95Nb0.055+zの組成で表記される二チタン酸バリウム系複合酸化物の焼結体の誘電正接を求めた。誘電正接はインピーダンスの測定から求めた。その結果を表1に示す。 The dielectric loss tangent of the sintered body of the barium dititanate-based composite oxide represented by the composition Ba (Ti 0.95 Nb 0.05 ) 2 O 5 + z prepared in Example 1 was determined. The dielectric loss tangent was obtained from the measurement of impedance. The results are shown in Table 1.

(実施例2)
実施例2では、第2秤量工程S4において、二ニオブ酸バリウムと、二チタン酸バリウム(BaTi)との秤量比を変えた点以外は、実施例1と同様の条件で二チタン酸バリウム系複合酸化物を作製した。得られた二チタン酸バリウム系複合酸化物の組成式は、Ba(Ti0.999Nb0.0015+zであった。そして得られた二チタン酸バリウム系複合酸化物の焼結体の誘電正接を求めた。その結果を表1に示す。
(Example 2)
In Example 2, dititanic acid was used under the same conditions as in Example 1 except that in the second weighing step S4, the weighing ratio of barium diniobate and barium dititanate (BaTi 2 O 5 ) was changed. A barium-based composite oxide was prepared. The composition formula of the obtained barium dititanate-based composite oxide was Ba (Ti 0.999 Nb 0.001 ) 2 O 5 + z . The dielectric loss tangent of the obtained barium dititanate-based composite oxide sintered body was determined. The results are shown in Table 1.

(実施例3)
実施例3では、第2秤量工程S4において、二ニオブ酸バリウムと、二チタン酸バリウム(BaTi)との秤量比を変えた点以外は、実施例1と同様の条件で二チタン酸バリウム系複合酸化物を作製した。得られた二チタン酸バリウム系複合酸化物の組成式は、Ba(Ti0.9995Nb0.00055+zであった。そして得られた二チタン酸バリウム系複合酸化物の焼結体の誘電正接を求めた。その結果を表1に示す。
Example 3
In Example 3, dititanate was used under the same conditions as in Example 1 except that the weighing ratio of barium diniobate and barium dititanate (BaTi 2 O 5 ) was changed in the second weighing step S4. A barium-based composite oxide was prepared. The composition formula of the obtained barium dititanate- based composite oxide was Ba (Ti 0.9995 Nb 0.0005 ) 2 O 5 + z . The dielectric loss tangent of the obtained barium dititanate-based composite oxide sintered body was determined. The results are shown in Table 1.

(実施例4)
実施例4では、第2秤量工程S4において、二チタン酸バリウム(BaTi)の代わりに従来の二チタン酸バリウム系複合酸化物の製造方法により作製した(Ba1−10/999Ca10/999)(Ti1−59/999Zr59/999を用い、該物質と二ニオブ酸バリウムとの秤量比を変えた点以外は、実施例1と同様の条件で二チタン酸バリウム系複合酸化物を作製した。得られた二チタン酸バリウム系複合酸化物の組成式は、(Ba0.99Ca0.01)(Ti0.94Zr0.059Nb0.0015+zであった。そして得られた二チタン酸バリウム系複合酸化物の焼結体の誘電正接を求めた。その結果を表1に示す。
(Example 4)
In Example 4, in a second weighing step S4, was produced by the manufacturing method of the conventional two barium titanate based composite oxide in place of the two barium titanate (BaTi 2 O 5) (Ba 1-10 / 999 Ca 10 / 999 ) (Ti 1-59 / 999 Zr 59/999 ) 2 O 5 and dititanic acid under the same conditions as in Example 1 except that the weighing ratio of the substance to barium diniobate was changed. A barium-based composite oxide was prepared. The composition formula of the obtained barium dititanate-based composite oxide was (Ba 0.99 Ca 0.01 ) (Ti 0.94 Zr 0.059 Nb 0.001 ) 2 O 5 + z . The dielectric loss tangent of the obtained barium dititanate-based composite oxide sintered body was determined. The results are shown in Table 1.

(比較例1)
比較例1では、第1秤量工程S1と第1混合工程S2のみを行い、二チタン酸バリウムを作製した。得られた二チタン酸バリウム系複合酸化物の組成式は、BaTiであった。得られた二チタン酸バリウム系複合酸化物の焼結体の誘電正接を求めた。その結果を表1に示す。
(Comparative Example 1)
In Comparative Example 1, only the first weighing step S1 and the first mixing step S2 were performed to produce barium dititanate. The composition formula of the obtained barium dititanate-based composite oxide was BaTi 2 O 5 . The dielectric loss tangent of the obtained sintered body of barium dititanate-based composite oxide was determined. The results are shown in Table 1.

Figure 2018203590
Figure 2018203590

この結果から、実施例1〜4に係る二チタン酸バリウム系複合酸化物はいずれも、比較例1に係る二チタン酸バリウム系複合酸化物に比べて低い誘電正接を示した。すなわち、実施例1〜4に示す二チタン酸バリウム系複合酸化物は、電流リークが抑制されている。また実施例1〜4に係る二チタン酸バリウム系複合酸化物は、いずれも室温下での100Hz交流電圧における体積抵抗率はいずれの試料も数十MΩ・cmオーダーであり、電流リークは充分抑制されていた。   From these results, all of the barium dititanate composite oxides according to Examples 1 to 4 exhibited a lower dielectric loss tangent than the barium dititanate composite oxide according to Comparative Example 1. That is, in the barium dititanate-based composite oxide shown in Examples 1 to 4, current leakage is suppressed. In addition, the barium dititanate-based composite oxides according to Examples 1 to 4 all have a volume resistivity at a 100 Hz AC voltage at room temperature of the order of several tens of MΩ · cm, and current leakage is sufficiently suppressed. It had been.

また実施例1〜4及び比較例1に係る二チタン酸バリウム系複合酸化物の焼結体について、強誘電特性評価のために電場(E)に対する分極(P)の変化(以下、P−E曲線)を測定した。比較例1および実施例3に係る試料について二重波法で測定したP−E曲線を、それぞれ図2と図3に示した。比較例1に係る試料に比べて円曲状の湾曲が大きく軽減し、強誘電性を特徴付けるヒステリシス形状の曲線が得られた。この結果からも、実施例1〜4にかかる二チタン酸バリウム系複合酸化物の電流リークが、比較例1の二チタン酸バリウム系複合酸化物に比べ、抑制されていることが示されている。   Moreover, about the sintered compact of the barium dititanate-type complex oxide which concerns on Examples 1-4 and the comparative example 1, change of polarization (P) with respect to an electric field (E) (henceforth, PE) for ferroelectric characteristic evaluation Curve). The PE curves measured by the double wave method for the samples according to Comparative Example 1 and Example 3 are shown in FIGS. 2 and 3, respectively. Compared to the sample according to Comparative Example 1, the circular curve was greatly reduced, and a hysteresis curve characterized by ferroelectricity was obtained. Also from this result, it is shown that the current leakage of the barium dititanate composite oxide according to Examples 1 to 4 is suppressed as compared with the barium dititanate composite oxide of Comparative Example 1. .

S1…第1秤量工程、S2…第1混合工程、S3…第1熱処理工程、S4…第2秤量工程、S5…第2混合工程、S6…第2熱処理工程、S7…粉砕工程、S8…圧粉工程、S9…焼結処理工程、S10…アニール工程 S1 ... first weighing step, S2 ... first mixing step, S3 ... first heat treatment step, S4 ... second weighing step, S5 ... second mixing step, S6 ... second heat treatment step, S7 ... grinding step, S8 ... pressure Powder process, S9 ... Sintering process, S10 ... Annealing process

Claims (7)

一般式:(Ba1−x(A))(Ti1−y1−y2(B1)y1(B2)y25+zで示される組成物からなる多結晶を含み、
前記一般式において(A)はCa、Rb、Sr、Cs、FrおよびRaからなる群から選択される少なくとも1種の元素であり、
(B1)はNb、Ta、VおよびMnからなる群から選択される少なくとも1種の元素であり、
(B2)はFe、Co、Ni、Ge、Se、Zr、Pd、SnおよびHfからなる群から選択される少なくとも1種の元素であり、
xは0以上0.5未満であり、yは0以上0.1未満であり、yは0より大きく0.5未満であり、y+yは0より大きく0.5未満であり、zは0以上y以下であることを特徴とする二チタン酸バリウム系複合酸化物。
Including a polycrystal composed of a composition represented by the general formula: (Ba 1-x (A) x ) (Ti 1-y1-y2 (B1) y1 (B2) y2 ) 2 O 5 + z ,
In the general formula, (A) is at least one element selected from the group consisting of Ca, Rb, Sr, Cs, Fr and Ra,
(B1) is at least one element selected from the group consisting of Nb, Ta, V and Mn;
(B2) is at least one element selected from the group consisting of Fe, Co, Ni, Ge, Se, Zr, Pd, Sn and Hf,
x is 0 or more and less than 0.5, y 1 is 0 or more and less than 0.1, y 2 is greater than 0 and less than 0.5, and y 1 + y 2 is greater than 0 and less than 0.5. , z is two barium titanate based composite oxide, wherein is 0 or more y 1 below.
前記一般式において(B1)は、NbまたはTaを少なくとも含み、y=0.001±0.0005であることを特徴とする請求項1に記載の二チタン酸バリウム系複合酸化物。 2. The barium dititanate-based composite oxide according to claim 1, wherein (B1) in the general formula includes at least Nb or Ta, and y 1 = 0.001 ± 0.0005. 前記組成物は、真密度に対して相対密度が95%以上であり、平均グレイン直径が1μm未満であることを特徴とする請求項1又は2に記載の二チタン酸バリウム系複合酸化物。   3. The barium dititanate-based composite oxide according to claim 1, wherein the composition has a relative density of 95% or more with respect to a true density and an average grain diameter of less than 1 μm. 一般式(Ba1−x(A))(Ti1−y1(B1)y15+zで示される組成物からなる多結晶を含み、
前記一般式において、(A)はCa、Rb、Sr、Cs、FrおよびRaからなる群から選択される少なくとも1種の元素であり、
(B1)はNb、Ta、VおよびMnからなる群から選択される少なくとも1種の元素であり、
xは0以上0.5未満であり、yは0以上0.1未満であり、zは0以上y以下であることを特徴とする二チタン酸バリウム系複合酸化物。
Including a polycrystal composed of a composition represented by the general formula (Ba 1-x (A) x ) (Ti 1-y1 (B1) y1 ) 2 O 5 + z ,
In the general formula, (A) is at least one element selected from the group consisting of Ca, Rb, Sr, Cs, Fr and Ra,
(B1) is at least one element selected from the group consisting of Nb, Ta, V and Mn;
x is 0 or more and less than 0.5, y 1 is 0 or more and less than 0.1, and z is 0 or more and y 1 or less.
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の二チタン酸バリウム系複合酸化物の製造方法であって、
Ba(B1)と(Ba1−x(A))(Ti1−y2(B2)y2とを、y:1−yのモル比で固相反応させる工程を含むことを特徴とする二チタン酸バリウム系複合酸化物の製造方法。
A method for producing a barium dititanate-based composite oxide according to any one of claims 1 to 3,
Ba (B1) 2 O 6 and (Ba 1-x (A) x ) (Ti 1-y2 (B2) y2 ) 2 O 5 are subjected to a solid phase reaction at a molar ratio of y 1 : 1-y 1. The manufacturing method of the barium dititanate type complex oxide characterized by including this.
前記Ba(B1)の結晶構造が斜方晶系に属することを特徴とする請求項5に記載の二チタン酸バリウム系複合酸化物の製造方法。 6. The method for producing a barium dititanate-based composite oxide according to claim 5, wherein the crystal structure of Ba (B1) 2 O 6 belongs to an orthorhombic system. 請求項4に記載の二チタン酸バリウム系複合酸化物の製造方法であって、
Ba(B1)と(Ba1−x(A))(Ti1−y1とを、y:1−yのモル比で固相反応させる工程を含むことを特徴とする二チタン酸バリウム系複合酸化物の製造方法。
A method for producing a barium dititanate-based composite oxide according to claim 4,
Ba (B1) 2 O 6 and (Ba 1−x (A) x ) (Ti 1−y1 ) 2 O 5 are included in a solid phase reaction at a molar ratio of y 1 : 1−y 1. A method for producing a barium dititanate composite oxide, which is characterized.
JP2017113283A 2017-06-08 2017-06-08 Barium titanate-based composite oxide and its manufacturing method Active JP6963918B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017113283A JP6963918B2 (en) 2017-06-08 2017-06-08 Barium titanate-based composite oxide and its manufacturing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017113283A JP6963918B2 (en) 2017-06-08 2017-06-08 Barium titanate-based composite oxide and its manufacturing method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018203590A true JP2018203590A (en) 2018-12-27
JP6963918B2 JP6963918B2 (en) 2021-11-10

Family

ID=64955115

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017113283A Active JP6963918B2 (en) 2017-06-08 2017-06-08 Barium titanate-based composite oxide and its manufacturing method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6963918B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112159224A (en) * 2020-09-30 2021-01-01 泗阳群鑫电子有限公司 High-dielectric ceramic capacitor dielectric material and preparation process thereof
KR20230141507A (en) 2022-03-31 2023-10-10 삼성전기주식회사 Dielectric ceramic composition, manufacturing method of dielectric ceramic composition, and multilayer ceramic capacitor

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6131345A (en) * 1984-07-25 1986-02-13 堺化学工業株式会社 Manufacture of composition
JP2011006266A (en) * 2009-06-23 2011-01-13 Shimane Univ METHOD OF MANUFACTURING BaTi2O5 TYPE FERROELECTRIC CERAMIC
JP2013224246A (en) * 2012-03-19 2013-10-31 Seiko Instruments Inc POLYPHASE OXIDE PARTICLE, METHOD FOR MANUFACTURING POLYPHASE OXIDE PARTICLE, AND METHOD FOR MANUFACTURING BaTi2O5-BASED COMPOSITE OXIDE
JP2013224245A (en) * 2012-03-19 2013-10-31 Seiko Instruments Inc METHOD FOR MANUFACTURING BaTi2O5-BASED COMPOSITE OXIDE

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6131345A (en) * 1984-07-25 1986-02-13 堺化学工業株式会社 Manufacture of composition
JP2011006266A (en) * 2009-06-23 2011-01-13 Shimane Univ METHOD OF MANUFACTURING BaTi2O5 TYPE FERROELECTRIC CERAMIC
JP2013224246A (en) * 2012-03-19 2013-10-31 Seiko Instruments Inc POLYPHASE OXIDE PARTICLE, METHOD FOR MANUFACTURING POLYPHASE OXIDE PARTICLE, AND METHOD FOR MANUFACTURING BaTi2O5-BASED COMPOSITE OXIDE
JP2013224245A (en) * 2012-03-19 2013-10-31 Seiko Instruments Inc METHOD FOR MANUFACTURING BaTi2O5-BASED COMPOSITE OXIDE

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112159224A (en) * 2020-09-30 2021-01-01 泗阳群鑫电子有限公司 High-dielectric ceramic capacitor dielectric material and preparation process thereof
KR20230141507A (en) 2022-03-31 2023-10-10 삼성전기주식회사 Dielectric ceramic composition, manufacturing method of dielectric ceramic composition, and multilayer ceramic capacitor

Also Published As

Publication number Publication date
JP6963918B2 (en) 2021-11-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Balakt et al. Giant pyroelectric properties in La and Ta co-doped lead-free 0.94 Na0. 5Bi0. 5TiO3-0.06 BaTiO3 ceramics
Yuan et al. High-temperature stable dielectrics in Mn-modified (1-x) Bi 0.5 Na 0.5 TiO 3-xCaTiO 3 ceramics
JP5228915B2 (en) Semiconductor porcelain composition and method for producing the same
Kim et al. Dielectric properties of [Ca1− x (Li1/2Nd1/2) x] 1− yZnyTiO3 ceramics at microwave frequencies
Verma et al. Structural, morphological, and optical properties of strontium doped lead-free BCZT ceramics
JPWO2007094115A1 (en) Piezoelectric ceramic composition
Chen et al. Aluminum substitution for titanium in Ba 3.75 Nd 9.5 Ti 18 O 54 microwave dielectric ceramics
US20220127197A1 (en) Multiphase ceramic material with giant dielectric constant, and preparation method thereof
Zhang et al. Low temperature sintering and microwave dielectric properties of CoTiNb2O8 ceramics with CuO addition
Luo et al. Two novel low-firing germanates Li2MGe3O8 (M= Ni, Co) microwave dielectric ceramics with spinel structure
Xiong et al. Effects of (Cr0. 5Ta0. 5) 4+ on structure and microwave dielectric properties of Ca0. 61Nd0. 26TiO3 ceramics
Fang et al. High-Q microwave dielectric properties in the Na0. 5Sm0. 5TiO3+ Cr2O3 ceramics by one synthetic process
Shiga et al. (Bi1/2K1/2) TiO3–SrTiO3 solid-solution ceramics for high-temperature capacitor applications
Wang et al. Hydrothermal synthesized AgNbO3 powders: Leading to greatly improved electric breakdown strength in ceramics
KR20090074061A (en) Semiconductor ceramic composition and method for producing the same
Truong-Tho et al. Effect of sintering temperature on the dielectric, ferroelectric and energy storage properties of SnO2-doped Bi 0. 5 (Na 0. 8 K 0. 2) 0. 5 TiO3 lead-free ceramics
Li et al. Middle-low temperature sintering and piezoelectric properties of CuO and Bi2O3 doped PMS-PZT based ceramics for ultrasonic motors
Wei et al. Structures, dielectric and ferroelectric properties of Sr2-xCaxNaNb5O15 lead-free ceramics
Moradi et al. Effect of zinc ions non-stoichiometry on the microstructure and microwave dielectric properties of Li2ZnTi3O8 ceramics
Dubey et al. Optimization of calcination and sintering temperature of sol-gel synthesised Ba2Bi4Ti5O18, Pb2Bi4Ti5O18 and Sr2Bi4Ti5O18 ceramics
JP6963918B2 (en) Barium titanate-based composite oxide and its manufacturing method
WO2013039108A1 (en) Method for producing barium titanyl oxalate and method for producing barium titanate
Chen et al. The electrical properties of (Ba, Ca, Ce, Ti, Zr) O3 thermistor for wide-temperature sensor architecture
Yan et al. Enhanced electrical properties of BaTiO3-based thermosensitive ceramics for multilayer chip thermistors applications by addition of (Bi0. 5Na0. 5) TiO3
JP5873641B2 (en) Method for producing BaTi2O5 composite oxide

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170706

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200514

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20210325

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210406

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210528

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20210928

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20211018

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6963918

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150