[发明专利]电热效应元件

说明书

本发明提供一种电热效应元件，其具有层叠有电极层和陶瓷层的层叠体，所述电极层的主成分由Pt构成，前述陶瓷层以具有钙钛矿结构且包含Pb、Sc和Ta的陶瓷作为主成分，将Sc的含有比率设为“y”时，Ta的含有比率为“1‑y”，y的范围为0.450≤y≤0.495。

技术领域

本申请涉及电热效应元件。

背景技术

近年来，作为冷却元件，利用电热效应的新型固体冷却元件和冷却系统受到关注，积极地进行其研究开发。与使用作为温室效应气体的制冷剂得到的现有冷却系统相比，具有效率高和耗电量低的优点，另外，还因不使用压缩机而具有安静的优点。为了获得优异的电热效应，必须是能够在期望的温度范围内显示一次相变、能够施加大电场的铁电体，已知PbSc_0.5Ta_0.5O₃(以下，也将包含Pb、Sc和Ta的陶瓷称为“PST”)是最有希望的材料。例如，非专利文献1和2中报告了PbSc_0.5Ta_0.5O₃显示大的电热效应。

现有技术文献

非专利文献

非专利文献1：Ferroelectrics,184,239(1996)

非专利文献2：Role of Defects in the Ferroelectric Relaxor leadScandium Tantalate,J.Am.Ceram.Soc,78[71]1947-52(1995)

发明内容

发明要解决的问题

上述PST显示电热效应，但为了获得更大的电热效应，要求的是：

(1)耐电压高、能够施加大电场；

(2)PST的B位点的阳离子、即Sc和Ta显示高有序度。

即，作为电热效应的性能指标之一的绝热温度变化ΔT取决于所施加的电场强度，因此，如果陶瓷自身或元件不具有高的耐电压，则无法施加充分的电场，无法获得大的绝热温度变化。另外，电热效应受到PST的B位点的有序度的影响，B位点的有序度越高，则越能够获得优异的铁电体特性，能够得到大的电热效应(绝热温度变化)。

然而可知：在交替层叠有由主成分为贵金属Pt形成的电极层和PST陶瓷层的层叠体结构的元件中，上述耐电压和有序度在各批次中的偏差大，难以以良好的重现性得到用于获得大的电热效应的耐电压(例如20MV/m以上)和有序度(例如75％以上)。另外，为了获得高的有序度，需要长达1000小时以上的长时间的退火处理，生产率方面存在问题。

因此，本申请的目的在于，提供具有层叠体且电热效应大的元件，所述层叠体交替层叠有PST陶瓷层和主成分为Pt的电极层，该元件的生产率高。

用于解决问题的方案

本发明人等经深入研究的结果发现：通过在陶瓷层中使用以具有钙钛矿结构且包含Pb、Sc和Ta的陶瓷作为主成分，且将Sc的含有比率设为“y”时，Ta的含有比率为“1-y”、y的范围为0.450≤y≤0.495的陶瓷，从而能够得到电热效应大的元件，该元件的生产率高，由此完成了本发明。

本申请包括以下的方式。

[1]一种电热效应元件，其具有层叠有电极层和陶瓷层的层叠体，所述电极层的主成分由Pt构成，前述陶瓷层以具有钙钛矿结构且包含Pb、Sc和Ta的陶瓷作为主成分，将Sc的含有比率设为“y”时，Ta的含有比率为“1-y”，y的范围为0.450≤y≤0.495。