JP2627480B2 - 酸化物圧電材料 - Google Patents
酸化物圧電材料Info
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- H10N30/80—Constructional details
- H10N30/85—Piezoelectric or electrostrictive active materials
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、Ｐｂ（Ｙ2/3 Ｗ1/3 ）
Ｏ3 −ＰｂＺｒＯ3 −ＰｂＴｉＯ3 系を基本組成とし、
高い電気機械結合係数及び大きい圧電定数を有し、低い
機械的品質係数を有するような酸化物圧電材料に関する
ものである。
Ｏ3 −ＰｂＺｒＯ3 −ＰｂＴｉＯ3 系を基本組成とし、
高い電気機械結合係数及び大きい圧電定数を有し、低い
機械的品質係数を有するような酸化物圧電材料に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】一般的に、酸化物圧電材料は、正方晶系
と菱面晶系の間の相境界（ＭＰＢ：Morphotropic Phase
Boundary)で最も優秀な圧電特性を表すと言うＪａｆｆ
ｅの報告が発表されて以来、不純物添加が第３成分であ
るＡＢＯ3 形態のペロブスカイト構造物を変化させるこ
とで、焼結性を始めとする圧電特性及び誘電特性の改善
を試図した種々の研究が持続的に行われている。
と菱面晶系の間の相境界（ＭＰＢ：Morphotropic Phase
Boundary)で最も優秀な圧電特性を表すと言うＪａｆｆ
ｅの報告が発表されて以来、不純物添加が第３成分であ
るＡＢＯ3 形態のペロブスカイト構造物を変化させるこ
とで、焼結性を始めとする圧電特性及び誘電特性の改善
を試図した種々の研究が持続的に行われている。
【０００３】例えば、ＰｂＺｒＯ3 −ＰｂＴｉＯ3 系酸
化物圧電材料は、超音波振動子、音響フィルタ等の振動
素子として従来から利用されており、現在、その用途
は、医療機器、ロボット、工場自動化、非破壊検査及び
精密位置決定等のアクチュエータとして利用するまでに
至るようになった。
化物圧電材料は、超音波振動子、音響フィルタ等の振動
素子として従来から利用されており、現在、その用途
は、医療機器、ロボット、工場自動化、非破壊検査及び
精密位置決定等のアクチュエータとして利用するまでに
至るようになった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来、この
様な各種の装置に使用する素材として、ＰｂＺｒＯ3 −
ＰｂＴｉＯ3 にＮｂ2 Ｏ5 やＷＯ3 等種々の不純物を添
加したもの（F.Kulcsar:J.Am.Ceram.Soc,42(1959)343,
H.Banno:Jan.J.Appl.Phy.6(1976)954）や、Ｐｂ（Ｍｇ
1/3 Ｎｂ2/3 ）Ｏ3 −ＰｂＺｒＯ3 −ＰｂＴｉＯ3 等の
諸３元系組成のものが開発されて来たが（田中哲郎等：
圧電セラミック材料，学献社,(1943)110−130)、これら
の素材は、電気機械結合係数（Ｋｐ）、機械的品質係数
（Ｑｍ）、又は誘電定数の値が低いだけでなく、圧電定
数（ｄ33）値が低いことから、水中聴音機（Hydro-phon
e)、フォノピックアップ（Phonopickup)、音響探知機
（Sounddetector) 、加速度計（Accelerometer)、遅延
線（Delay line) 等、信号受電用素子としては勿論、超
音波モータ、ディフォーマブルミラー（Deformable mir
ror)等のアクチュエータとして応用するにも適合でない
実情である。
様な各種の装置に使用する素材として、ＰｂＺｒＯ3 −
ＰｂＴｉＯ3 にＮｂ2 Ｏ5 やＷＯ3 等種々の不純物を添
加したもの（F.Kulcsar:J.Am.Ceram.Soc,42(1959)343,
H.Banno:Jan.J.Appl.Phy.6(1976)954）や、Ｐｂ（Ｍｇ
1/3 Ｎｂ2/3 ）Ｏ3 −ＰｂＺｒＯ3 −ＰｂＴｉＯ3 等の
諸３元系組成のものが開発されて来たが（田中哲郎等：
圧電セラミック材料，学献社,(1943)110−130)、これら
の素材は、電気機械結合係数（Ｋｐ）、機械的品質係数
（Ｑｍ）、又は誘電定数の値が低いだけでなく、圧電定
数（ｄ33）値が低いことから、水中聴音機（Hydro-phon
e)、フォノピックアップ（Phonopickup)、音響探知機
（Sounddetector) 、加速度計（Accelerometer)、遅延
線（Delay line) 等、信号受電用素子としては勿論、超
音波モータ、ディフォーマブルミラー（Deformable mir
ror)等のアクチュエータとして応用するにも適合でない
実情である。
【０００５】特に、アクチュエータとして応用する場
合、電気機械結合係数と圧電定数が大きくなくてはなら
ない。万一、電気機械結合係数が低ければ、素子が電気
的入力を機械的振動に変化させる時に内部熱が発生しエ
ネルギ損失は勿論、酸化物圧電材料の特性劣化が起こ
る。又、印加された電気的入力に対する機械的変位を大
きく発生させるためにも圧電定数が大であらねばならな
い。
合、電気機械結合係数と圧電定数が大きくなくてはなら
ない。万一、電気機械結合係数が低ければ、素子が電気
的入力を機械的振動に変化させる時に内部熱が発生しエ
ネルギ損失は勿論、酸化物圧電材料の特性劣化が起こ
る。又、印加された電気的入力に対する機械的変位を大
きく発生させるためにも圧電定数が大であらねばならな
い。
【０００６】従って、本発明は、電気機械結合係数が高
く機械的品質係数の低い信号受電用素子は勿論、アクチ
ュエータとしても十分に適合可能な高い電気機械結合係
数及び大きい圧電定数を持つ酸化物圧電材料を提供する
にその目的がある。
く機械的品質係数の低い信号受電用素子は勿論、アクチ
ュエータとしても十分に適合可能な高い電気機械結合係
数及び大きい圧電定数を持つ酸化物圧電材料を提供する
にその目的がある。
【０００７】
【課題を解決するための手段及び作用】このため、本発
明の酸化物圧電材料は、ｘＰｂ（Ｙ2/3 Ｗ1/3 ）Ｏ3 −
ｙＰｂＺｒＯ3 −ｚＰｂＴｉＯ3 系を基本組成とし、 0.01≦ｘ≦0.20 0.215 ≦ｙ，ｚ≦0.764 （但し、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１） の組成範囲を有することを特徴とする。
明の酸化物圧電材料は、ｘＰｂ（Ｙ2/3 Ｗ1/3 ）Ｏ3 −
ｙＰｂＺｒＯ3 −ｚＰｂＴｉＯ3 系を基本組成とし、 0.01≦ｘ≦0.20 0.215 ≦ｙ，ｚ≦0.764 （但し、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１） の組成範囲を有することを特徴とする。
【０００８】また、添加物として、Ｌａ2 Ｏ3 、ＭｎＯ
2 、Ｎｂ2 Ｏ5 、Ｃｒ2 Ｏ3 及びＴａ 2 Ｏ 5 のうちのい
ずれか一つを0.1 〜1.0 重量％含有させるとよい。この
様な本発明の酸化物圧電材料は次のような一般的に広く
用いられる酸化物混合方法で容易に製作が可能である。
即ち、先ずＰｂＯ、ＴｉＯ2 、ＺｒＯ2 、Ｙ2 Ｏ3 、Ｗ
Ｏ3 等の酸化物を適正比率で正確に計量しジルコニアボ
ールミルを利用し混合, 粉砕する。一方、この時使用す
る原料として、加熱すれば酸化物に容易に転換する化合
物、即ち、水酸化物及び炭酸塩等の包含した原料化合物
を使用することも出来る。混合の完了した試料は８００
−９００℃で仮焼きした後、更に、ボールミルにより再
粉砕させ合成粉末を造り、以後、この粉末に水又はＰＶ
Ａ水溶液等の結合剤を微量添加し１ ton／cm2 の圧力で
加圧、成型した後、１１５０−１２２５℃の温度で焼結
する。このような焼結時には、低い揮発温度（約８８０
℃）を持つＰｂＯの揮発に伴う圧電特性の低下を防止す
るために密閉容器内で焼結を遂行する。
2 、Ｎｂ2 Ｏ5 、Ｃｒ2 Ｏ3 及びＴａ 2 Ｏ 5 のうちのい
ずれか一つを0.1 〜1.0 重量％含有させるとよい。この
様な本発明の酸化物圧電材料は次のような一般的に広く
用いられる酸化物混合方法で容易に製作が可能である。
即ち、先ずＰｂＯ、ＴｉＯ2 、ＺｒＯ2 、Ｙ2 Ｏ3 、Ｗ
Ｏ3 等の酸化物を適正比率で正確に計量しジルコニアボ
ールミルを利用し混合, 粉砕する。一方、この時使用す
る原料として、加熱すれば酸化物に容易に転換する化合
物、即ち、水酸化物及び炭酸塩等の包含した原料化合物
を使用することも出来る。混合の完了した試料は８００
−９００℃で仮焼きした後、更に、ボールミルにより再
粉砕させ合成粉末を造り、以後、この粉末に水又はＰＶ
Ａ水溶液等の結合剤を微量添加し１ ton／cm2 の圧力で
加圧、成型した後、１１５０−１２２５℃の温度で焼結
する。このような焼結時には、低い揮発温度（約８８０
℃）を持つＰｂＯの揮発に伴う圧電特性の低下を防止す
るために密閉容器内で焼結を遂行する。
【０００９】この様にして製造した焼結体は一般的な方
法により両面に電極が形成されるが、９０−１１０℃程
度のシリコン油内でその電極に直流電界３５ＫＶ／ｃｍ
を３０分間印加することで分極が行われる。この様な製
造工程を通じ従来のＰｂＺｒＯ3 −ＰｂＴｉＯ3 ２元系
又はＰｂ（Ｍｇ1/3 Ｎｂ2/3 ）Ｏ3 −ＰｂＺｒＯ3 −Ｐ
ｂＴｉＯ3 ３元系の圧電材料とは相違した組成を持つ材
料で優秀な圧電特性を具備した酸化物圧電材料が容易に
得られる。
法により両面に電極が形成されるが、９０−１１０℃程
度のシリコン油内でその電極に直流電界３５ＫＶ／ｃｍ
を３０分間印加することで分極が行われる。この様な製
造工程を通じ従来のＰｂＺｒＯ3 −ＰｂＴｉＯ3 ２元系
又はＰｂ（Ｍｇ1/3 Ｎｂ2/3 ）Ｏ3 −ＰｂＺｒＯ3 −Ｐ
ｂＴｉＯ3 ３元系の圧電材料とは相違した組成を持つ材
料で優秀な圧電特性を具備した酸化物圧電材料が容易に
得られる。
【００１０】また、添加物としてＣｒ2 Ｏ3 、Ｌａ2 Ｏ
3 、Ｔａ2 Ｏ5 、ＭｎＯ2 及びＮｂ 2 Ｏ5 のいずれか１
つを添加する場合は、添加する酸化物を、上記のＰｂ
Ｏ、ＴｉＯ2 、ＺｒＯ2 、Ｙ2 Ｏ3 、ＷＯ3 等の酸化物
に加えて適正比率で正確に計量しジルコニアボールミル
を利用し混合, 粉砕し、上述した方法で製造すればよ
い。そして、このような添加物を添加することにより、
圧電特性の改善が図れるようになる。
3 、Ｔａ2 Ｏ5 、ＭｎＯ2 及びＮｂ 2 Ｏ5 のいずれか１
つを添加する場合は、添加する酸化物を、上記のＰｂ
Ｏ、ＴｉＯ2 、ＺｒＯ2 、Ｙ2 Ｏ3 、ＷＯ3 等の酸化物
に加えて適正比率で正確に計量しジルコニアボールミル
を利用し混合, 粉砕し、上述した方法で製造すればよ
い。そして、このような添加物を添加することにより、
圧電特性の改善が図れるようになる。
【００１１】ここで、上記のｘ、ｙ及びｚが、上記の範
囲（0.01≦ｘ≦0.20、0.215 ≦ｙ，ｚ≦0.764 ）より多
過ぎても少な過ぎても、良好な圧電特性及び誘電特性を
得ることができない。また、Ｃｒ2 Ｏ3 、Ｌａ2 Ｏ3 、
Ｔａ2 Ｏ5 、ＭｎＯ2 及びＮｂ2 Ｏ5 の各添加物の添加
範囲についても、同様で、0.1 〜1.0 重量％の範囲より
多過ぎても少な過ぎても、良好な圧電特性及び誘電特性
を得ることができない。
囲（0.01≦ｘ≦0.20、0.215 ≦ｙ，ｚ≦0.764 ）より多
過ぎても少な過ぎても、良好な圧電特性及び誘電特性を
得ることができない。また、Ｃｒ2 Ｏ3 、Ｌａ2 Ｏ3 、
Ｔａ2 Ｏ5 、ＭｎＯ2 及びＮｂ2 Ｏ5 の各添加物の添加
範囲についても、同様で、0.1 〜1.0 重量％の範囲より
多過ぎても少な過ぎても、良好な圧電特性及び誘電特性
を得ることができない。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。ま
ず、添加物のない実施例について説明する。ｘＰｂ（Ｙ
2/3 Ｗ1/3 ）Ｏ3 −ｙＰｂＺｒＯ3 −ｚＰｂＴｉＯ3 の
３元系において、 0.01≦ｘ≦0.20 0.215 ≦ｙ，ｚ≦0.764 （但し、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１） の組成範囲となるようＰｂＯ、ＴｉＯ2 、ＺｒＯ2 、Ｙ
2 Ｏ3 及びＷＯ3 等の酸化物を各モル比に従い１０-4ｇ
まで正確に計量し、ジルコニアボールミル中で混合, 粉
砕した。次に、混合の完了した試料は８００−９００℃
で仮焼きした後、ボールミルで再粉砕し、その粉砕され
たものに水又はＰＶＡ水溶液等の結合剤を微量添加し１
ton／cm2 の圧力で加圧、成型した後、１１５０−１２
２５℃の温度で焼結した。焼結時、組成成分中の１つで
あるＰｂＯの揮発温度（約８８０℃）が低いため、正確
な化学的等量を成し遂げられず圧電特性の低下を招来す
る虞れがあるので、実施組成と同一な組成の粉末をＰｂ
Ｏの揮発抑制用雰囲気粉末にし密閉した容器内で焼結を
行い、この時、最高温度での維持時間は１時間とした。
ず、添加物のない実施例について説明する。ｘＰｂ（Ｙ
2/3 Ｗ1/3 ）Ｏ3 −ｙＰｂＺｒＯ3 −ｚＰｂＴｉＯ3 の
３元系において、 0.01≦ｘ≦0.20 0.215 ≦ｙ，ｚ≦0.764 （但し、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１） の組成範囲となるようＰｂＯ、ＴｉＯ2 、ＺｒＯ2 、Ｙ
2 Ｏ3 及びＷＯ3 等の酸化物を各モル比に従い１０-4ｇ
まで正確に計量し、ジルコニアボールミル中で混合, 粉
砕した。次に、混合の完了した試料は８００−９００℃
で仮焼きした後、ボールミルで再粉砕し、その粉砕され
たものに水又はＰＶＡ水溶液等の結合剤を微量添加し１
ton／cm2 の圧力で加圧、成型した後、１１５０−１２
２５℃の温度で焼結した。焼結時、組成成分中の１つで
あるＰｂＯの揮発温度（約８８０℃）が低いため、正確
な化学的等量を成し遂げられず圧電特性の低下を招来す
る虞れがあるので、実施組成と同一な組成の粉末をＰｂ
Ｏの揮発抑制用雰囲気粉末にし密閉した容器内で焼結を
行い、この時、最高温度での維持時間は１時間とした。
【００１３】焼結の完了した成形焼結体は、直径１５ｍ
ｍ、厚さ１ｍｍの円板状に加工した後、両面に電極を形
成し、この電極に直流電界３５ＫＶ／cmを約９０−１１
０℃のシリコン油内で３０分間印加し分極をした。分極
の完了した試片に対し、ＩＲＥ，ＳＴＤ（Proc.IRE,137
(1949)1378）に従い、電気機械結合係数（Ｋｐ）、機械
的品質係数（Ｑｍ）及び周波数定数（Frequency Consta
nt) 等を測定した所、組成比の異なる各焼結体の測定結
果は下の表１の通りである。
ｍ、厚さ１ｍｍの円板状に加工した後、両面に電極を形
成し、この電極に直流電界３５ＫＶ／cmを約９０−１１
０℃のシリコン油内で３０分間印加し分極をした。分極
の完了した試片に対し、ＩＲＥ，ＳＴＤ（Proc.IRE,137
(1949)1378）に従い、電気機械結合係数（Ｋｐ）、機械
的品質係数（Ｑｍ）及び周波数定数（Frequency Consta
nt) 等を測定した所、組成比の異なる各焼結体の測定結
果は下の表１の通りである。
【００１４】
【表１】
【００１５】上記の表１で、Ｆ．Ｔは焼結温度（℃）、
Ｋｐは電気機械結合係数（％）、Ｋ 33 T は１ＫＨｚの周
波数で２５℃で測定した試片の誘電率、ｄ33は圧電定数
(×10-2C/N)、Ｑｍは機械的品質係数をそれぞれ表す。
表１から明らかのように、Ｐｂ（Ｙ2/3 Ｗ1/3 ）Ｏ3 が
１−３モル％で固溶される時、電気機械結合係数が高く
圧電定数が非常に大で優秀な圧電特性を表した。
Ｋｐは電気機械結合係数（％）、Ｋ 33 T は１ＫＨｚの周
波数で２５℃で測定した試片の誘電率、ｄ33は圧電定数
(×10-2C/N)、Ｑｍは機械的品質係数をそれぞれ表す。
表１から明らかのように、Ｐｂ（Ｙ2/3 Ｗ1/3 ）Ｏ3 が
１−３モル％で固溶される時、電気機械結合係数が高く
圧電定数が非常に大で優秀な圧電特性を表した。
【００１６】本発明のＰｂ（Ｙ2/3 Ｗ1/3 ）Ｏ3 −Ｐｂ
ＺｒＯ3 −ＰｂＴｉＯ3 ３元系圧電材料は、従来のＰｂ
ＺｒＯ3 −ＰｂＴｉＯ3 ２元系に比べ相当に広い範囲に
わたり優秀な圧電特性を保有しており、２元系であるＰ
ｂＺｒＯ3 −ＰｂＴｉＯ3 系と本発明の３元系Ｐｂ（Ｙ
2/3 Ｗ1/3 ）Ｏ3 −ＰｂＺｒＯ3 −ＰｂＴｉＯ3 ３元系
との圧電特性を比較すれば次の表２の通りである。
ＺｒＯ3 −ＰｂＴｉＯ3 ３元系圧電材料は、従来のＰｂ
ＺｒＯ3 −ＰｂＴｉＯ3 ２元系に比べ相当に広い範囲に
わたり優秀な圧電特性を保有しており、２元系であるＰ
ｂＺｒＯ3 −ＰｂＴｉＯ3 系と本発明の３元系Ｐｂ（Ｙ
2/3 Ｗ1/3 ）Ｏ3 −ＰｂＺｒＯ3 −ＰｂＴｉＯ3 ３元系
との圧電特性を比較すれば次の表２の通りである。
【００１７】
【表２】
【００１８】上記の表２において、２元系であるＰｂＺ
ｒＯ3 −ＰｂＴｉＯ3 系の場合、優秀な圧電特性を表す
範囲がＭＰＢ領域に局限するのに対し、本発明組成の場
合は相当広い組成範囲で優秀な特性を持つ素材が容易に
得られることを表している。更に詳述すれば、参考例１
及び参考例２に見るように２元系組成の場合、一点に局
限して比較的優秀な特性を表すが、本発明の実施例によ
れば、実施例５−実施例７そして実施例１３−実施例１
５まで等、広い領域にわたり圧電定数（ｄ33）特性が改
善されるのを観察することができる。
ｒＯ3 −ＰｂＴｉＯ3 系の場合、優秀な圧電特性を表す
範囲がＭＰＢ領域に局限するのに対し、本発明組成の場
合は相当広い組成範囲で優秀な特性を持つ素材が容易に
得られることを表している。更に詳述すれば、参考例１
及び参考例２に見るように２元系組成の場合、一点に局
限して比較的優秀な特性を表すが、本発明の実施例によ
れば、実施例５−実施例７そして実施例１３−実施例１
５まで等、広い領域にわたり圧電定数（ｄ33）特性が改
善されるのを観察することができる。
【００１９】次に、上述のＰｂ（Ｙ2/3 Ｗ1/3 ）Ｏ3 −
ＰｂＺｒＯ3 −ＰｂＴｉＯ3 ３元系の圧電材料の圧電特
性を更に向上させることを目的として、Ｐｂ（Ｙ2/3 Ｗ
1/3）Ｏ3 −ＰｂＺｒＯ3 −ＰｂＴｉＯ3 ３元系に添加
物を添加した実施例について説明する。本発明のＰｂ
（Ｙ2/3 Ｗ1/3 ）Ｏ3 −ＰｂＺｒＯ3 −ＰｂＴｉＯ3 ３
元系では、添加物としてＬａ2 Ｏ3 、ＭｎＯ2 ，Ｔａ2
Ｏ5 、Ｎｂ2 Ｏ5 及びＣｒ2 Ｏ3酸化物中のいずれか１
つを添加することで圧電特性を改善できる。
ＰｂＺｒＯ3 −ＰｂＴｉＯ3 ３元系の圧電材料の圧電特
性を更に向上させることを目的として、Ｐｂ（Ｙ2/3 Ｗ
1/3）Ｏ3 −ＰｂＺｒＯ3 −ＰｂＴｉＯ3 ３元系に添加
物を添加した実施例について説明する。本発明のＰｂ
（Ｙ2/3 Ｗ1/3 ）Ｏ3 −ＰｂＺｒＯ3 −ＰｂＴｉＯ3 ３
元系では、添加物としてＬａ2 Ｏ3 、ＭｎＯ2 ，Ｔａ2
Ｏ5 、Ｎｂ2 Ｏ5 及びＣｒ2 Ｏ3酸化物中のいずれか１
つを添加することで圧電特性を改善できる。
【００２０】この場合の製造方法は、ＰｂＯ、Ｔｉ
Ｏ2 、ＺｒＯ2 、Ｙ2 Ｏ3 及びＷＯ3 等の酸化物に加え
て、Ｌａ2 Ｏ3 、ＭｎＯ2 ，Ｔａ2 Ｏ5 、Ｎｂ2 Ｏ5 及
びＣｒ2Ｏ3 のいずれか１を、それぞれ添加物として加
えて各モル比に従い１０-4ｇまで正確に計量した後、前
述した添加物のない場合と同じようにして製造すればよ
い。
Ｏ2 、ＺｒＯ2 、Ｙ2 Ｏ3 及びＷＯ3 等の酸化物に加え
て、Ｌａ2 Ｏ3 、ＭｎＯ2 ，Ｔａ2 Ｏ5 、Ｎｂ2 Ｏ5 及
びＣｒ2Ｏ3 のいずれか１を、それぞれ添加物として加
えて各モル比に従い１０-4ｇまで正確に計量した後、前
述した添加物のない場合と同じようにして製造すればよ
い。
【００２１】本実施例では、表１に示した実施例１４の
組成（ｘ＝0.02、ｙ＝0.51、ｚ＝0.47）に各々の添加物
を添加した場合における、添加物の添加に伴う圧電特性
の変化を次の表３に表した。
組成（ｘ＝0.02、ｙ＝0.51、ｚ＝0.47）に各々の添加物
を添加した場合における、添加物の添加に伴う圧電特性
の変化を次の表３に表した。
【００２２】
【表３】
【００２３】上記の表３で明らかなように、Ｌａ
2 Ｏ3 、ＭｎＯ2 、Ｔａ2 Ｏ5 、Ｎｂ2 Ｏ 5 及びＣｒ2
Ｏ3 のいずれか１つを微量添加することで、電気機械結
合係数、圧電定数等の圧電特性が向上するのは勿論、Ｍ
ｎＯ2 添加の場合には、圧電特性の大きな低下なく機械
的品質係数が増大し、機械的品質係数の要求される用途
に適合する素子を得ることができる。
2 Ｏ3 、ＭｎＯ2 、Ｔａ2 Ｏ5 、Ｎｂ2 Ｏ 5 及びＣｒ2
Ｏ3 のいずれか１つを微量添加することで、電気機械結
合係数、圧電定数等の圧電特性が向上するのは勿論、Ｍ
ｎＯ2 添加の場合には、圧電特性の大きな低下なく機械
的品質係数が増大し、機械的品質係数の要求される用途
に適合する素子を得ることができる。
【００２４】図１には、本発明の酸化物圧電材料の組成
比範囲を示したＰｂ（Ｙ2/3 Ｗ1/3）Ｏ3 −ＰｂＺｒＯ
3 −ＰｂＴｉＯ3 の３元系図で、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄで囲ま
れた多角形内の斜線の部分が、本発明の酸化物成分の組
成範囲を示す。ここで、図１の３元系図に表示された本
発明の組成範囲を示す多角形のＡ点は実施例４７、Ｂ点
は実施例３８、Ｃ点は実施例１、Ｄ点は実施例４を各々
示すものである。
比範囲を示したＰｂ（Ｙ2/3 Ｗ1/3）Ｏ3 −ＰｂＺｒＯ
3 −ＰｂＴｉＯ3 の３元系図で、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄで囲ま
れた多角形内の斜線の部分が、本発明の酸化物成分の組
成範囲を示す。ここで、図１の３元系図に表示された本
発明の組成範囲を示す多角形のＡ点は実施例４７、Ｂ点
は実施例３８、Ｃ点は実施例１、Ｄ点は実施例４を各々
示すものである。
【００２５】図２は、表１に示した実施例１３から１８
について、Ｐｂ（Ｙ2/3 Ｗ1/3 ）Ｏ 3 の固溶量に伴う電
気機械結合係数、機械的品質係数、誘電率及び圧電定数
の各変化を示したものである。また、実施例５から実施
例１１、実施例２０から実施例２６についても略同じ傾
向を示した。これは、Ｐｂ（Ｙ2/3 Ｗ1/3 ）Ｏ3 の固溶
量を適切に選択することで諸般の圧電特性を向上させる
ことができるのは勿論、表３に示した様に、添加物の量
を調節することで用途に適合した特性の素子を得ること
ができることを示している。
について、Ｐｂ（Ｙ2/3 Ｗ1/3 ）Ｏ 3 の固溶量に伴う電
気機械結合係数、機械的品質係数、誘電率及び圧電定数
の各変化を示したものである。また、実施例５から実施
例１１、実施例２０から実施例２６についても略同じ傾
向を示した。これは、Ｐｂ（Ｙ2/3 Ｗ1/3 ）Ｏ3 の固溶
量を適切に選択することで諸般の圧電特性を向上させる
ことができるのは勿論、表３に示した様に、添加物の量
を調節することで用途に適合した特性の素子を得ること
ができることを示している。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、従
来に比べて高い電気機械結合係数と大きい圧電定数とを
有する圧電特性に優れた新規な酸化物圧電材料を得るこ
とができる。従って、酸化物圧電材料の用途範囲の拡大
を図ることができる。また、Ｌａ2 Ｏ3 、ＭｎＯ2 、Ｎ
ｂ2 Ｏ5 、Ｃｒ2 Ｏ3 及びＴａ2 Ｏ5 の各添加物のいず
れか１つを添加すれば、圧電材料の圧電特性をより向上
させることが可能である。特に、ＭｎＯ2 を添加した場
合には、圧電特性を低下させずに機械的品質係数を高め
ことができ、信号帯域の巾が広い信号受電素子に適合し
たものを得ることができるという効果を有する。
来に比べて高い電気機械結合係数と大きい圧電定数とを
有する圧電特性に優れた新規な酸化物圧電材料を得るこ
とができる。従って、酸化物圧電材料の用途範囲の拡大
を図ることができる。また、Ｌａ2 Ｏ3 、ＭｎＯ2 、Ｎ
ｂ2 Ｏ5 、Ｃｒ2 Ｏ3 及びＴａ2 Ｏ5 の各添加物のいず
れか１つを添加すれば、圧電材料の圧電特性をより向上
させることが可能である。特に、ＭｎＯ2 を添加した場
合には、圧電特性を低下させずに機械的品質係数を高め
ことができ、信号帯域の巾が広い信号受電素子に適合し
たものを得ることができるという効果を有する。
【図１】本発明の組成範囲を表したｘＰｂ（Ｙ2/3 Ｗ
1/3 ）Ｏ3 −ｙＰｂＺｒＯ3 −ｚＰｂＴｉＯ3 ３元系図
1/3 ）Ｏ3 −ｙＰｂＺｒＯ3 −ｚＰｂＴｉＯ3 ３元系図
【図２】本発明の実施例試片のＰｂ（Ｙ2/3 Ｗ1/3 ）Ｏ
3 固溶量に伴う種々の圧電特性の変化を示しグラフ
3 固溶量に伴う種々の圧電特性の変化を示しグラフ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−169780（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−172825（ＪＰ，Ａ) 特公 平４−38710（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (2)
- 【請求項１】ｘＰｂ（Ｙ2/3 Ｗ1/3 ）Ｏ3 −ｙＰｂＺｒ
Ｏ3 −ｚＰｂＴｉＯ 3 系を基本組成とし、 0.01≦ｘ≦0.20 0.215 ≦ｙ，ｚ≦0.764 （但し、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１） の組成範囲を持つ酸化物圧電材料。 - 【請求項２】添加物として、Ｌａ2 Ｏ3 、ＭｎＯ2 、Ｎ
ｂ2 Ｏ5 、Ｃｒ2 Ｏ 3 及びＴａ2 Ｏ5 のうちのいずれか
一つを0.1 〜1.0 重量％含有した請求項１記載の酸化物
圧電材料。
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|---|---|---|---|
| KR1019930003009A KR950014290B1 (ko) | 1993-03-02 | 1993-03-02 | 산화물 압전재료 |
| KR3009/1993 | 1993-03-02 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0710638A JPH0710638A (ja) | 1995-01-13 |
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-
1993
- 1993-03-02 KR KR1019930003009A patent/KR950014290B1/ko not_active IP Right Cessation
-
1994
- 1994-03-02 JP JP6032414A patent/JP2627480B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR950014290B1 (ko) | 1995-11-24 |
| JPH0710638A (ja) | 1995-01-13 |
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