JP4424177B2 - 圧電磁器および圧電素子 - Google Patents
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(化1)
Pb a [(Zn 1/3 Nb 2/3 ) x Ti y Zr z ]O 3
(化1において、a,x,y,zは、0.96≦a≦1.03、x+y+z=1、0.05≦x≦0.15、0.25≦y≦0.5、0.35≦z≦0.6をそれぞれ満たす範囲内の値である。)
(化2)
(Pb a-b Me b )[(Zn 1/3 Nb 2/3 ) x Ti y Zr z ]O 3
(化2において、a,b,x,y,zは、0.96≦a≦1.03、0<b≦0.1、x+y+z=1、0.05≦x≦0.15、0.25≦y≦0.5、0.35≦z≦0.6をそれぞれ満たす範囲内の値である。Meは、ストロンチウム(Sr),カルシウム(Ca)およびバリウム(Ba)からなる群のうちの少なくとも1種を表す。)
(化3)
Pba (Tiy Zrz )O3
(化3において、a,y,zは、0.96≦a≦1.03、y+z=1、0.1≦y≦0.8、0.2≦z≦0.9をそれぞれ満たす範囲内の値である。酸素の組成は化学量論的に求めたものであり、化学量論組成からずれていてもよい。)
Pba [(Zn1/3 Nb2/3 )x Tiy Zrz ]O3
(化4において、a,x,y,zは、0.96≦a≦1.03、x+y+z=1、0.05≦x≦0.15、0.25≦y≦0.5、0.35≦z≦0.6をそれぞれ満たす範囲内の値である。酸素の組成は化学量論的に求めたものであり、化学量論組成からずれていてもよい。)
(Pba-b Meb )[(Zn1/3 Nb2/3 )x Tiy Zrz ]O3
(化5において、a,b,x,y,zは、0.96≦a≦1.03、0<b≦0.1、x+y+z=1、0.05≦x≦0.15、0.25≦y≦0.5、0.35≦z≦0.6をそれぞれ満たす範囲内の値である。Meは、ストロンチウム,カルシウムおよびバリウムからなる群のうちの少なくとも1種を表す。酸素の組成は化学量論的に求めたものであり、化学量論組成からずれていてもよい。)
化6に示した組成物を主成分とし、第1副成分としてユウロピウムを含む圧電磁器を作製した。まず、主成分の原料として酸化鉛粉末,炭酸ストロンチウム粉末,酸化チタン粉末,酸化ジルコニウム粉末,酸化亜鉛粉末および酸化ニオブ粉末を用意し、化6に示した組成となるように秤量した。また、第1副成分の原料として酸化ユウロピウム粉末を用意し、酸化物(Eu2 O3 )に換算した主成分に対する割合を実施例1−1〜1−6で表1に示したように変化させて秤量した。更に、第2副成分の原料として酸化タンタル粉末を用意し、酸化物(Ta2 O5 )に換算した主成分に対する割合が0.2質量%となるように秤量した。
(Pb0.995-0.03Sr0.03)[(Zn1/3 Nb2/3 )0.1 Ti0.43Zr0.47]O3
化7に示した組成物を主成分としたことを除き、実施例1−3と同様にして圧電磁器を作製した。その際、実施例1−7〜1−9で、主成分の組成aを表2に示したように変化させた。実施例1−7〜1−9の圧電磁器についても、実施例1−3と同様にして、100℃における電気抵抗IRおよび径方向振動の電気機械結合係数krを測定した。それらの結果を表2に示す。なお、電気抵抗は表1に示した比較例1−1に対する相対値で表している。
(Pba-0.03Sr0.03)[(Zn1/3 Nb2/3 )0.1 Ti0.43Zr0.47]O3
実施例1−10〜1−13では化8に示した組成物を主成分とし、実施例1−14,1−15では化9に示した組成物を主成分としたことを除き、実施例1−3と同様にして圧電磁器を作製した。その際、実施例1−10〜1−13では主成分の組成bを表3に示したように変化させ、実施例1−14,1−15では主成分の組成Meを表4に示したように変化させた。なお、カルシウムの原料には炭酸カルシウム粉末を用い、バリウムの原料には炭酸バリウム粉末を用いた。実施例1−10〜1−15の圧電磁器についても、実施例1−3と同様にして、100℃における電気抵抗IRおよび径方向振動の電気機械結合係数krを測定した。それらの結果を表3,4に示す。なお、電気抵抗は表1に示した比較例1−1に対する相対値で表している。
(Pb0.995-b Srb )[(Zn1/3 Nb2/3 )0.1 Ti0.43Zr0.47]O3
(Pb0.995-0.03Me0.03)[(Zn1/3 Nb2/3 )0.1 Ti0.43Zr0.47]O3
化10に示した組成物を主成分としたことを除き、実施例1−3と同様にして圧電磁器を作製した。その際、実施例1−16〜1−21で主成分の組成x,y,zを表5に示したように変化させた。実施例1−16〜1−21の圧電磁器についても、実施例1−3と同様にして、100℃における電気抵抗IRおよび径方向振動の電気機械結合係数krを測定した。それらの結果を表5に示す。なお、電気抵抗は表1に示した比較例1−1に対する相対値で表している。
(Pb0.995-0.03Sr0.03)[(Zn1/3 Nb2/3 )x Tiy Zrz ]O3
実施例1−22〜1−26では第2副成分であるタンタルの含有量を変化させ、実施例1−27〜1−31では第2副成分の種類および含有量を変化させたことを除き、実施例1−3と同様にして圧電磁器を作製した。すなわち、化6に示した組成物を主成分とし、第1副成分としてユウロピウムを酸化物(Eu2 O3 )に換算した主成分に対する割合で0.1質量%添加した。その際、実施例1−22〜1−26では主成分に対するタンタルの含有量を酸化物(T2 O5 )に換算して表6に示したように変化させ、実施例1−27〜1−31では第2副成分の種類および主成分に対する含有量を酸化物(Sb2 O5 ,Nb2 O5 ,WO3 )に換算して表7に示したように変化させた。なお、アンチモンの原料には酸化アンチモン粉末を用い、ニオブの原料には酸化ニオブ粉末を用い、タングステンの原料には酸化タングステン粉末を用いた。表7では第2副成分の種類を酸化物で表示している。
第1副成分としてユウロピウムに代えてマグネシウムを添加したことを除き、他は実施例1−1〜1−6と同様にして圧電磁器を作製した。すなわち、化11に示した組成物を主成分とし、第2副成分としてタンタルを酸化物(Ta2 O5 )に換算した主成分に対する割合で0.2質量%添加した。なお、マグネシウムの原料には炭酸マグネシウム粉末を用い、マグネシウムの酸化物(MgO)に換算した主成分に対する割合は実施例2−1〜2−5で表8に示したように変化させた。
(Pb0.995-0.03Sr0.03)[(Zn1/3 Nb2/3 )0.1 Ti0.43Zr0.47]O3
実施例2−6〜2−8として、化12に示した組成物を主成分としたことを除き、実施例2−2と同様にして圧電磁器を作製した。その際、実施例2−6〜2−8で、主成分の組成aを表9に示したように変化させた。
(Pba-0.03Sr0.03)[(Zn1/3 Nb2/3 )0.1 Ti0.43Zr0.47]O3
(Pb0.995-b Srb )[(Zn1/3 Nb2/3 )0.1 Ti0.43Zr0.47]O3
(Pb0.995-0.03Me0.03)[(Zn1/3 Nb2/3 )0.1 Ti0.43Zr0.47]O3
(Pb0.995-0.03Sr0.03)[(Zn1/3 Nb2/3 )x Tiy Zrz ]O3
実施例2−22〜2−26では第2副成分であるタンタルの含有量を変化させ、実施例2−27〜2−31では第2副成分の種類および含有量を変化させたことを除き、実施例2−2と同様にして圧電磁器を作製した。すなわち、化11に示した組成物を主成分とし、第1副成分としてマグネシウムを酸化物(MgO)に換算した主成分に対する割合で0.024質量%添加した。その際、実施例2−22〜2−26では主成分に対するタンタルの含有量を酸化物(T2 O5 )に換算して表13に示したように変化させ、実施例2−27〜2−31では第2副成分の種類および主成分に対する含有量を酸化物(Sb2 O5 ,Nb2 O5 ,WO3 )に換算して表14に示したように変化させた。なお、表14では第2副成分の種類を酸化物で表示している。
第1副成分としてユウロピウムに代えてハフニウムを添加したことを除き、他は実施例1−1〜1−6と同様にして圧電磁器を作製した。すなわち、化16に示した組成物を主成分とし、第2副成分としてタンタルを酸化物(Ta2 O5 )に換算した主成分に対する割合で0.2質量%添加した。なお、ハフニウムの原料には酸化ハフニウム粉末を用い、ハフニウムの酸化物(HfO2 )に換算した主成分に対する割合は実施例3−1〜3−6で表15に示したように変化させた。
(Pb0.995-0.03Sr0.03)[(Zn1/3 Nb2/3 )0.1 Ti0.43Zr0.47]O3
実施例3−7〜3−9として、化17に示した組成物を主成分としたことを除き、実施例3−3と同様にして圧電磁器を作製した。その際、実施例3−7〜3−9で、主成分の組成aを表16に示したように変化させた。
(Pba-0.03Sr0.03)[(Zn1/3 Nb2/3 )0.1 Ti0.43Zr0.47]O3
(Pb0.995-b Srb )[(Zn1/3 Nb2/3 )0.1 Ti0.43Zr0.47]O3
(Pb0.995-0.03Me0.03)[(Zn1/3 Nb2/3 )0.1 Ti0.43Zr0.47]O3
(Pb0.995-0.03Sr0.03)[(Zn1/3 Nb2/3 )x Tiy Zrz ]O3
実施例3−23〜3−27では第2副成分であるタンタルの含有量を変化させ、実施例3−28〜3−32では第2副成分の種類および含有量を変化させたことを除き、実施例3−3と同様にして圧電磁器を作製した。すなわち、化16に示した組成物を主成分とし、第1副成分としてハフニウムを酸化物(HfO2 )に換算した主成分に対する割合で0.1質量%添加した。その際、実施例3−23〜3−27では主成分に対するタンタルの含有量を酸化物(T2 O5 )に換算して表20に示したように変化させ、実施例3−28〜3−32では第2副成分の種類および主成分に対する含有量を酸化物(Sb2 O5 ,Nb2 O5 ,WO3 )に換算して表21に示したように変化させた。なお、表21では第2副成分の種類を酸化物で表示している。
第1副成分としてユウロピウムに代えてイットリウムを添加したことを除き、他は実施例1−1〜1−6と同様にして圧電磁器を作製した。すなわち、化21に示した組成物を主成分とし、第2副成分としてタンタルを酸化物(Ta2 O5 )に換算した主成分に対する割合で0.2質量%添加した。なお、イットリウムの原料には酸化イットリウム粉末を用い、イットリウムの酸化物(Y2 O3 )に換算した主成分に対する割合は実施例4−1〜4−6で表22に示したように変化させた。
(Pb0.995-0.03Sr0.03)[(Zn1/3 Nb2/3 )0.1 Ti0.43Zr0.47]O3
実施例4−7〜4−9として、化22に示した組成物を主成分としたことを除き、実施例4−3と同様にして圧電磁器を作製した。その際、実施例4−7〜4−9で、主成分の組成aを表23に示したように変化させた。
(Pba-0.03Sr0.03)[(Zn1/3 Nb2/3 )0.1 Ti0.43Zr0.47]O3
(Pb0.995-b Srb )[(Zn1/3 Nb2/3 )0.1 Ti0.43Zr0.47]O3
(Pb0.995-0.03Me0.03)[(Zn1/3 Nb2/3 )0.1 Ti0.43Zr0.47]O3
(Pb0.995-0.03Sr0.03)[(Zn1/3 Nb2/3 )x Tiy Zrz ]O3
実施例4−22〜4−26では第2副成分であるタンタルの含有量を変化させ、実施例4−27〜4−31では第2副成分の種類および含有量を変化させたことを除き、実施例4−3と同様にして圧電磁器を作製した。すなわち、化21に示した組成物を主成分とし、第1副成分としてイットリウムを酸化物(Y2 O3 )に換算した主成分に対する割合で0.1質量%添加した。その際、実施例4−22〜4−26では主成分に対するタンタルの含有量を酸化物(T2 O5 )に換算して表27に示したように変化させ、実施例4−27〜4−31では第2副成分の種類および主成分に対する含有量を酸化物(Sb2 O5 ,Nb2 O5 ,WO3 )に換算して表28に示したように変化させた。なお、表28では第2副成分の種類を酸化物で表示している。
第1副成分としてユウロピウムに代えてアルミニウムを添加したことを除き、他は実施例1−1〜1−6と同様にして圧電磁器を作製した。すなわち、化26に示した組成物を主成分とし、第2副成分としてタンタルを酸化物(Ta2 O5 )に換算した主成分に対する割合で0.2質量%添加した。なお、アルミニウムの原料には酸化アルミニウム粉末を用い、アルミニウムの酸化物(Al2 O3 )に換算した主成分に対する割合は実施例5−1〜5−3で表29に示したように変化させた。
(Pb0.995-0.03Sr0.03)[(Zn1/3 Nb2/3 )0.1 Ti0.43Zr0.47]O3
実施例5−4〜5−6として、化27に示した組成物を主成分としたことを除き、実施例5−2と同様にして圧電磁器を作製した。その際、実施例5−4〜5−6で、主成分の組成aを表30に示したように変化させた。
(Pba-0.03Sr0.03)[(Zn1/3 Nb2/3 )0.1 Ti0.43Zr0.47]O3
(Pb0.995-b Srb )[(Zn1/3 Nb2/3 )0.1 Ti0.43Zr0.47]O3
(Pb0.995-0.03Me0.03)[(Zn1/3 Nb2/3 )0.1 Ti0.43Zr0.47]O3
(Pb0.995-0.03Sr0.03)[(Zn1/3 Nb2/3 )x Tiy Zrz ]O3
実施例5−19〜5−23では第2副成分であるタンタルの含有量を変化させ、実施例5−24〜5−28では第2副成分の種類および含有量を変化させたことを除き、実施例5−2と同様にして圧電磁器を作製した。すなわち、化26に示した組成物を主成分とし、第1副成分としてアルミニウムを酸化物(Al2 O3 )に換算した主成分に対する割合で0.1質量%添加した。その際、実施例5−19〜5−23では主成分に対するタンタルの含有量を酸化物(T2 O5 )に換算して表34に示したように変化させ、実施例5−24〜5−28では第2副成分の種類および主成分に対する含有量を酸化物(Sb2 O5 ,Nb2 O5 ,WO3 )に換算して表35に示したように変化させた。なお、表35では第2副成分の種類を酸化物で表示している。
Claims (7)
- 化1または化2で表される組成物を主成分として含有し、
第1副成分として、ユウロピウム(Eu),マグネシウム(Mg),ハフニウム(Hf),およびイットリウム(Y)からなる群のうちの少なくとも1種を含み、
第2副成分として、タンタル(Ta),アンチモン(Sb),ニオブ(Nb)およびタングステン(W)からなる群のうちの少なくとも1種を、酸化物(Ta 2 O 5 ,Sb 2 O 3 ,Nb 2 O 5 ,WO 3 )に換算して、前記主成分に対してそれぞれ1.0質量%以下の範囲内で含有する
ことを特徴とする圧電磁器。
(化1)
Pb a [(Zn 1/3 Nb 2/3 ) x Ti y Zr z ]O 3
(化1において、a,x,y,zは、0.96≦a≦1.03、x+y+z=1、0.05≦x≦0.15、0.25≦y≦0.5、0.35≦z≦0.6をそれぞれ満たす範囲内の値である。)
(化2)
(Pb a-b Me b )[(Zn 1/3 Nb 2/3 ) x Ti y Zr z ]O 3
(化2において、a,b,x,y,zは、0.96≦a≦1.03、0<b≦0.1、x+y+z=1、0.05≦x≦0.15、0.25≦y≦0.5、0.35≦z≦0.6をそれぞれ満たす範囲内の値である。Meは、ストロンチウム(Sr),カルシウム(Ca)およびバリウム(Ba)からなる群のうちの少なくとも1種を表す。) - 前記主成分に対する前記第1副成分の含有量は、酸化物(Eu2 O3 ,MgO,HfO2 ,Y2 O 3 )に換算して、それぞれ1質量%以下の範囲内である
ことを特徴とする請求項1記載の圧電磁器。 - 前記第1副成分として、ユウロピウムを含む
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の圧電磁器。 - 前記第2副成分として、アンチモン、ニオブおよびタングステンからなる群のうちの少なくとも1種を含む
ことを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の圧電磁器。 - 請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の圧電磁器を用いたことを特徴とする圧電素子。
- 前記圧電磁器よりなる複数の圧電層と、この圧電層の間に挿入された複数の内部電極とを備えたことを特徴とする請求項5記載の圧電素子。
- 前記内部電極は銅(Cu)を含むことを特徴とする請求項6記載の圧電素子。
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