DE112018001754T5 - Piezoelektrische zusammensetzung und piezoelektrisches element - Google Patents

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Abstract

Eine piezoelektrische Zusammensetzung mit einem Kalium und Niob einschließenden komplexen Oxid, wobei das komplexe Oxid eine erste Phase, angegeben durch eine Zusammensetzungsformel KNbO, und eine oder zwei Phasen, ausgewählt aus der durch eine Zusammensetzungsformel KNbOangegebenen zweiten Phase und einer durch eine Zusammensetzungsformel KNbOangegebenen dritten Phase, aufweist.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine piezoelektrische Zusammensetzung und ein diese beinhaltendes piezoelektrisches Element.
  • Die piezoelektrische Zusammensetzung hat auf Basis einer spontanen Polarisierung infolge der Auswirkung einer elektrischen Ladung in Kristallen den Effekt (einen piezoelektrischen Effekt) der Erzeugung von elektrischer Ladung auf der Oberfläche infolge der Aufnahme von externem Stress und der Wirkung (eines umgekehrten piezoelektrischen Effekts) der Erzeugung von Verzerrung durch die Anlegung eines externen elektrischen Felds.
  • Piezoelektrische Elemente, auf die solche piezoelektrischen Zusammensetzungen, die zur wechselseitigen Umwandlung von mechanischer Verschiebung und elektrischer Verschiebung fähig sind, aufgebracht werden, werden weithin auf verschiedenen Gebieten eingesetzt. Zum Beispiel kann ein Aktuator als das piezoelektrische Element unter Nutzung des umgekehrten piezoelektrischen Effekts in Bezug auf eine angelegte Spannung eine winzige Verschiebung mit einer hohen Präzision vorsehen und hat eine schnelle Ansprechgeschwindigkeit. Deshalb kann der Aktuator z. B. zum Steuern einer optischen Systemkomponente, eines HDD-Kopfes, eines Tintenstrahldruckerkopfes und eines Kraftstoffeinspritzventils verwendet werden.
  • Es wird ebenfalls als ein Sensor zum Ablesen einer winzigen Kraft oder des Verformungsgrads unter Nutzung des piezoelektrischen Effekts verwendet. Darüber hinaus, da die piezoelektrische Zusammensetzung eine exzellente Ansprechbarkeit besitzt, kann die Resonanz auch durch Anregen der piezoelektrischen Zusammensetzung selbst oder eines elastischen Körpers, der mit der piezoelektrischen Zusammensetzung verbunden ist, durch Anlegen eines elektrischen Wechselfelds (AC) bewirkt werden. Aus diesem Grund wird es auch als ein piezoelektrischer Transformator, ein Ultraschallmotor, etc. verwendet.
  • Im Allgemeinen ist die piezoelektrische Zusammensetzung aus einer polykristallinen Substanz zusammengesetzt und wird durch Unterwerfen eines Polungsprozesses bei der gebrannten ferroelektrischen Zusammensetzung erhalten. In der ferroelektrischen Zusammensetzung ist nach dem Brennen die Richtung der spontanen Polarisierung in jedem Kristall zufällig. Und die ferroelektrische Zusammensetzung als Ganzes hat keine Vorspannung der elektrischen Ladung und zeigt keinen piezoelektrischen Effekt oder keinen umgekehrten piezoelektrischen Effekt. Daher wird durch Anlegen eines elektrischen DC-Felds, das höher als das elektrische Koerzitivfeld ist, an der gebrannten ferroelektrischen Zusammensetzung eine Polungsprozess genannte Operation durchgeführt, wobei die Richtung der spontanen Polarisierung in einer bestimmten Richtung ausgerichtet wird. Die ferroelektrische Zusammensetzung kann nach dem Polungsprozess Eigenschaften wie die piezoelektrische Zusammensetzung zeigen.
  • Als die piezoelektrische Zusammensetzung wird häufig eine piezoelektrische Zusammensetzung auf Bleibasis, die sich aus Bleizirkonat (PbZrO3) und Bleititanat (PbTiO3) zusammensetzt, verwendet. Allerdings enthält die piezoelektrische Zusammensetzung auf Bleibasis etwa 60 bis 70 Gew.-% Bleioxid (PbO) mit einem niedrigen Schmelzpunkt, und Bleioxid verflüchtigt sich leicht während des Brennens. Daher ist es eine extrem wichtige Aufgabe, eine bleifreie piezoelektrische Zusammensetzung vom Standpunkt der Umweltbelastung aus gesehen zu erhalten.
  • Die Erforschung einer Verbindung auf Kaliumniobatbasis als eine umweltfreundliche bleifreie piezoelektrische Zusammensetzung hat Fortschritte gemacht. Unter den bleifreien piezoelektrischen Zusammensetzungen ist bekannt, dass diese Verbindung auf Kaliumniobatbasis eine relative hohe Curie-Temperatur hat und einen großen piezoelektrischen Effekt und einen großen umgekehrten piezoelektrischen Effekt zeigt. Zum Beispiel offenbart das folgende Nicht-Patent-Dokument 1 eine durch die Zusammensetzungsformel KNbO3 angegebene piezoelektrische Zusammensetzung.
  • Nicht-Patent-Dokument 1: S. Sato, et al, „Excess Potassium and Microstructure Control for Producing Dense KNbO3 Ceramics“, Transactions of the Materials Research Society of Japan, 37 [1] 65-68 (2012).
  • KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Das oben genannte Nicht-Patent Dokument 1 beschreibt, dass Hohlräume, die aus der Verflüchtigung von Kalium zum Zeitpunkt des Brennens resultieren, in einem gesinterten Körper von KNbO3 vorhanden sind, der unter Verwendung von Rohmaterialien mit einem stöchiometrischen Verhältnis hergestellt wurde, und dessen Dichte vermindert ist. Deshalb wird in dem obenstehenden Nicht-Patent-Dokument 1 die Dichte durch Einstellen der Zusammensetzung, so dass sie Kalium über das stöchiometrische Verhältnis hinaus einschließt, verbessert.
  • Jedoch ist es gemäß dem in dem obenstehenden Nicht-Patent-Dokument 1 offenbarten Verfahren schwierig, die Verflüchtigungsmenge von Kalium zu steuern, obgleich die Dichte verbessert ist, und es ist schwierig, die Zielzusammensetzung zu erhalten. Mit einer Zusammensetzung mit einem Überschuss an Kalium besteht das Problem, dass Kaliumverbindungen in KNbO3 nach dem Sintern zurückbleiben und diese ein Zerfließen zeigen.
  • Andererseits, wenn Hohlräume zwischen Kristallkörnern existieren, gab es die Probleme, dass die Resistivität der piezoelektrischen Zusammensetzung herabgesetzt wird, ein Polungsprozess nur ungenügend durchgeführt werden kann und die piezoelektrischen Eigenschaften der piezoelektrischen Zusammensetzung nicht maximal zur Geltung gebracht werden können.
  • Die Erfindung ist in Anbetracht solcher Umstände bewerkstelligt worden, und ein Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung einer piezoelektrischen Zusammensetzung mit einer exzellenten Resistivität und eines piezoelektrischen Elements, welches die piezoelektrische Zusammensetzung einschließt.
  • KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Um das oben genannte Ziel zu erreichen, ist eine piezoelektrische Zusammensetzung der Erfindung
    • [1] eine piezoelektrische Zusammensetzung mit einem Kalium und Niob einschließenden komplexen Oxid, wobei das komplexe Oxid Folgendes aufweist:
      • eine durch die Zusammensetzungsformel KNbO3 angegebene erste Phase; und
      • eine oder zwei Phasen, ausgewählt aus einer durch die Zusammensetzungsformel K4Nb6O17 angegebenen zweiten Phase und einer durch die Zusammensetzungsformel KNb3O8 angegebenen dritten Phase.
    • [2] Die piezoelektrische Zusammensetzung gemäß [1], wobei x und y 0 < x + y < 10,0% genügen, wenn ein Volumen der zweiten Phase und ein Volumen der dritten Phase bezüglich eines Volumens der ersten Phase x % beziehungsweise y % ist.
    • [3] Die piezoelektrische Zusammensetzung gemäß [2], wobei x und y x > y genügen.
    • [4] Die piezoelektrische Zusammensetzung gemäß einem Beliebigen von [1] bis [3], wobei die piezoelektrische Zusammensetzung eines oder mehrere, ausgewählt aus Übergangsmetallelementen, einschließt.
    • [5] Ein piezoelektrisches Element, welches die piezoelektrische Zusammensetzung gemäß einem Beliebigen von [1] bis [4] einschließt.
  • Es ist möglich, eine piezoelektrische Zusammensetzung mit einer exzellenten Resistivität und ein die piezoelektrische Zusammensetzung einschließendes piezoelektrisches Element bereitzustellen, da die piezoelektrische Zusammensetzung gemäß der Erfindung die oben genannten Eigenschaften besitzt.
  • Figurenliste
    • Die 1 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines Beispiels eines piezoelektrischen Elements gemäß der Ausführungsform.
    • Die 2 ist eine schematische Querschnittsansicht eines weiteren Beispiels des piezoelektrischen Elements gemäß der Ausführungsform.
    • Die 3(a) ist ein Röntgenbeugungsdiagramm einer Probe gemäß einem Beispiel der Erfindung, und die 3 (b) ist ein Röntgenbeugungsdiagramm einer Probe gemäß einem Vergleichsbeispiel der Erfindung.
  • Im Folgenden wird die Erfindung im Detail auf Basis von spezifischen Ausführungsformen in der folgenden Reihenfolge beschrieben.
    1. 1. Piezoelektrisches Element
      • 1.1 Piezoelektrische Zusammensetzung
    2. 2. Verfahren zur Herstellung eines piezoelektrischen Elements
    3. 3. Wirkungen in der Ausführungsform
    4. 4. Modifizierte Ausführungsformen
  • (Piezoelektrisches Element)
  • Zuerst wird ein piezoelektrisches Element, auf welches die piezoelektrische Zusammensetzung gemäß der Ausführungsform aufgebracht wird, beschrieben. Das piezoelektrische Element unterliegt keiner speziellen Beschränkung, solange es sich um ein Element handelt, auf welches die piezoelektrische Zusammensetzung gemäß der Ausführungsform aufgebracht werden kann. In der Ausführungsform werden ein piezoelektrischer Transformator, ein Dünnfilm-Sensor und ein piezoelektrischer Ultraschallmotor, etc. beispielhaft veranschaulicht.
  • Das in der 1 gezeigte piezoelektrische Element 5 schließt ein plattenförmiges piezoelektrisches Teil 1 und ein Elektrodenpaar 2 und 3 ein, die auf einem Paar von gegenüber liegenden Oberflächen 1a und 1b ausgebildet jeweils sind, die beide Hauptoberflächen des piezoelektrischen Teils 1 sind. Das piezoelektrische Teil 1 schließt die piezoelektrische Zusammensetzung gemäß der Ausführungsform ein. Details der piezoelektrischen Zusammensetzung werden später beschrieben. Das leitfähige Material, das in den Elektroden 2, 3 eingeschlossen ist, unterliegt keiner speziellen Beschränkung und kann beliebig entsprechend den gewünschten Eigenschaften, der Verwendung, etc. bestimmt werden. Gold (Au), Silber (Ag), Palladium (Pd), etc. werden in der Ausführungsform als Beispiele angegeben.
  • Obwohl das piezoelektrische Teil 1 eine rechteckige parallelflache Gestalt in der 1 hat, unterliegt die Gestalt des piezoelektrischen Teils 1 keiner speziellen Beschränkung und kann beliebig entsprechend den gewünschten Eigenschaften, der Verwendung, etc. vorgesehen werden. Des Weiteren unterliegt die Größe des piezoelektrischen Teils 1 keiner speziellen Beschränkung und kann beliebig entsprechend den gewünschten Eigenschaften, der Verwendung, etc. vorgesehen werden.
  • Das piezoelektrische Teil 1 ist in einer vorbestimmten Richtung gepolt. Zum Beispiel ist dieses in dem in der 1 gezeigten piezoelektrischen Element 5 in der Richtung der Dicke des piezoelektrischen Teils 1 polarisiert, das heißt, es ist in der Richtung polarisiert, in der die Elektroden 2 und 3 gegenüberliegend sind. Beispielsweise ist eine externe Stromversorgung (nicht gezeigt) elektrisch mit den Elektroden 2, 3 durch Drähte oder dergleichen (nicht gezeigt) verbunden, und eine vorbestimmte Spannung wird an das piezoelektrische Teil 1 mittels der Elektroden 2, 3 angelegt. Wenn Spannung angelegt wird, wird eine elektrische Verschiebung in eine mechanische Verschiebung durch den umgekehrten piezoelektrischen Effekt in dem piezoelektrischen Teil 1 umgewandelt, und das piezoelektrische Teil 1 kann seitlich in seitlicher Richtung vibrieren.
  • (Piezoelektrische Zusammensetzung)
  • Die piezoelektrische Zusammensetzung gemäß der Ausführungsform schließt das komplexe Oxid, welches Kalium (K) und Niob (Nb) einschließt, als Hauptkomponente ein. Gemäß der Ausführungsform ist die Hauptkomponente 90 Mol-% oder mehr in Bezug auf 100 Mol-% der piezoelektrischen Zusammensetzung.
  • Das oben genannte komplexe Oxid hat eine erste Phase, die durch die Zusammensetzungsformel KNbO3 wiedergegeben ist. KNbO3 ist ein komplexes Oxid mit einer Perowskitstruktur. Die Perowskitstruktur ist durch eine allgemeine Formel ABO3 angegeben, und BO6-Sauerstoff-Oktaeder, einschließend das B-Stellen-Element und Sauerstoff, bilden ein dreidimensionales Netzwerk, in dem die Spitzen des BO6-Sauerstoff-Oktaeders geteilt werden und die Perowskitstruktur durch Füllen eines A-Stellen-Elements in der interstitiellen Stelle des Netzwerks gebildet wird. Das A-Stellen-Element ist K, und das B-Stellen-element ist Nb in der Ausführungsform.
  • Von KNbO3 ist bekannt, dass K, ein Alkalimetall, zum Zeitpunkt des Brennens des Grünlings leicht zu verdampfen ist. Wenn K verflüchtigt wird, nimmt K von der Zusammensetzung zum Zeitpunkt des Wiegens ab. Als eine Folge davon wird die Menge an Nb in Bezug auf die Menge an K zu groß, wobei das A/B-Verhältnis anzeigt, dass sich das Molverhältnis des A-Stellenelements in Bezug auf das B-Stellenelement verändert und das Gleichgewicht der Zusammensetzung verlorengeht.
  • In diesem Fall kann zur Aufrechterhaltung des Gleichgewichts der Zusammensetzung von KNbO3 eine Phase, in der die Nb-Menge höher ist als das Verhältnis zwischen K und Nb (K:Nb = 1:1) in KNbO3, aus dem Zustand von überschüssigem Nb im Verhältnis zu der Zusammensetzung von KNbO3 gebildet werden.
  • Gemäß der Ausführungsform hat das oben beschriebene komplexe Oxid eine Phase, in der Nb im Überschuss in Bezug auf das Verhältnis von K und Nb in der ersten Phase eingeschlossen ist, zusätzlich zu der oben beschriebenen ersten Phase. Insbesondere hat das oben genannte komplexe Oxid eine zweite Phase, die durch die Zusammensetzungsformel K4Nb6O17 angegeben ist, und/oder eine dritte Phase, die durch die Zusammensetzungsformel KNb3O8 angegeben ist. Das bedeutet, dass das oben genannte komplexe Oxid die zweite Phase und die dritte Phase oder eine beliebige aus der zweiten und der dritten Phase zusätzlich zu der ersten Phase aufweisen kann.
  • Gemäß der Ausführungsform wird in KNbO3 der Hohlraum in der piezoelektrischen Zusammensetzung, der zusammen mit der Verflüchtigung von K erzeugt wird, gefüllt unter Nutzung der Tatsache, dass ein überschüssiges Nb aufgrund der Verflüchtigung von K eine von der ersten Phase (KNbO3) verschiedene Phase bildet. Das bedeutet, das Vorhandensein von zwei oder drei Phasen, einschließlich der oben beschriebenen ersten Phase in der piezoelektrischen Zusammensetzung, erlaubt das Vorhandensein der Kristallkörner, welche die zweite Phase (K4Nb6O17) ausmachen, und/oder der Kristallkörner, welche die dritte Phase (KNb3O8) zwischen den Kristallkörnern ausmachen, welche die erste Phase (KNbO3) ausmachen. Als Folge davon werden Hohlräume, die sich leicht zwischen den Kristallkörnern bilden, welche die erste Phase ausmachen, mit den Kristallkörnern, welche die zweite Phase ausmachen, und/oder den Kristallkörnern, welche die dritte Phase ausmachen, gefüllt, und die Resistivität der piezoelektrischen Zusammensetzung wird verbessert.
  • Ferner ist es bevorzugt, das Verhältnis der zweiten Phase und der dritten Phase bezüglich der ersten Phase innerhalb eines spezifischen Bereichs einzustellen. Gemäß der Ausführungsform genügen, wenn das Volumen der ersten Phase 100% ist, das Volumen der zweiten Phase x% ist und das Volumen der dritten Phase y% ist, „x“ und „y“ vorzugsweise 0 < x + y < 10,0, stärker bevorzugt genügen sie 0,1 ≤ x + y ≤ 6,0, und noch weiter bevorzugt genügen sie 0,2 ≤ x + y ≤ 4,0.
  • Darüber hinaus ist es bevorzugt, dass „x“ und „y“ x > y genügen. Das bedeutet, es ist bevorzugt, dass die zweite Phase (K4Nb6O17) mehr als die dritte Phase (KNb3O8) existiert. Es ist besonders bevorzugt, dass die zweite Phase in einem vorbestimmten Verhältnis vorhanden ist und dass die dritte Phase im Wesentlichen nicht vorhanden ist. Das heißt, es ist besonders bevorzugt, 0 < x < 10,0 zu genügen.
  • Durch Festlegen der Volumenverhältnisse der zweiten Phase und der dritten Phase bezüglich des Volumens der ersten Phase innerhalb des oben erwähnten Bereichs werden die Hohlräume zwischen den Kristallkörnern, die die erste Phase ausmachen, wirksam gefüllt, und die oben beschriebenen Effekte können weiter verstärkt werden.
  • Gemäß der Ausführungsform werden die Volumina der ersten Phase, der zweiten Phase und der dritten Phase aus den Spitzenintensitäten der ersten Phase, der zweiten Phase und der dritten Phase berechnet, die jeweils durch XRD (Röntgenbeugungs-) Messung der piezoelektrischen Zusammensetzung erhalten werden. Insbesondere werden die maximalen Peaks, die durch die erste Phase (KNbO3), die zweite Phase (K4Nb6O17) und die dritte Phase (KNb3O8) angegeben werden, in dem durch XRD-Messung erhaltenen Röntgenbeugungsdiagramm ausgewiesen und dann werden die Spitzenintensität I1 der ersten Phase, die Spitzenintensität I2 der zweiten Phase und die Spitzenintensität I3 der dritten Phase berechnet. Danach wird „x“ aus x = 100 × I2/I1 berechnet, und „y“ wird aus y = 100 × I3/I1 berechnet. Bei der Verwendung von Cu-Kα-Strahlung als eine Röntgenquelle erscheint der maximale Peak der ersten Phase um 2θ = 31° bis 33°, der maximale Peak der zweiten Phase erscheint um 2θ = 9° bis 11° oder 11 bis 13°, und der maximale Peak der dritten Phase erscheint um 2θ = 25° bis 27°.
  • Ferner schließt die piezoelektrische Zusammensetzung gemäß der Ausführungsform vorzugsweise eines oder mehrere, die aus Übergangsmetallelementen (Elementen der Gruppen 3 bis 11 in dem langen Periodensystem) ausgewählt sind, ausgenommen das oben beschriebene Nb, ein. Insbesondere sind Beispiele von anderen Übergangsmetallelementen als die Seltenerdelemente Chrom (Cr), Mangan (Mn), Eisen (Fe), Kobalt (Co), Nickel (Ni), Kupfer (Cu), Wolfram (W), Molybdän (Mo) etc. Beispiele von Seltenerdelementen sind Yttrium (Y), Lanthan (La), Cer (Ce), Praseodym (Pr), Neodym (Nd), Samarium (Sm), Europium (Eu), Gadolinium (Gd), Terbium (Tb), Dysprosium (Dy), Holmium (Ho), Erbium (Er), Thulium (Tm), Ytterbium (Yb), etc.
  • Gemäß der Ausführungsform sind Kupfer (Cu) und Mangan (Mn) als Übergangsmetallelement bevorzugt. Durch Einschließen des Übergangsmetallelements kann die Sinterfähigkeit der piezoelektrischen Zusammensetzung verbessert werden. Als eine Folge davon wird die Resistivität der piezoelektrischen Zusammensetzung verbessert.
  • Der Gehalt des Übergangsmetallelements beträgt hinsichtlich des Elements in Bezug auf 1 Mol (100 Mol-%) des oben genannten komplexen Oxids vorzugsweise 0,1 Mol-% oder mehr und 3,0 Mol-% oder weniger, und stärker bevorzugt 0,1 Mol-% oder mehr und 1,0 Mol-% oder weniger.
  • Solange das Übergangsmetallelement innerhalb des oben genannten Bereichs eingeschlossen ist, unterliegt die Existenzform des Übergangsmetallelements keiner besonderen Beschränkung. Das Übergangsmetallelement kann in den Kristallkörnern, welche die erste Phase bilden, gelöst sein oder kann in Korngrenzen existieren. Wenn diese in Korngrenzen vorhanden sind, können sie eine Verbindung mit anderen Elementen bilden oder sie können eine feste Lösung in Kristallkörnern bilden, die die zweite Phase und/oder dritte Phase bilden. Allerdings ist es nicht bevorzugt, dass diese als eine von der ersten bis dritten Phase verschiedene Phase existieren. Durch Steuern des zeitlichen Ablaufs der Zugabe von Rohmaterial des Übergangsmetallelements in dem Herstellungsschritt der später beschriebenen piezoelektrischen Zusammensetzung kann verhindert werden, dass die das Übergangsmetallelement einschließende Phase sich als eine von der ersten Phase bis zur dritten Phase verschiedene Phase ablagert.
  • Ferner, obgleich die piezoelektrische Zusammensetzung gemäß der Ausführungsform Blei (Pb) als eine Verunreinigung einschließen kann, ist der Gehalt davon vorzugsweise 1 Gew.-% oder weniger, und Pb ist stärker bevorzugt überhaupt nicht eingeschlossen. Vom Standpunkt einer geringen Verschmutzung, der Umweltbeständigkeit und Ökologie ist es möglich, eine Verflüchtigung von Pb zum Zeitpunkt des Brennens zu minimieren, oder es ist möglich, die Freisetzung von Pb in die Umwelt zu minimieren, nachdem eine elektronische Vorrichtung, bei der das piezoelektrische Element, das die piezoelektrische Zusammensetzung der Ausführungsform einschließt, eingebaut wurde, auf dem Markt vertrieben und verkauft wird.
  • Die durchschnittliche Kristallkorngröße der Kristallkörner, welche die piezoelektrische Zusammensetzung gemäß der Ausführungsform einschließen, können vom Standpunkt des Zeigens von piezoelektrischen Eigenschaften und mechanischer Festigkeit reguliert werden. In der Ausführungsform ist es bevorzugt, dass die durchschnittliche Kristallkorngröße zum Beispiel 0,5 µm bis 20 µm beträgt.
  • (Herstellungsverfahren eines piezoelektrischen Elements)
  • Als Nächstes wird ein Beispiel eines Herstellungsverfahrens des piezoelektrischen Elements weiter unten beschrieben.
  • Zuerst wird ein Ausgangsmaterial für die piezoelektrische Zusammensetzung hergestellt. Als ein Ausgangsmaterial für das komplexe Oxid können Verbindungen, die K einschließen, verwendet werden. Beispiele der Verbindungen, die K einschließen, sind Karbonate, Hydrogenkarbonatverbindungen, etc. Als Verbindungen, die Nb einschließen, werden Oxide exemplifiziert.
  • Gemäß der Ausführungsform ist es beim Wiegen der hergestellten Ausgangsmaterialien des komplexen Oxids bevorzugt, das A/B-Verhältnis ABO3, d. h. das Molverhältnis von K mit Bezug auf Nb, auf mehr als 1,00 und weniger als 1,20 einzustellen. Dadurch neigt die zweite Phase und/oder die dritte Phase dazu, leicht gebildet zu werden.
  • Die Methode zum Berechnen des A/B-Verhältnisses unterliegt keiner speziellen Beschränkung, solange es sich um eine allgemein bekannte Methode handelt. Zum Beispiel kann es aus dem Standardwert und der abgewogenen Menge des Rohmaterialpulvers, das verwendet wird, errechnet werden. Es kann auch durch Bestimmen der Zusammensetzung des abgewogenen Rohmaterialpulvers durch eine XRF (eine Röntgenfluoreszenz) berechnet werden.
  • Wenn die piezoelektrische Zusammensetzung ein Übergangsmetallelement einschließt, wird ein Ausgangsmaterial des Übergangsmetallelements hergestellt. Das Ausgangsmaterial des Übergangsmetallelements kann ein Übergangsmetallelement oder eine Verbindung sein, die das Übergangsmetallelement einschließt. Gemäß der Ausführungsform ist ein Oxid, das ein Übergangsmetallelement einschließt, bevorzugt.
  • Nach dem Wiegen der Ausgangsmaterialien des hergestellten komplexen Oxids bei einem vorbestimmten Verhältnis wird das Mischen 5 bis 20 Stunden lang unter Verwendung etwa einer Kugelmühle durchgeführt. Ein Nassmischen oder ein Trockenmischen kann für das Mischen zur Anwendung kommen. Im Fall des Nassmischens wird das gemischte Pulver getrocknet. Anschließend wird das gemischte Pulver oder ein durch Kompaktieren des gemischten Pulvers erhaltener Grünling einer Wärmebehandlung (Kalzinierung) in der Luft bei 750 bis 1050 °C für 1 bis 20 Stunden unterworfen um ein kalziniertes Pulvers des komplexen Oxids zu erhalten.
  • Gemäß der Ausführungsform ist es bevorzugt, weiter eine Nb einschließende Verbindung dem erhaltenen kalzinierten Pulver hinzuzusetzen, um das A/B-Verhältnis einzustellen. Vorzugsweise ist das A/B-Verhältnis nach der Zugabe der Nb einschließenden Verbindung größer als 0,90 und kleiner als 1,00. Dadurch wird die Menge an Nb zu hoch in Bezug auf die Menge von K, und die zweite Phase und/oder die dritte Phase neigt dazu, leicht gebildet zu werden.
  • Die Methode zum Berechnen des A/B-Verhältnisses unterliegt keiner speziellen Beschränkung, solange es sich um eine bekannte Methode handelt. Das gewünschte A/B-Verhältnis kann durch Zusetzen der Nb einschließenden Verbindung erhalten werden, nachdem die Zusammensetzung des kalzinierten Pulvers etwa durch XRF bestimmt wurde und das A/B-Verhältnis berechnet wurde. Das kalzinierte Pulver, zu dem die Nb einschließende Verbindung hinzugesetzt werden kann, kann etwa durch XRF bestimmt werden.
  • Wenn das erhaltene kalzinierte Pulver aggregiert, ist es bevorzugt, das kalzinierte Pulver für eine vorbestimmte Zeit durch Verwenden etwa einer Kugelmühle zu pulverisieren um ein pulverisiertes Pulver zu erhalten. Falls notwendig, werden Ausgangsmaterialien der Übergangsmetallelemente, die in einem vorbestimmten Verhältnis gewogen werden, dem kalzinierten Pulver oder dem pulverisierten Pulver mit einem angepassten A/B-Verhältnis hinzugegeben. Das kalzinierte Pulver oder pulverisierte Pulver wird 5 bis 20 Stunden lang unter Verwendung einer Kugelmühle etc. gemischt, und es wird das Rohmaterialpulver der piezoelektrischen Zusammensetzung erhalten. Das Mischverfahren kann ein Nassmischen oder ein Trockenmischen sein. Bei der Anwendung des Nassmischens wird das gemischte Pulver getrocknet, um ein Rohmaterialpulver der piezoelektrischen Zusammensetzung zu erhalten.
  • Das Verfahren zum Kompaktieren des Rohmaterialpulvers der piezoelektrischen Zusammensetzung unterliegt keiner speziellen Beschränkung und kann in entsprechender Weise je nach der gewünschten Gestalt, Größe, etc. ausgewählt werden. Bei der Durchführung des Pressens werden ein vorbestimmtes Bindemittel und, falls erforderlich, Additive dem Rohmaterialpulver der piezoelektrischen Zusammensetzung hinzugesetzt, und die Mischung wird zu einer vorbestimmten Gestalt ausgebildet zum Erhalt eines Grünlings. Ferner kann der Grünling durch Verwenden eines granulierten Pulvers, das durch Hinzusetzen etwa eines vorbestimmten Bindemittels zu dem Rohmaterialpulver der piezoelektrischen Zusammensetzung und das Granulieren davon erhalten wird, erhalten werden. Falls erforderlich, kann der erhaltene Grünling einer weiteren Druckbehandlung etwa durch CIP unterworfen werden.
  • Eine Bindemittelentfernungsbehandlung wird auf den erhaltenen Grünling angewandt. Als Bindemittelentfernungsbedingung beträgt die Haltetemperatur vorzugsweise 400 °C bis 800 °C, und die Temperaturhaltezeit beträgt vorzugsweise 2 Stunden bis 4 Stunden.
  • Anschließend wird der Grünling nach der Bindemittelentfernungsbehandlung wärmebehandelt (gebrannt). Als Brennbedingungen beträgt die Haltetemperatur vorzugsweise 950 °C bis 1060 °C, die Temperaturhaltezeit beträgt vorzugsweise 2 Stunden bis 4 Stunden, die Temperaturanstiegs- und Kühlungsrate beträgt vorzugsweise etwa 50 °C/Stunde bis 300 °C/Stunde, die Atmosphäre ist vorzugsweise eine sauerstoffhaltige Atmosphäre.
  • Die erhaltene piezoelektrische Zusammensetzung als ein gesinterter Körper wird erforderlichenfalls poliert, eine Elektrodenpaste wird aufgetragen und gebrannt zur Bildung einer Elektrode. Das Verfahren zum Bilden der Elektroden unterliegt keiner speziellen Beschränkung, und Elektroden können durch eine Dampfabscheidung, ein Sputtering, etc. ausgebildet werden.
  • Ein elektrisches Feld von 2 kV/mm bis 5 kV/mm wird an den gesinterten Körper, auf dem die Elektrode geformt wurde, für etwa 5 Minuten bis 1 Stunde in einem Öl bei einer vorbestimmten Temperatur angelegt, um den gesinterten Körper zu polen. Nach dem Polungsprozess wird eine piezoelektrische Zusammensetzung, in der die spontane Polarisierung in einer vorbestimmten Richtung ausgerichtet ist, erhalten.
  • Die piezoelektrische Zusammensetzung nach der Polungsbearbeitung wird zu einer vorbestimmten Größe nach Bedarf verarbeitet zur Ausbildung eines plattenförmigen piezoelektrischen Teils 1. Als Nächstes werden die Elektroden 2 und 3 auf dem piezoelektrischen Teil 1 durch etwa Dampfabscheidung ausgebildet, wodurch das in der 1 gezeigte piezoelektrische Element erhalten wird.
  • (Wirkung in der Ausführungsform)
  • Die piezoelektrische Zusammensetzung gemäß der Ausführungsform schließt ein komplexes Oxid ein, das Kalium (K) and Niob (Nb) einschließt, als eine Hauptkomponente ein. Dieses komplexe Oxid schließt hauptsächlich eine KNbO3-Phase (eine erste Phase) mit einer Perowskitstruktur ein und schließt auch eine zweite Phase und/oder eine dritte Phase, die von der ersten Phase gemäß der Ausführungsform verschieden ist bzw. sind, ein.
  • Solche zweiten und dritten Phasen werden als Phasen ausgebildet, in denen die Menge von Nb im Verhältnis zu der Menge an K größer ist als diejenige der ersten Phase infolge der Verflüchtigung von K während des Brennens. Die zweite Phase schließt K4Nb6O17 ein, und die dritte Phase schließt KNb3O8 ein.
  • Die zweite Phase und/oder die dritte Phase sind so positioniert, um die Hohlräume in der piezoelektrischen Zusammensetzung aufgrund der Verflüchtigung von K zu füllen. Als eine Folge davon können die Hohlräume in der piezoelektrischen Zusammensetzung mit dem zweiten komplexen Oxid und/oder dem dritten komplexen Oxid gefüllt werden, und die Resistivität der piezoelektrischen Zusammensetzung kann erhöht werden.
  • Eine sehr hohe DC-Spannung wird an die piezoelektrische Zusammensetzung nach dem Brennen durch den Polungsprozess angelegt. Daher nimmt der Kriechstrom zu, wenn die Resistivität der piezoelektrischen Zusammensetzung niedrig ist, der Polungsprozess wird unzureichend, und die piezoelektrischen Eigenschaften der piezoelektrischen Zusammensetzung können nicht maximal zur Geltung gebracht werden.
  • Die piezoelektrische Zusammensetzung gemäß der Ausführungsform hat eine ausreichend hohe Resistivität, so dass selbst mit der Anlegung einer hohen Spannung während des Polungsprozesses der Kriechstrom gering ist und der Polungsprozess ausreichend durchgeführt werden kann. Das heißt, die piezoelektrischen Eigenschaften der piezoelektrischen Zusammensetzung können maximal zur Geltung gebracht werden.
  • Solche Effekte können weiter verbessert werden durch Festlegen der Summe des Volumenverhältnisses der zweiten Phase und des Volumenverhältnisses der dritten Phase bezüglich des Volumens der ersten Phase in der piezoelektrischen Zusammensetzung innerhalb eines vorbestimmten Bereichs.
  • Da außerdem die Sinterfähigkeit der piezoelektrischen Zusammensetzung durch Einschließen des Übergangsmetallelements in der piezoelektrischen Zusammensetzung verbessert wird, kann die Resistivität weiter verbessert werden.
  • (Modifizierte Ausführungsformen)
  • In der oben beschriebenen Ausführungsform ist das piezoelektrische Element, in dem das piezoelektrische Teil eine Einzelschicht ist, beschrieben worden, doch es kann ein piezoelektrisches Element mit einer Struktur, in der piezoelektrische Teile laminiert sind, verwendet werden. Ferner kann ein piezoelektrisches Element mit einer Kombination von diesen verwendet werden.
  • Als das piezoelektrische Element mit einer Struktur, in der piezoelektrische Teile laminiert sind, ist zum Beispiel das in der 2 gezeigte piezoelektrische Element 50 exemplifiziert. Dieses piezoelektrische Element 50 schließt ein Laminat 10 ein, in dem mehrere piezoelektrische Schichten 11, die aus der piezoelektrischen Zusammensetzung gemäß der Ausführungsform gemacht sind, und mehrere interne Elektroden 12 abwechselnd laminiert sind. Ein Paar von terminalen Elektroden 21 und 22 ist auf beiden Endteilen des Laminats 10 ausgebildet, um elektrisch mit den internen Elektrodenschichten 12, die abwechselnd innerhalb des Laminats 10 angeordnet sind, verbunden zu sein.
  • Die Dicke pro Schicht (eine Zwischenschichtdicke) der piezoelektrischen Schichten 11 unterliegt keiner speziellen Beschränkung und kann beliebig entsprechend den gewünschten Eigenschaften, der Verwendung etc. eingestellt werden. In der Regel beträgt die Zwischenschichtdicke vorzugsweise etwa 1 µm bis 100 µm. Die Zahl der Schichten der piezoelektrischen Schicht 11 unterliegt keiner speziellen Beschränkung und kann beliebig entsprechend den Eigenschaften, der Verwendung etc. eingestellt werden.
  • Als ein Verfahren zur Herstellung des in der 2 gezeigten piezoelektrischen Elements 50 kann ein bekanntes Verfahren angewandt werden. Zum Beispiel wird ein grüner Chip als das in der 2 gezeigte Laminat 10 hergestellt und gebrannt für den Erhalt des Laminats 10. Danach werden terminale Elektroden auf das Laminat 10 gedruckt oder übertragen und gebrannt. Ein allgemeines Druckverfahren und ein Plattenverfahren (sheet method) jeweils unter Verwendung einer Paste werden als Verfahren zur Herstellung des grünen Chips als Beispiele angegeben. In dem Druckverfahren und dem Plattenverfahren wird ein grüner Chip durch Verwenden einer Paste gebildet, die durch Mischen von Rohmaterialpulvern der oben beschriebenen piezoelektrischen Zusammensetzung und eines Vehikels, in dem ein Bindemittel in einem Lösungsmittel gelöst ist, und Bilden eines Lacks hergestellt wird.
  • Obwohl die Ausführungsform der Erfindung weiter oben beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht auf die obenstehenden Ausführungsformen beschränkt, und es können Modifizierungen in verschiedenen Aspekten innerhalb des Umfangs der Erfindung vorgenommen werden.
  • BEISPIEL
  • Im Folgenden wird die Erfindung ausführlicher unter Verwendung von Beispielen und Vergleichsbeispielen beschrieben. Jedoch ist die Erfindung nicht auf die folgenden Beispiele beschränkt.
  • Zuerst wurden Pulver aus Kaliumhydrogencarbonat (KHCO3) und Pulver aus Nioboxid (Nb2O5) als Ausgangsmaterialien für das komplexe Oxid hergestellt. Pulver aus Kupferoxid (CuO) und Pulver aus Manganoxid (MnO2) wurden ebenfalls als Ausgangsmaterialien für das in der piezoelektrischen Zusammensetzung eingeschlossene Übergangsmetallelement hergestellt.
  • Das hergestellte Ausgangsmaterial des komplexen Oxids wurde gewogen, so dass das A/B-Verhältnis den in der Spalte A/B (1) in der Tabelle 1 gezeigten Wert hat, und es wurde das Ausgangsmaterial des Übergangsmetallelements gewogen. Gemäß den Beispielen 1 bis 17 und den Vergleichsbeispielen 1, 2 und 4 wurden die gewogenen Pulver von KHCO3 und Nb2O5 durch eine Kugelmühle 16 Stunden lang gemischt und dann bei 120 °C getrocknet für den Erhalt eines gemischten Pulvers. Gemäß Vergleichsbeispiel 3 wurden die gewogenen Pulver von KHCO3, Nb2O5 und CuO durch eine Kugelmühle 16 Stunden lang gemischt und dann bei 120 °C getrocknet für den Erhalt eines gemischten Pulvers.
  • Das erhaltene gemischte Pulver wurde gepresst, um das gemischte Pulver zu kompaktieren, bei 1000 °C 4 Stunden lang kalziniert, und es wurde ein kalziniertes Pulver des komplexen Oxids erhalten. Anschließend wurde Nb2O5 diesem kalzinierten Pulver hinzugegeben, so dass das A/B-Verhältnis davon der in der Spalte A/B (2) in der Tabelle 1 gezeigte Wert wird, und das Pulver wurde durch eine Kugelmühle 16 Stunden lang pulverisiert. Dadurch wurde das pulverisierte Pulver erhalten.
  • In den Beispielen 1 bis 11 und den Vergleichsbeispielen 1 bis 3 wurde das erhaltene pulverisierte Pulver als das Rohmaterialpulver der piezoelektrischen Zusammensetzung verwendet. In den Beispielen 12 bis 17 und im Vergleichsbeispiel 4 wurde jedes Pulver von gewogenem CuO und MnO2 dem erhaltenen pulverisierten Pulver hinzugegeben, in einer Kugelmühle 3 Stunden lang gemischt und dann bei 100 °C getrocknet, und es wurde das Rohmaterialpulver der piezoelektrischen Zusammensetzung erhalten.
  • PVA als ein Bindemittel wurde dem Rohmaterialpulver der erhaltenen piezoelektrischen Zusammensetzung hinzugegeben und durch ein allgemein bekanntes Verfahren granuliert. Als Nächstes wurde das erhaltene granulierte Pulver durch eine Pressmaschine unter einer Last von 5,0 MPa gepresst, und es wurde ein plattenförmiger Grünling erhalten.
  • Der so erhaltene plattenförmige Grünling wurde einer Bindemittel-Entfernungsbehandlung bei 550 °C 3 Stunden lang unterworfen. Der Grünling wurde nach der Bindemittel-Entfernungsbehandlung unter Luft bei 1050 °C 3 Stunden lang gebrannt, und es wurde eine piezoelektrische Zusammensetzung (ein gesinterter Körper) erhalten.
  • Der erhaltene gesinterte Körper wurde poliert, um eine parallele Plattenform mit einer Dicke von 1,0 mm zu erhalten, Silberpaste wurde auf beide Seiten des parallelen plattenförmigen gesinterten Körpers gedruckt, bei 600 °C gebrannt, und es wurden einander zugewandte Elektroden aus Silber bereitgestellt. Und es wurden Proben einer piezoelektrischen Zusammensetzung (Beispiele 1 bis 17 und Vergleichsbeispiele 1 bis 4) vor dem Polungsprozess erhalten.
  • Die Volumenverhältnisse der zweiten Phase und der dritten Phase mit Bezug auf die erste Phase der erhaltenen Probe und deren Resistivität wurden wie folgt gemessen.
  • Die Volumenverhältnisse der zweiten Phase und der dritten Phase in Bezug auf die erste Phase wurden aus den Spitzenintensitäten der festgestellten ersten Phase, der zweiten Phase und der dritten Phase, die durch eine XRD-Messung auf der Probe erhalten wurden, errechnet. Für die XRD-Messung wurde ein Röntgendiffraktometer (SmartLab, hergestellt von RIGAKU Co., Ltd.) unter Anwendung eines Cu-Kα-Strahls als Röntgenquelle verwendet. Die Messbedingungen waren eine Spannung von 45 kV, ein elektrischer Strom von 200 mA und eine Scangeschwindigkeit von 40 Grad/min im Bereich von 2θ = 0 bis 40°.
  • Der größte Peak unter den zu der ersten Phase (KNbO3) gehörenden Peaks, der größte Peak unter den zu der zweiten Phase (K4Nb6O17) gehörenden Peaks und der größte Peak unter den zu der dritten Phase (KNb3O8) gehörenden Peaks wurde durch das Röntgenbeugungsdiagramm ausgewiesen, das durch die Messung erhalten wurde, und es wurden jeweils die maximalen Peakintensitäten (I1, I2, I3) von jeder berechnet. Jede einzelne Peakintensität wurde durch Subtrahieren des Hintergrundwerts von dem Messwert berechnet. Die Röntgenbeugungsdiagramme der Proben von Beispiel 5 und Vergleichsbeispiel 1 sind in der 3 gezeigt. Es wurde durch die 3(a) bestätigt, dass die zweite Phase zusätzlich zu der ersten Phase in den Proben von Beispiel 5 existiert. Demgegenüber wurde bei der Probe von Vergleichsbeispiel 1 anhand von 3 (b) bestätigt, dass nur die erste Phase in den Proben von Vergleichsbeispiel 1 existiert.
  • Aus den errechneten Intensitäten wurden die Folgenden mit Hilfe der weiter unten gezeigten Gleichung berechnet. Das Verhältnis der maximalen Peakintensität der zweiten Phase mit Bezug auf die maximale Peakintensität der ersten Phase wurde als das Verhältnis (x) des Volumens der zweiten Phase bezüglich des Volumens der ersten Phase berechnet. Das Verhältnis der maximalen Peakintensität der dritten Phase mit Bezug auf die maximale Peakintensität der ersten Phase wurde als das Verhältnis (y) des Volumens der dritten Phase bezüglich des Volumens der ersten Phase berechnet. Die Resultate sind in der Tabelle 1 gezeigt. x ( % ) = 100  I 2 / I 1
    Figure DE112018001754T5_0001
     y ( % ) = 100  I 3 / I 1
    Figure DE112018001754T5_0002
  • Des Weiteren wurde die Resistivität aus dem gemessenen Isolationswiderstandswert berechnet, wenn eine DC-Spannung von 50V an den gesinterten Körper angelegt wird, auf dem die Elektrode gebildet wird, und zwar mit Hilfe eines Messgeräts für sehr hohe Widerstände (ULTRA HIGH RESISTANCE METER R8340, hergestellt von ADVANTEST). Der Isolationswiderstandswert war ein Wert, der 10 Sekunden nach der Anlegung der DC-Spannung gemessen wurde. Aus dem erhaltenen Isolationswiderstandswert wurde die Resistivität ρ (Ω·cm) mit Hilfe der nachstehenden Gleichung berechnet. ρ = RS/I
    Figure DE112018001754T5_0003
  • Hier ist R ein Isolationswiderstand (Ω), S ist eine Elektrodenfläche (cm2), und I ist der Abstand zwischen Elektroden (cm). In diesem Beispiel wurde ermittelt, dass eine Probe mit einer Resistivität von 1,00 × 108 Ω·cm oder mehr bevorzugt war. Die Resultate sind in der Tabelle 1 gezeigt. Man beachte, dass die Schreibweise „aE + b“ in der Spalte „Resistivität p“ in der Tabelle 1 „a× 10b“ angibt.
  • [Tabelle 1]
    Probe Nr. Piezoelektrische Zusammensetzung Eigenschaft
    Erste Phase Zweite Phase: K4Nb6O17 Dritte Phase: KNb3O8 x+y (%) Übergangsmetalle Vor der Kalzinierung Vor dem Brennen
    x (%) y (%) Art an Elementen Gehalt (Mol-%) A/B (1) A/B (2) Resistivi - tät:ρ (Ω▪cm)
    Bsp. 1 KNbO3 0,0 10,9 10,9 - - 1,010 0,900 2,10E+09
    Bsp. 2 KNbO3 10,5 0,0 10,5 - - 1,010 0,995 3,40E+09
    Bsp. 3 KNbO3 6,5 5,1 11,6 - - 1,010 0,950 1,50E+09
    Bsp. 4 KNbO3 0,0 8,9 8,9 - - 1,008 0,900 4,00E+10
    Bsp. 5 KNbO3 9,6 0,0 9,6 - - 1,008 0,995 7,80E+10
    Bsp. 6 KNbO3 1,8 2,5 4,3 - - 1,005 0,950 1,80E+11
    Bsp. 7 KNbO3 4,5 5,2 9,7 - - 1,008 0,950 8,30E+10
    Bsp. 8 KNbO3 4,1 3,5 7,6 - - 1,005 0,980 4,30E+11
    Bsp. 9 KNbO3 1,0 0,6 1,6 - - 1,005 0,995 7,20E+11
    Bsp. 10 KNbO3 7,2 1,2 8,4 - - 1,008 0,980 3,00E+11
    Bsp. 11 KNbO3 0,2 0,1 0,3 - - 1,002 0,980 6,70E+11
    Bsp. 12 KNbO3 0,6 0,9 1,5 Cu 0,10 1,002 0,995 5,80E+12
    Bsp. 13 KNbO3 1,1 0,7 1,8 Cu 1,00 1,002 0,995 4,30E+12
    Bsp. 14 KNbO3 1,3 1,2 2,5 Cu 3,00 1,002 0,995 3,00E+12
    Bsp. 15 KNbO3 0,9 1,8 2,7 Mn 0,10 1,002 0,995 8,90E+11
    Bsp. 16 KNbO3 1,2 1,6 2,8 Mn 1,00 1,002 0,995 1,30E+12
    Bsp. 17 KNbO3 0,8 1,7 2,5 Mn 3,00 1,002 0,995 9,20E+11
    Vergl. - Bsp. 1 KNbO3 0,0 0,0 0,0 - - 1,020 1,050 6,80E+07
    Vergl. - Bsp. 2 KNbO3 0,0 0,0 0,0 - - 1,000 1,000 3,20E+07
    Vergl. - Bsp. 3 KNbO3 0,0 0,0 0,0 Cu 0,10 1,010 0,900 7,80E+07
    Vergl. - Bsp. 4 KNbO3 0,0 0,0 0,0 Cu 0,10 0,900 0,900 6,50E+07
  • Die Notation „aE + b“ in der „Resistivität p“ -Spalte bedeutet „a × 10b“.
  • Anhand der Tabelle 1 wurde bestätigt, dass die Existenz der zweiten Phase und/oder der dritten Phase eine gute Resistivität vorsehen kann. Des Weiteren wurde bestätigt, dass eine hohe Resistivität durch Einstellen der Summe des Volumenverhältnisses der zweiten Phase und des Volumenverhältnisses der dritten Phase bezüglich des Volumens der ersten Phase innerhalb des oben beschriebenen Bereichs erhalten werden kann.
  • Darüber hinaus wurde bestätigt, dass eine sehr hohe Resistivität erhalten werden kann, wenn die piezoelektrische Zusammensetzung Übergangsmetallelemente (Cu und Mn) einschließt.
  • Da die piezoelektrische Zusammensetzung der Erfindung eine hohe Resistivität hat, kann sie ausreichend einem Polungsprozess unterzogen werden und kann sie in geeigneter Weise für die piezoelektrischen Elemente auf verschiedenen Gebieten verwendet werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 5
    Piezoelektrisches Element
    1
    Piezoelektrisches Teil
    2, 3
    Elektroden
    50
    Piezoelektrisches Element
    10
    Laminat
    11
    Piezoelektrische Schicht
    12
    Interne Elektrodenschicht
    21, 22
    terminale Elektroden

Claims (5)

  1. Piezoelektrische Zusammensetzung, umfassend ein Kalium und Niob einschließendes komplexes Oxid, wobei das komplexe Oxid Folgendes umfasst: eine erste Phase, angegeben durch eine Zusammensetzungsformel KNbO3, und eine oder zwei Phasen, ausgewählt aus der durch eine Zusammensetzungsformel K4Nb6O17 angegebenen zweiten Phase und einer durch eine Zusammensetzungsformel KNb3O8 angegebenen dritten Phase.
  2. Piezoelektrische Zusammensetzung gemäß Anspruch 1, wobei x und y 0 < x + y < 10,0% genügen, wenn ein Volumen der zweiten Phase und ein Volumen der dritten Phase bezüglich eines Volumens der ersten Phase x% respektive y% ist.
  3. Piezoelektrische Zusammensetzung gemäß Anspruch 2, wobei x und y x > y genügen.
  4. Piezoelektrische Zusammensetzung gemäß einem Beliebigen der Ansprüche 1 bis 3, wobei die piezoelektrische Zusammensetzung eines oder mehrere, ausgewählt aus Übergangsmetallelementen, einschließt.
  5. Piezoelektrisches Element, das die piezoelektrische Zusammensetzung gemäß einem Beliebigen der Ansprüche 1 bis 4 einschließt.
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