JP2010143789A - 圧電体材料 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】組成式ABO2N(Aは3価の陽イオン、Bは4価の陽イオンを示す。但し、A、Bは鉛を除く。)で表されるペロブスカイト型結晶または前記ペロブスカイト型結晶を含むバルク材料からなる圧電体材料であって、前記圧電体材料中に含まれる窒素Nの個数をNxyzとし、Nxyzのうち結晶中の面心位置であってかつ長軸方向に配置された窒素の個数をNzとすると、Nz/Nxyz>1/3である圧電体材料。前記AはLa、BはTiであることが好ましい。
【選択図】図3
Description
鉛の使用が規制され始めている。そのため、各種デバイスに使用されている圧電体材料においても、現存する材料の代替として鉛を使用しない非鉛材料が求められている。しかし、特にアクチュエータデバイスに必要とされる特性である圧電特性とヤング率の積が大きい材料は未だ見つかっていない。
本発明に係る第一の圧電体材料は、組成式ABO2N(Aは3価の陽イオン、Bは4価の陽イオンを示す。但し、AとBは鉛を除く。)で表されるペロブスカイト型結晶または前記ペロブスカイト型結晶を含むバルク材料からなる圧電体材料であって、前記圧電体材料中に含まれる窒素Nの個数をNxyzとし、Nxyzのうち結晶中の面心位置であってかつ長軸方向に配置された窒素の個数をNzとすると、Nz/Nxyz>1/3であることを特徴とする。
Bは4価の陽イオンを示し、4価の陽イオンとしては、例えばTi、Zr、Si、Hf、Ge、Sn等が挙げられる。
前記のA,Bの組み合わせとして、AはLa、BはTiであることが好ましい。
前記のA’,B’の組み合わせとして、A’はSr、B’はNbであることが好ましい。
実施例1
まず、実施例1として、組成式ABO2Nで表されるペロブスカイト型結晶を含むバルク材料において、AとBはそれぞれ3価と4価の陽イオンであって、窒素Nが異方的に配置されている圧電体材料を例に実施例の説明を行う。
図2、図3は、LaTiO2Nを例にして、これらを計算した結果である。ただし、ここでのZ方向とは、正方晶構造における長軸(主軸)方向と一致させている。また、横軸はZ方向の窒素依存率であり、材料中に含まれる窒素の個数をNxyzとし、Nxyzのうち結晶中の面心位置であって、かつ長軸方向に配置された窒素の個数をNzとした時の比Nz/Nxyzで表している。従って、Nz/Nzxy=1/3の時が窒素と酸素が等方に配置されている状態である。また、図2中の右縦軸はヤング率Y11、左縦軸は圧電定数d31とした。また、図3中の右縦軸は圧電定数とヤング率の積に−1を掛けた値、左縦軸は結晶格子の短軸長(a)と長軸長(c)の比であるテトラゴナリティ(c/a)とした。
ここで、圧電定数d31とは、応力一定において、単位電界あたりに発生する歪みを表すもので、正方晶構造であれば、d31=d32は、z軸方向の電界に対するx、y軸方向の歪みとなる。
さらに、図3の結果を見ると、酸素と窒素が等方的であるNz/Nxyz=1/3より大きい所で、圧電定数とヤング率の積はより大きくなる傾向となっており、より好ましくはNz/Nxyz>1/3である事が分かった。
本実施例のLaTiO2Nは、セラミックスの場合でも薄膜の場合でも作製が可能である。
一方、Z方向に窒素を配置させる方法としては、上記方法に加え、一軸方向の加圧、通電加熱、ホットプレス、磁場配向により異方性を有する環境により焼結すると良い。
さらに、窒素の異方性については、中性子回折等により調べることが出来る。
次に、実施例2として、組成式A’B’O2Nで表されるペロブスカイト型結晶を含むバルク材料において、A’とB’はそれぞれ2価と5価の陽イオンであって、窒素Nが異方的に配置されている圧電体材料の場合を例に実施例の説明を行う。
また、本発明は、強誘電性を利用した強誘電体メモリ等のデバイスにも適用可能である。
Claims (7)
- 組成式ABO2N(Aは3価の陽イオン、Bは4価の陽イオンを示す。但し、AとBは鉛を除く。)で表されるペロブスカイト型結晶または前記ペロブスカイト型結晶を含むバルク材料からなる圧電体材料であって、前記圧電体材料中に含まれる窒素Nの個数をNxyzとし、Nxyzのうち結晶中の面心位置であってかつ長軸方向に配置された窒素の個数をNzとすると、Nz/Nxyz>1/3であることを特徴とする圧電体材料。
- 前記AはLa、BはTiであることを特徴とする請求項1に記載の圧電体材料。
- 組成式A’B’O2N(A’は2価の陽イオン、B’は5価の陽イオンを示す。但し、A’とB’は鉛を除く。)で表されるペロブスカイト型結晶または前記ペロブスカイト型結晶を含むバルク材料からなる圧電体材料であって、前記圧電体材料中に含まれる窒素Nの個数をNxyzとし、Nxyzのうち結晶中の面心位置であってかつ長軸方向に配置された窒素の個数をNzとすると、0≦Nz/Nxyz<0.05またはNz/Nxyz>1/3であることを特徴とする圧電体材料。
- 前記A’はSr、B’はNbであることを特徴とする請求項3に記載の圧電体材料。
- 前記圧電体材料中に含まれる窒素の少なくとも97個数%以上の窒素が、結晶中の面心位置であってかつ短軸方向に配置されていることを特徴とする請求項3または4に記載の圧電体材料。
- 圧電体材料中に含まれる窒素の個数をNxyzとし、Nxyzのうち結晶中の面心位置であってかつ長軸方向に配置された窒素の個数をNzとすると、Nz/Nxyz≧2/3であることを特徴とする請求項3または4に記載の圧電体材料。
- 圧電体材料中に含まれる窒素の個数をNxyzとし、Nxyzのうち結晶中の面心位置であってかつ長軸方向に配置された窒素の個数をNzとすると、Nz/Nxyz≧4/5であることを特徴とする請求項3または4に記載の圧電体材料。
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013128073A (ja) * | 2011-12-19 | 2013-06-27 | Canon Inc | 圧電材料、圧電素子、液体吐出ヘッド、超音波モータおよび塵埃除去装置 |
JP2018174305A (ja) * | 2017-03-31 | 2018-11-08 | Tdk株式会社 | 多結晶誘電体薄膜および容量素子 |
JP2018174304A (ja) * | 2017-03-31 | 2018-11-08 | Tdk株式会社 | 酸窒化物薄膜および容量素子 |
JP2020064977A (ja) * | 2018-10-17 | 2020-04-23 | キヤノン株式会社 | 圧電トランス、および電子機器 |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5355148B2 (ja) * | 2008-03-19 | 2013-11-27 | キヤノン株式会社 | 圧電材料 |
US8529785B2 (en) | 2008-07-30 | 2013-09-10 | Canon Kabushiki Kaisha | Metal oxide |
JP2010143788A (ja) * | 2008-12-18 | 2010-07-01 | Canon Inc | 酸窒化物圧電材料及びその製造方法 |
KR101378273B1 (ko) | 2009-09-30 | 2014-03-25 | 캐논 가부시끼가이샤 | 텅스텐 브론즈 구조 금속 산화물을 포함하는 압전 재료 |
US20110079883A1 (en) * | 2009-10-01 | 2011-04-07 | Canon Kabushiki Kaisha | Ferroelectric thin film |
JP5885931B2 (ja) * | 2010-03-15 | 2016-03-16 | キヤノン株式会社 | ビスマス鉄酸化物粉体、その製造方法、誘電体セラミックス、圧電素子、液体吐出ヘッドおよび超音波モータ |
US10522288B2 (en) * | 2017-03-31 | 2019-12-31 | Tdk Corporation | Polycrystalline dielectric thin film and capacitance element |
JP2018024939A (ja) * | 2016-07-28 | 2018-02-15 | パナソニック株式会社 | 小さいキャリア密度を有するストロンチウムニオブ酸窒化物膜の製法およびその用途 |
CN113264776B (zh) * | 2021-06-30 | 2022-02-22 | 中国人民解放军国防科技大学 | 致密铕钽氧氮化物陶瓷及其制备方法 |
CN113233901B (zh) * | 2021-06-30 | 2022-05-31 | 中国人民解放军国防科技大学 | 致密高纯锶钽氧氮化物陶瓷及其制备方法 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001335365A (ja) * | 2000-05-22 | 2001-12-04 | Tdk Corp | 誘電体組成物及び誘電体組成物の設計方法 |
JP2004007406A (ja) * | 2002-03-25 | 2004-01-08 | Murata Mfg Co Ltd | 圧電素子およびその製造方法 |
WO2008130458A2 (en) * | 2007-01-04 | 2008-10-30 | Carnegie Institution Of Washington | Ordered oxynitride perovskites |
JP2010006688A (ja) * | 2008-05-28 | 2010-01-14 | Canon Inc | 金属酸化物、圧電材料および圧電素子 |
JP2010030827A (ja) * | 2008-07-28 | 2010-02-12 | Canon Inc | 圧電材料 |
JP2010030826A (ja) * | 2008-07-28 | 2010-02-12 | Canon Inc | 圧電材料 |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2573060B1 (fr) * | 1984-11-13 | 1987-02-20 | Centre Nat Rech Scient | Composes azotes ou oxyazotes a structure perovskite, leur preparation et leur application a la fabrication de composants dielectriques |
KR20010030023A (ko) * | 1999-08-20 | 2001-04-16 | 마츠시타 덴끼 산교 가부시키가이샤 | 유전체막 및 그 제조방법 |
JP4365495B2 (ja) * | 1999-10-29 | 2009-11-18 | ローム株式会社 | 遷移金属を含有する強磁性ZnO系化合物およびその強磁性特性の調整方法 |
TWI228493B (en) * | 2002-12-18 | 2005-03-01 | Showa Denko Kk | Barium titanate and electronic parts using the same |
CN100335415C (zh) * | 2003-02-28 | 2007-09-05 | 新加坡纳米材料科技有限公司 | 一种制备各种晶态钙钛矿类化合物粉体的方法 |
US7525239B2 (en) * | 2006-09-15 | 2009-04-28 | Canon Kabushiki Kaisha | Piezoelectric element, and liquid jet head and ultrasonic motor using the piezoelectric element |
JP5414433B2 (ja) * | 2008-09-30 | 2014-02-12 | キヤノン株式会社 | 強誘電セラミック材料 |
US8216858B2 (en) * | 2009-02-18 | 2012-07-10 | Canon Kabushiki Kaisha | Ferroelectric material, method of producing ferroelectric material, and ferroelectric device |
-
2008
- 2008-12-18 JP JP2008322832A patent/JP2010143789A/ja active Pending
-
2009
- 2009-11-30 US US12/627,291 patent/US20100155646A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001335365A (ja) * | 2000-05-22 | 2001-12-04 | Tdk Corp | 誘電体組成物及び誘電体組成物の設計方法 |
JP2004007406A (ja) * | 2002-03-25 | 2004-01-08 | Murata Mfg Co Ltd | 圧電素子およびその製造方法 |
WO2008130458A2 (en) * | 2007-01-04 | 2008-10-30 | Carnegie Institution Of Washington | Ordered oxynitride perovskites |
JP2010006688A (ja) * | 2008-05-28 | 2010-01-14 | Canon Inc | 金属酸化物、圧電材料および圧電素子 |
JP2010030827A (ja) * | 2008-07-28 | 2010-02-12 | Canon Inc | 圧電材料 |
JP2010030826A (ja) * | 2008-07-28 | 2010-02-12 | Canon Inc | 圧電材料 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
JPN6012058168; 旭ら: '計算材料設計を用いた熱電材料の開発' セラミックス Vol.46 No.6, 20110601, P.505-509 * |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013128073A (ja) * | 2011-12-19 | 2013-06-27 | Canon Inc | 圧電材料、圧電素子、液体吐出ヘッド、超音波モータおよび塵埃除去装置 |
US8981626B2 (en) | 2011-12-19 | 2015-03-17 | Canon Kabushiki Kaisha | Piezoelectric material, piezoelectric element, liquid ejection head, ultrasonic motor, and dust removing device |
JP2018174305A (ja) * | 2017-03-31 | 2018-11-08 | Tdk株式会社 | 多結晶誘電体薄膜および容量素子 |
JP2018174304A (ja) * | 2017-03-31 | 2018-11-08 | Tdk株式会社 | 酸窒化物薄膜および容量素子 |
JP7000883B2 (ja) | 2017-03-31 | 2022-01-19 | Tdk株式会社 | 酸窒化物薄膜および容量素子 |
JP2020064977A (ja) * | 2018-10-17 | 2020-04-23 | キヤノン株式会社 | 圧電トランス、および電子機器 |
JP7406876B2 (ja) | 2018-10-17 | 2023-12-28 | キヤノン株式会社 | 圧電トランス、および電子機器 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20100155646A1 (en) | 2010-06-24 |
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