JP2014069988A - 圧電磁器およびそれを用いた圧電素子 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】組成式(1−x){(K1−aNaa)1−bLib}c(Nb1−d−eTadSbe)O3+xBiα(A11−βA2β)O3で表される成分100質量部に対して、MnをMnO2換算で0.01〜0.50質量部含み、x、a、b、c、d、e、α、βが、それぞれ、0.0010≦x≦0.0050、0.50≦a≦0.54、0.02≦b≦0.06、1.000≦c≦1.005、0.04≦d≦0.10、0≦e≦0.10、2/3≦α≦1、1/3≦β≦2/3、の範囲、A1が、Mg、CuおよびZnからなる元素群のうち少なくともいずれか1種、A2が、Nb、Ta、Sb、Ti、Zr、Hf、Ge、SnおよびCeからなる元素群のうち少なくともいずれか1種である圧電磁器を用いる。
【選択図】図3
Description
、広い温度範囲にわたって高く安定した圧電特性を有する圧電磁器を提供することを目的とする。
0.0010≦x≦0.0050、
0.50≦a≦0.54、
0.02≦b≦0.06、
1.000≦c≦1.005、
0.04≦d≦0.10、
0≦e≦0.10、
2/3≦α≦1、
1/3≦β≦2/3、
の範囲であり、A1が、Mg、CuおよびZnからなる元素群のうち少なくともいずれか1種、A2が、Nb、Ta、Sb、Ti、Zr、Hf、Ge、SnおよびCeからなる元素群のうち少なくともいずれか1種であることを特徴とする。
0.0010≦x≦0.0050、
0.50≦a≦0.54、
0.02≦b≦0.06、
1.000≦c≦1.005、
0.04≦d≦0.10、
0≦e≦0.10、
2/3≦α≦1、
1/3≦β≦2/3、
の範囲であり、A1が、Mg、CuおよびZnからなる元素群のうち少なくともいずれか1種、A2が、Nb、Ta、Sb、Ti、Zr、Hf、Ge、SnおよびCeからなる元素群のうち少なくともいずれか1種であることにより、圧電定数が大きくても圧電特性の温度依存性が小さく、広い温度範囲にわたって高く安定した圧電特性を得ることができる。
0.50≦a≦0.54、
0.02≦b≦0.06、
1.000≦c≦1.005、
0.04≦d≦0.10、
0≦e≦0.10、
とすることで、圧電磁器の圧電定数が高くなる。これは、組成によって結晶構造が変化する境界を含む領域、いわゆるMPB(Morphotoropic Phase Boundary)領域となる組成範囲である。
このような組成を有する圧電磁器においては、高い圧電特性を発現するものの、圧電特性の温度依存性が大きかった。また、この組成を有する緻密な圧電磁器を得るためには、高い温度で焼成する必要があるとともに、高い圧電特性を発現する圧電磁器を得られる焼成温度の範囲が狭く、再現よく高い圧電特性を有する圧電磁器を得ることが困難だった。
され、xは0.0010≦x≦0.0050である。xをこのような範囲とすることで、ニオブ酸カリウム・ナトリウムのペロブスカイト構造に適度な歪みが導入され、圧電定数を高めることができる。なお、xが0.0010より小さいと所望の効果が得られず、xが0.0050より大きいと導入された歪が大きくなりすぎて圧電特性が低下する。
0.0010≦x≦0.0050、
0.50≦a≦0.54、
0.02≦b≦0.06、
1.000≦c≦1.005、
0.04≦d≦0.10、
0≦e≦0.10、
2/3≦α≦1、
1/3≦β≦2/3、
の範囲となるとともに、式1の成分100質量部に対して、MnをMnO2換算で0.01〜0.5質量部となるように秤量する。秤量した原料を混合して混合物とし、粒度分布における平均粒径(D50)が0.3〜1.0μmの範囲となるように混合物を粉砕する。この混合物を850〜1000℃で仮焼・合成し合成物を得る。得られた合成物を粉砕し、粒度分布における平均粒径(D50)を0.3〜1μmの範囲に調整する。その後、所定のバインダを加えて湿式混合し、造粒粉末を得る。
して圧電磁器を作製すればよい。また、圧電磁器が単一相からなるか、複合体であるかについては、たとえば、圧電磁器を構成する各結晶粒子の組成を分析したり、圧電磁器のX線回折パターンを解析することにより判断できる。
2、3、12、13:電極
14 :振動体
P :分極の向き
Claims (4)
- 組成式(1−x){(K1−aNaa)1−bLib}c(Nb1−d−eTadSbe)O3+xBiα(A11−βA2β)O3で表される成分と、Mnとを含み、
該Mnの含有量が、前記組成式の成分100質量部に対してMnO2換算で0.01〜0.50質量部であるとともに、
前記組成式におけるx、a、b、c、d、e、α、βが、それぞれ、
0.0010≦x≦0.0050、
0.50≦a≦0.54、
0.02≦b≦0.06、
1.000≦c≦1.005、
0.04≦d≦0.10、
0≦e≦0.10、
2/3≦α≦1、
1/3≦β≦2/3、
の範囲であり、
A1が、Mg、CuおよびZnからなる元素群のうち少なくともいずれか1種、
A2が、Nb、Ta、Sb、Ti、Zr、Hf、Ge、SnおよびCeからなる元素群のうち少なくともいずれか1種であることを特徴とする圧電磁器。 - 前記A2がNb、TaおよびSbからなる元素群のうち少なくともいずれか1種であるとともに、α+βが4/3であることを特徴とする請求項1に記載の圧電磁器。
- 前記A2がSn、Ti、Zr、Hf、CeおよびGeからなる元素群のうち少なくともいずれか1種であるとともに、前記βが1/2であることを特徴とする請求項1に記載の圧電磁器。
- 請求項1乃至3のいずれかに記載の圧電磁器が対向面を有し、該対向面に、互いに対向するように配置された一対の電極を備えることを特徴とする圧電素子。
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