JP2564676B2 - 電子光学用組成物 - Google Patents
電子光学用組成物Info
- Publication number
- JP2564676B2 JP2564676B2 JP2039624A JP3962490A JP2564676B2 JP 2564676 B2 JP2564676 B2 JP 2564676B2 JP 2039624 A JP2039624 A JP 2039624A JP 3962490 A JP3962490 A JP 3962490A JP 2564676 B2 JP2564676 B2 JP 2564676B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electro
- composition
- optical
- present
- sample
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
- C04B35/495—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on vanadium, niobium, tantalum, molybdenum or tungsten oxides or solid solutions thereof with other oxides, e.g. vanadates, niobates, tantalates, molybdates or tungstates
- C04B35/497—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on vanadium, niobium, tantalum, molybdenum or tungsten oxides or solid solutions thereof with other oxides, e.g. vanadates, niobates, tantalates, molybdates or tungstates based on solid solutions with lead oxides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
- C04B35/46—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates
- C04B35/462—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates based on titanates
- C04B35/472—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates based on titanates based on lead titanates
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/0009—Materials therefor
- G02F1/0018—Electro-optical materials
- G02F1/0027—Ferro-electric materials
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/03—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on ceramics or electro-optical crystals, e.g. exhibiting Pockels effect or Kerr effect
- G02F1/055—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on ceramics or electro-optical crystals, e.g. exhibiting Pockels effect or Kerr effect the active material being a ceramic
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Inorganic Insulating Materials (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、特殊な組成の電気光学用組成物に関する。
更に、詳しくは、電気光学効果を有する材料の新規な組
成物に関する。
更に、詳しくは、電気光学効果を有する材料の新規な組
成物に関する。
［従来の技術］ 典型的な圧電材料であるPLZT系セラミックス（鉛の一
部をランタンで置換したPZT組成物（Pb1-XLaX）（ZrYTi
Z）1-x/4O3）においては、緻密に焼成することにより、
透明な電気光学材料となることがよく知られており、L
a,Zr,Tiの組成割合を制御することにより一次の電気光
学係数及び二次の電気光学係数の大きな材料が得られ、
その大きな電気光学効果を利用し、ディスプレイ、光メ
モリ、光シャッタ等への応用がなされている［G.H.haer
ting and C.E.Land,J.Amer.Ceram.Soc.,54,1（1971）参
照］。然し乍ら、PLZT系セラミックスは、靭性が小さ
く、壊れ易いという欠点がある。
部をランタンで置換したPZT組成物（Pb1-XLaX）（ZrYTi
Z）1-x/4O3）においては、緻密に焼成することにより、
透明な電気光学材料となることがよく知られており、L
a,Zr,Tiの組成割合を制御することにより一次の電気光
学係数及び二次の電気光学係数の大きな材料が得られ、
その大きな電気光学効果を利用し、ディスプレイ、光メ
モリ、光シャッタ等への応用がなされている［G.H.haer
ting and C.E.Land,J.Amer.Ceram.Soc.,54,1（1971）参
照］。然し乍ら、PLZT系セラミックスは、靭性が小さ
く、壊れ易いという欠点がある。
また、PLZT系セラミックスでは、 （Pb1-XLaX）（ZrYTiZ）1-x/4O3と記述される組成にお
いて、X/Y/Zの割合が、9/65/35のとき、後記の電気光学
定数Ｒは、 9.12×10-16（m2/V2）であり、 10/65/35のときは、 Ｒ＝1.07×10-16（m2/V2）であり、 Ｘ、Ｙ、Ｚが11/65/35のときは、 Ｒ＝0.60×10-16（m2/V2）である。
いて、X/Y/Zの割合が、9/65/35のとき、後記の電気光学
定数Ｒは、 9.12×10-16（m2/V2）であり、 10/65/35のときは、 Ｒ＝1.07×10-16（m2/V2）であり、 Ｘ、Ｙ、Ｚが11/65/35のときは、 Ｒ＝0.60×10-16（m2/V2）である。
一方、PMN（マグネシウムニオブ酸鉛）系セラミック
スは、電歪により変位を発生させ、これを利用するアク
チュエータとして、よく使用されている。そして、靭性
が大きく、壊れ難い点が注目される［K.Uchino,S.Nomur
a,L.E.Cross,R.E.Newnham and S.J.Jang;J.Mater.Sci.,
16,569（1981）を参照］。
スは、電歪により変位を発生させ、これを利用するアク
チュエータとして、よく使用されている。そして、靭性
が大きく、壊れ難い点が注目される［K.Uchino,S.Nomur
a,L.E.Cross,R.E.Newnham and S.J.Jang;J.Mater.Sci.,
16,569（1981）を参照］。
［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は、かかる状況に鑑みてなされたものである。
即ち、PLZTは機械的特性が低く、電気光学素子として駆
動されるときにも、PLZT自体が電歪性を有するので、電
界を印加すると、弾性的変形をおこし、スイッチングな
どの信号電圧を繰り返し印加すると、素子の変形が繰り
返されることになり、素子が疲労して破壊するという問
題があった。従って、本発明では、より高い耐久性、破
壊靭性を有する電気光学用材料を提供することを目的と
する。また、従来の電気光学セラミックス材料は、緻密
化するのに、ホットプレス、HIP処理などの手法により
緻密化し、透明なセラミックスを得る必要があった。こ
の方法を改良利用し、より大きな二次電気光学効果を有
する所望の電気光学材料が得られることを明らかにしよ
うとする。
即ち、PLZTは機械的特性が低く、電気光学素子として駆
動されるときにも、PLZT自体が電歪性を有するので、電
界を印加すると、弾性的変形をおこし、スイッチングな
どの信号電圧を繰り返し印加すると、素子の変形が繰り
返されることになり、素子が疲労して破壊するという問
題があった。従って、本発明では、より高い耐久性、破
壊靭性を有する電気光学用材料を提供することを目的と
する。また、従来の電気光学セラミックス材料は、緻密
化するのに、ホットプレス、HIP処理などの手法により
緻密化し、透明なセラミックスを得る必要があった。こ
の方法を改良利用し、より大きな二次電気光学効果を有
する所望の電気光学材料が得られることを明らかにしよ
うとする。
そこで、本発明者らは、従来のPLZTの材料に見られる
ような欠点を改良し、即ち、破壊靭性が高く、且つPLZT
と同等の二次光学係数を有する電気光学用組成物（PMN
−PT系）を提供することを目的とする。即ち、本発明
は、靭性の元来大きな電歪材料であるPMN（マグネシウ
ムニオブ酸鉛）系セラミックスを透明化して得られた、
電気光学効果を有する新規な組成物を提供することを目
的とする。更に、本発明は、従来の方法に比べ、より作
成容易で安価な製造方法で製造できるセラミックス材料
を提供することを目的とする。
ような欠点を改良し、即ち、破壊靭性が高く、且つPLZT
と同等の二次光学係数を有する電気光学用組成物（PMN
−PT系）を提供することを目的とする。即ち、本発明
は、靭性の元来大きな電歪材料であるPMN（マグネシウ
ムニオブ酸鉛）系セラミックスを透明化して得られた、
電気光学効果を有する新規な組成物を提供することを目
的とする。更に、本発明は、従来の方法に比べ、より作
成容易で安価な製造方法で製造できるセラミックス材料
を提供することを目的とする。
本明細書において、電気光学効果とは、電圧を印加す
ると複屈折が変化する現象であり、 複屈折△ｎは、 △ｎ＝−（1/2）n3RE2 ……（１） （但し、Ｅは印加電界であり、ｎは試料の屈折率であ
る）、この複屈折の変化と印加電界の関係式において、
定数Ｒを二次電気光学定数と称する。
ると複屈折が変化する現象であり、 複屈折△ｎは、 △ｎ＝−（1/2）n3RE2 ……（１） （但し、Ｅは印加電界であり、ｎは試料の屈折率であ
る）、この複屈折の変化と印加電界の関係式において、
定数Ｒを二次電気光学定数と称する。
電気光学素子材料としては、Ｒは大きいほど、低い電
界で複屈折を大きく変化させることができ、低い電圧で
光の変調を行なうことができるため、利用価値が大き
い。電気光学用組成物は、この電気光学効果を有する材
料であり、定数Ｒが大きいものが好適である。
界で複屈折を大きく変化させることができ、低い電圧で
光の変調を行なうことができるため、利用価値が大き
い。電気光学用組成物は、この電気光学効果を有する材
料であり、定数Ｒが大きいものが好適である。
［問題点を解決するための手段］ ここに、本発明の要旨とするものは、一般式：（１−
ｘ）Pb（Mg1/3Nb2/3）O3−xPbTiO3 （0.05≦ｘ≦0.40）で表わされる組成範囲で電気光学用
透光性磁器組成物である。
ｘ）Pb（Mg1/3Nb2/3）O3−xPbTiO3 （0.05≦ｘ≦0.40）で表わされる組成範囲で電気光学用
透光性磁器組成物である。
本発明に利用するPMN（マグネシウムニオブ酸鉛）系
組成物は、代表的強誘電体であり、大きな電歪効果を有
する材料であるので、本発明者らは、そのPMN（マグネ
シウムニオブ酸鉛）系の相状態図及び物性を詳しく研究
した。
組成物は、代表的強誘電体であり、大きな電歪効果を有
する材料であるので、本発明者らは、そのPMN（マグネ
シウムニオブ酸鉛）系の相状態図及び物性を詳しく研究
した。
PMN（マグネシウムニオブ酸鉛）系セラミックスはよ
く知られているように、大きな電歪効果を有する材料で
あり、アクチュエータ材料として開発された、特徴的
に、大きな靭性を有する材料である。
く知られているように、大きな電歪効果を有する材料で
あり、アクチュエータ材料として開発された、特徴的
に、大きな靭性を有する材料である。
このPMN材料を透明化するために、チタン酸鉛（PTと
称する）との固溶体を研究して、その適切な組成範囲を
定めたものである。
称する）との固溶体を研究して、その適切な組成範囲を
定めたものである。
本発明の新規な電気光学用組成物は、一般式：（１−
ｘ）Pb（Mg1/3Nb2/3）O3−xPbTiO3 （0.05≦ｘ≦0.40）で表わされる組成範囲であり、マグ
ネシウムニオブ酸鉛と、チタン酸鉛の固溶体である。
ｘ）Pb（Mg1/3Nb2/3）O3−xPbTiO3 （0.05≦ｘ≦0.40）で表わされる組成範囲であり、マグ
ネシウムニオブ酸鉛と、チタン酸鉛の固溶体である。
従って、出発物質としては、各々の構成元素の酸化
物、炭酸塩、硫酸塩などの無機酸塩、水酸化物、アルコ
キシド化合物、有機金属化合物や複合酸化物原料が用い
られる。本発明の電気光学用組成物の構成成分は、粉体
原料を適宜混合した後、普通焼成し、粉砕して仮焼粉末
とし、電気光学用焼結体の原料粉とする。次に、このよ
うにして、得られた仮焼原料粉末を本焼成して、本発明
の電気光学焼結体とすることができる。
物、炭酸塩、硫酸塩などの無機酸塩、水酸化物、アルコ
キシド化合物、有機金属化合物や複合酸化物原料が用い
られる。本発明の電気光学用組成物の構成成分は、粉体
原料を適宜混合した後、普通焼成し、粉砕して仮焼粉末
とし、電気光学用焼結体の原料粉とする。次に、このよ
うにして、得られた仮焼原料粉末を本焼成して、本発明
の電気光学焼結体とすることができる。
本焼成の一つの方法として、得られた仮焼粉末原料を
ホットプレス処理することにより、所望のセラミックス
が製造される。そのためのホットプレス処理温度、印加
圧力などは、使用原料の組成、粒径などによって適宜選
択、決定できる。或いは、湿式法等で作製された微粉原
料を使用する場合には、ホットプレスを用いない常圧焼
成でも、透明性セラミックスを得ることができる。
ホットプレス処理することにより、所望のセラミックス
が製造される。そのためのホットプレス処理温度、印加
圧力などは、使用原料の組成、粒径などによって適宜選
択、決定できる。或いは、湿式法等で作製された微粉原
料を使用する場合には、ホットプレスを用いない常圧焼
成でも、透明性セラミックスを得ることができる。
この本焼成処理のために、マグネシア製のサヤ匣鉢に
入れて、鉛の蒸発損失を考慮しながら、雰囲気制御し
て、焼成を行なうことができる。
入れて、鉛の蒸発損失を考慮しながら、雰囲気制御し
て、焼成を行なうことができる。
従って、本発明の組成物は、電気光学用透明セラミッ
クスとして、種々の電気光学デバイスへの応用に、特に
好適である。
クスとして、種々の電気光学デバイスへの応用に、特に
好適である。
次に、本発明の電気光学用組成物とそれにより得られ
る特性を測定した結果について説明するが、本発明は、
次の実施例に限定されるものではない。
る特性を測定した結果について説明するが、本発明は、
次の実施例に限定されるものではない。
［実施例］ 出発原料は、組成物を構成する材料として、MgCO3、P
bO、TiO2、Nb2O3の各粉末を使用した。先ず、MgCO3、Ti
O2、Nb2O3の各粉末を秤量し、1000℃で仮焼した後、秤
量したPbO粉末と混合した。このようにして、 （１−ｘ）Pb（Mg1/3Nb2/3）O3−xPbTiO3の式におい
て、ｘが、０、0.05、0.1、0.2、0.3、0.4及び0.5にな
るようにし、混合した。得られた混合粉末を乾燥した
後、850℃で10時間仮焼した後、湿式ボールミル粉砕
し、乾燥した後、更に、900℃で10時間焼成する２段階
仮焼法で仮焼した。
bO、TiO2、Nb2O3の各粉末を使用した。先ず、MgCO3、Ti
O2、Nb2O3の各粉末を秤量し、1000℃で仮焼した後、秤
量したPbO粉末と混合した。このようにして、 （１−ｘ）Pb（Mg1/3Nb2/3）O3−xPbTiO3の式におい
て、ｘが、０、0.05、0.1、0.2、0.3、0.4及び0.5にな
るようにし、混合した。得られた混合粉末を乾燥した
後、850℃で10時間仮焼した後、湿式ボールミル粉砕
し、乾燥した後、更に、900℃で10時間焼成する２段階
仮焼法で仮焼した。
仮焼した原料粉末を、620kgf/cm2の圧力でコールドプ
レスで予備成形し、更に、1200℃で２時間、プレス圧20
0kgf/cm2で、酸素雰囲気中でホットプレス処理を行なっ
た。
レスで予備成形し、更に、1200℃で２時間、プレス圧20
0kgf/cm2で、酸素雰囲気中でホットプレス処理を行なっ
た。
次に、得られた試料をＸ線回折法により、観察する
と、ｘが0.05、0.1、0.2及び0.4の試料で、その結晶相
は、擬立方晶を有することが分かった。
と、ｘが0.05、0.1、0.2及び0.4の試料で、その結晶相
は、擬立方晶を有することが分かった。
結晶相が擬立方晶になり、光学的に等方的になること
により、光の透過率は増加する。
により、光の透過率は増加する。
次に、以上のようにして得た試料の透過率を測定した
ところ、ｘ＝０からｘ＝0.4までの組成で、試料は５％
以上の光透過率を示し、ｘ＝0.1付近で光透過率25％と
なり、最も大きいことが分かった。
ところ、ｘ＝０からｘ＝0.4までの組成で、試料は５％
以上の光透過率を示し、ｘ＝0.1付近で光透過率25％と
なり、最も大きいことが分かった。
ｘ＝0.1で厚み0.52mmの試料を光学研磨して、透光性
を観察した結果を第１図に示す。
を観察した結果を第１図に示す。
次に、以上の範囲の組成の試料について電気光学定数
を、次の測定方法で測定した。即ち、電気光学定数の測
定は、互いに直交した偏光板の間に、電極を形成した試
料を設置し、電界を印加した電気光学材料に直線偏光を
入射させたとき、２枚の偏光板に挾まれた試料を通して
透過してくる透過光量を、印加した電界を変化させなが
ら、測定することにより、求める。その測定装置の概略
を第２図に示す。
を、次の測定方法で測定した。即ち、電気光学定数の測
定は、互いに直交した偏光板の間に、電極を形成した試
料を設置し、電界を印加した電気光学材料に直線偏光を
入射させたとき、２枚の偏光板に挾まれた試料を通して
透過してくる透過光量を、印加した電界を変化させなが
ら、測定することにより、求める。その測定装置の概略
を第２図に示す。
即ち、光源として、He−Neレーザ１を用いて、互いに
偏光方向が90度を成すように（直交させるように）クロ
スニコルに配置した偏光板２、４の間に入れた本発明の
電気光学用組成物による試料３の互いに平行な両電極９
の間に、電界の方向が２枚の偏光板の偏光方向に互いに
45゜を成すように、電圧をかけると、偏光板２から入射
した偏光光は、電極間に電圧を印加することにより試料
に生じた複屈折により、透過光のリターデーションが増
加するため、クロスニコルに置かれた偏光板４を出射す
る透過光の透過光強度が変化する。その透過光強度を光
検出器５で検出し、光強度に対応した検知器の出力電圧
をメーター７で読み取り、コンピュータ８に入力する。
一方、試料３に電源６からリード10により、印加される
印加電圧もコンピュータ８に入力し、各々を計測し、第
３図のような印加電圧と透過光量を示すグラフを得るこ
とができる。
偏光方向が90度を成すように（直交させるように）クロ
スニコルに配置した偏光板２、４の間に入れた本発明の
電気光学用組成物による試料３の互いに平行な両電極９
の間に、電界の方向が２枚の偏光板の偏光方向に互いに
45゜を成すように、電圧をかけると、偏光板２から入射
した偏光光は、電極間に電圧を印加することにより試料
に生じた複屈折により、透過光のリターデーションが増
加するため、クロスニコルに置かれた偏光板４を出射す
る透過光の透過光強度が変化する。その透過光強度を光
検出器５で検出し、光強度に対応した検知器の出力電圧
をメーター７で読み取り、コンピュータ８に入力する。
一方、試料３に電源６からリード10により、印加される
印加電圧もコンピュータ８に入力し、各々を計測し、第
３図のような印加電圧と透過光量を示すグラフを得るこ
とができる。
本発明による試料を作成し、以上のような測定装置に
より、印加電圧とそれによる透過光量を測定した。この
ときの試料寸法は、電極間距離1.77mm、光路長0.44mmで
ある。
より、印加電圧とそれによる透過光量を測定した。この
ときの試料寸法は、電極間距離1.77mm、光路長0.44mmで
ある。
第３図のグラフは、縦軸に光量を取り、横軸に印加電
圧を取り、上記のように、コンピュータ８で測定、記録
したものである。
圧を取り、上記のように、コンピュータ８で測定、記録
したものである。
第３図に示される透過光量Ｉは、次のように表わされ
る。
る。
Ｉ＝I0sin2（Γπ／λ） ……（２） ここで、I0は入射光量であり、λは波長であり、Γは
リターデーションである。
リターデーションである。
（２）式において、リターデーションΓが増大して、
第１番目の極大値を与えるのは Γ・π／λ＝π/2 ……（３） の場合であり Γ＝λ/2 ……（４） である。
第１番目の極大値を与えるのは Γ・π／λ＝π/2 ……（３） の場合であり Γ＝λ/2 ……（４） である。
一方、Γ（リターデーション）は試料の電界印加によ
る入射偏光の位相の遅れにあたり、前記のように、光路
方向の試料厚さｌと複屈折△ｎの積で表わされる。
る入射偏光の位相の遅れにあたり、前記のように、光路
方向の試料厚さｌと複屈折△ｎの積で表わされる。
即ち、Γ＝△ｎ・ｌ ……（５） （４）、（５）式より △ｎ＝λ/2l ……（６） 一方、二次電気光学効果では、複屈折△ｎは、印加電
界Ｅとの間に、（１）式の △ｎ＝−（1/2）n3RE2 ……（１） の関係がある。
界Ｅとの間に、（１）式の △ｎ＝−（1/2）n3RE2 ……（１） の関係がある。
従って、２次電気光学係数Ｒは、 Ｒ＝−λ/ln3E2 ……（７） と表わされ、測定光の波長λ、試料の厚さ（光路長）
ｌ、屈折率ｎ、印加電界Ｅにより与えられる。
ｌ、屈折率ｎ、印加電界Ｅにより与えられる。
第３図のグラフから（７）式により求めた電気光学定
数Ｒは、Ｒ＝6.7×10-16（m2/V2）となった。同様に、
ｘ＝0.05の組成物では、Ｒ＝5.2×10-16（m2/V2）であ
り、ｘ＝0.2では、Ｒ＝10×10-16（m2/V2）となって、P
LZT系に匹敵する値が得られた。
数Ｒは、Ｒ＝6.7×10-16（m2/V2）となった。同様に、
ｘ＝0.05の組成物では、Ｒ＝5.2×10-16（m2/V2）であ
り、ｘ＝0.2では、Ｒ＝10×10-16（m2/V2）となって、P
LZT系に匹敵する値が得られた。
次に、上記の試料結晶について、靭性強度を測定し
た。靭性強度の測定方法は、［微小圧子圧入破壊法（新
原晧一、セラミックス，20,12（1985）参照）］によ
り、マイクロビッカース硬度計を用いて、ビッカース圧
痕の対角線の延長上に発生する４個のクラックから靭性
を評価する。
た。靭性強度の測定方法は、［微小圧子圧入破壊法（新
原晧一、セラミックス，20,12（1985）参照）］によ
り、マイクロビッカース硬度計を用いて、ビッカース圧
痕の対角線の延長上に発生する４個のクラックから靭性
を評価する。
第１表は、以上のようにして測定した透過率、電気光
学定数、靭性KIC値を、各組成の試料に対して、各々示
し、同時に、比較のために、従来の電気光学用組成物PL
ZTについても測定した結果を示す。
学定数、靭性KIC値を、各組成の試料に対して、各々示
し、同時に、比較のために、従来の電気光学用組成物PL
ZTについても測定した結果を示す。
本発明の電気光学用組成物について、0.05≦ｘ≦0.40
において、５％以上の光透過率を示し、ｘ＝0.1付近で
光透過率25％となり、最も大きく、充分に実用になるこ
とが分かる。ｘ＝0.4を越えると結晶系が、擬立方晶系
から正方晶系になるため、光の透過率が５％以下に減少
するため、実用が困難になる点が多くなる。
において、５％以上の光透過率を示し、ｘ＝0.1付近で
光透過率25％となり、最も大きく、充分に実用になるこ
とが分かる。ｘ＝0.4を越えると結晶系が、擬立方晶系
から正方晶系になるため、光の透過率が５％以下に減少
するため、実用が困難になる点が多くなる。
電気光学定数については、ｘ＝0.05〜0.2の組成の範
囲の組成物で、２次光学定数が、PLZT並み、若しくはそ
れ以上であり、更に、破壊靭性強度についても、本発明
による組成Ｘ＝0.05〜0.2の組成物のKICは、PLZTのKIC
の1.7〜２倍もの高い値を示している。
囲の組成物で、２次光学定数が、PLZT並み、若しくはそ
れ以上であり、更に、破壊靭性強度についても、本発明
による組成Ｘ＝0.05〜0.2の組成物のKICは、PLZTのKIC
の1.7〜２倍もの高い値を示している。
即ち、PLZT系の材料で、破壊靭性を示すKICは、1.0×
106MN/m3/2であるのに対し、本発明によるPMN−PT系組
成物では、KICは、PLZTのKICの２倍以上を示している。
106MN/m3/2であるのに対し、本発明によるPMN−PT系組
成物では、KICは、PLZTのKICの２倍以上を示している。
このように、PMNにPTを、5mol％〜40mol％（即ちｘ＝
0.05〜0.4）固溶させることにより、PLZTに比べ、破壊
靭性が高く、同等の電気光学特性を有する透光性のある
組成物を得ることができた。
0.05〜0.4）固溶させることにより、PLZTに比べ、破壊
靭性が高く、同等の電気光学特性を有する透光性のある
組成物を得ることができた。
［発明の効果］ 本発明の電気光学用組成物は、次のような顕著な技術
的な効果が得られるものである。
的な効果が得られるものである。
第１に、以上の説明で明らかなように、PLZTの電気光
学効果に匹敵する特性を有し、且つ、靭性の高く、透明
性のある、電気光学効果を有する新規なセラミックス材
料を提供できる。
学効果に匹敵する特性を有し、且つ、靭性の高く、透明
性のある、電気光学効果を有する新規なセラミックス材
料を提供できる。
第２に、このために、高い周波数の信号電圧で駆動し
ても、破損し難い、即ち耐久性の高い電気光学素子を提
供する。
ても、破損し難い、即ち耐久性の高い電気光学素子を提
供する。
第３に、従って、高周波での信号処理にも使用可能
で、性能が大幅に向上し、より安価な電気光学素子材料
を提供する。
で、性能が大幅に向上し、より安価な電気光学素子材料
を提供する。
第１図は、本発明の新規な電気光学用材料の研磨板の透
過状態にあるときの結晶構造を示す写真である。 第２図は、電気光学効果を測定するための測定装置の概
念図である。 第３図は、本発明の電気光学用材料について、それに対
する印加電圧と光量を測定した結果をグラフに表わした
ものである。
過状態にあるときの結晶構造を示す写真である。 第２図は、電気光学効果を測定するための測定装置の概
念図である。 第３図は、本発明の電気光学用材料について、それに対
する印加電圧と光量を測定した結果をグラフに表わした
ものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 疋田 和康 埼玉県秩父郡横瀬町大字横瀬2270番地 三菱鉱業セメント株式会社セラミックス 研究所内 (72)発明者 尾野 幹也 埼玉県秩父郡横瀬町大字横瀬2270番地 三菱鉱業セメント株式会社セラミックス 研究所内 (56)参考文献 特開 昭55−51758（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−121959（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−60069（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−121958（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】一般式：（１−ｘ）Pb（Mg1/3Nb2/3）O3−
xPbTiO3（0.05≦ｘ≦0.40） で表わされる組成範囲の電気光学用透光性磁器組成物。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2039624A JP2564676B2 (ja) | 1990-02-22 | 1990-02-22 | 電子光学用組成物 |
| US07/659,743 US5135897A (en) | 1990-02-22 | 1991-02-20 | Electro-optical effect composition |
| FR919102082A FR2659756B1 (fr) | 1990-02-22 | 1991-02-21 | Nouveaux materiaux electro-optiques. |
| GB9103677A GB2241232B (en) | 1990-02-22 | 1991-02-21 | Electro-optical ceramic materials |
| DE4105644A DE4105644A1 (de) | 1990-02-22 | 1991-02-22 | Zusammensetzung eines elektro-optischen materials |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2039624A JP2564676B2 (ja) | 1990-02-22 | 1990-02-22 | 電子光学用組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03243913A JPH03243913A (ja) | 1991-10-30 |
| JP2564676B2 true JP2564676B2 (ja) | 1996-12-18 |
Family
ID=12558261
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2039624A Expired - Lifetime JP2564676B2 (ja) | 1990-02-22 | 1990-02-22 | 電子光学用組成物 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5135897A (ja) |
| JP (1) | JP2564676B2 (ja) |
| DE (1) | DE4105644A1 (ja) |
| FR (1) | FR2659756B1 (ja) |
| GB (1) | GB2241232B (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5396166A (en) * | 1992-08-27 | 1995-03-07 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Fiber optic interferometric electric field and voltage sensor utilizing an electrostrictive transducer |
| DE4427798C2 (de) * | 1993-08-06 | 1998-04-09 | Toshiba Kawasaki Kk | Piezoelektrischer Einkristall und dessen Verwendung in einer Ultraschallsonde und Ultraschall-Array-Sonde |
| US5345139A (en) * | 1993-08-27 | 1994-09-06 | Hewlett-Packard Company | Electrostrictive ultrasonic probe having expanded operating temperature range |
| DE19521187C2 (de) * | 1995-06-10 | 1997-08-07 | Fraunhofer Ges Forschung | Verwendung eines ferroelektrischen keramischen Werkstoffs für die Informationsspeicherung bei elektrostatischen Druckverfahren |
| US6890874B1 (en) * | 2002-05-06 | 2005-05-10 | Corning Incorporated | Electro-optic ceramic material and device |
| US6746618B2 (en) | 2002-05-21 | 2004-06-08 | Corning Incorporated | Electro-optic ceramic material and device |
| US7042485B2 (en) * | 2003-06-10 | 2006-05-09 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Exposure assemblies, printing systems and related methods |
| CN112566882A (zh) | 2018-03-13 | 2021-03-26 | Tdk电子股份有限公司 | 多晶陶瓷固体和用于制造多晶陶瓷固体的方法 |
| CN109354496B (zh) * | 2018-10-18 | 2021-06-11 | 九江学院 | 一种钒酸钇透明陶瓷的制备方法 |
| CN113956040B (zh) * | 2020-07-20 | 2022-07-12 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 一种具有超高压电系数及超强光致发光性能的透明光电陶瓷材料及其制备方法 |
Family Cites Families (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3640866A (en) * | 1967-08-21 | 1972-02-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Piezoelectric ceramic compositions |
| JPS5551758A (en) * | 1978-10-04 | 1980-04-15 | Tdk Electronics Co Ltd | High dielectric constance ceramic composition |
| JPS55121959A (en) * | 1979-03-07 | 1980-09-19 | Tdk Electronics Co Ltd | High dielectric ceramic composition |
| JPS55121958A (en) * | 1979-03-07 | 1980-09-19 | Tdk Electronics Co Ltd | High dielectric ceramic composition |
| JPS5560069A (en) * | 1978-10-30 | 1980-05-06 | Tdk Electronics Co Ltd | High dielectric constant ceramic composition |
| JPS5948969A (ja) * | 1982-09-14 | 1984-03-21 | Toshiba Corp | 超音波探触子用酸化物圧電材料 |
| GB2200106B (en) * | 1984-07-05 | 1988-12-21 | Plessey Co Plc | Transparent materials capable of exhibiting birefringence |
| US4812426A (en) * | 1984-08-21 | 1989-03-14 | Denki Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Lead-containing oxide powder |
| FR2569398B1 (fr) * | 1984-08-21 | 1989-09-22 | Denki Kagaku Kogyo Kk | Procede de preparation d'une poudre d'oxydes contenant du plomb, poudre obtenue par ce procede et son utilisation dans la preparation de corps frittes et d'elements electriques et autres |
| JPS61256959A (ja) * | 1985-05-02 | 1986-11-14 | ティーディーケイ株式会社 | 高誘電率磁器組成物 |
| US4712156A (en) * | 1987-02-11 | 1987-12-08 | Corning Glass Works | Stabilized ferroelectrics |
| EP0294991A3 (en) * | 1987-06-10 | 1989-08-16 | Nippon Steel Corporation | Readily sinterable powder of perovskite type oxide containing group va element and laminated element obtained therefrom |
| WO1989003595A1 (en) * | 1987-10-09 | 1989-04-20 | Martin Marietta Corporation | An electrostrictive ceramic material including a process for the preparation thereof and applications therefor |
| JPH0821257B2 (ja) * | 1988-07-28 | 1996-03-04 | 株式会社村田製作所 | 非還元性誘電体磁器組成物とそれを用いた積層セラミックコンデンサ |
| US5006956A (en) * | 1988-11-07 | 1991-04-09 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Dielectric ceramic composition |
| US4858066A (en) * | 1988-12-22 | 1989-08-15 | Gte Products Corporation | Nonlinear dielectric capacitor for pulse generation applications |
| JP2615977B2 (ja) * | 1989-02-23 | 1997-06-04 | 松下電器産業株式会社 | 誘電体磁器組成物およびこれを用いた積層セラミックコンデンサとその製造方法 |
-
1990
- 1990-02-22 JP JP2039624A patent/JP2564676B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1991
- 1991-02-20 US US07/659,743 patent/US5135897A/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-02-21 GB GB9103677A patent/GB2241232B/en not_active Expired - Fee Related
- 1991-02-21 FR FR919102082A patent/FR2659756B1/fr not_active Expired - Fee Related
- 1991-02-22 DE DE4105644A patent/DE4105644A1/de not_active Ceased
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB9103677D0 (en) | 1991-04-10 |
| GB2241232B (en) | 1994-09-14 |
| US5135897A (en) | 1992-08-04 |
| FR2659756B1 (fr) | 1994-09-30 |
| JPH03243913A (ja) | 1991-10-30 |
| FR2659756A1 (fr) | 1991-09-20 |
| DE4105644A1 (de) | 1991-09-26 |
| GB2241232A (en) | 1991-08-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6793843B2 (en) | Piezoelectric ceramic | |
| CN101291889B (zh) | 压电陶瓷组成物和压电陶瓷 | |
| EP1347073A1 (en) | HIGH Cr FERRITIC HEAT RESISTANCE STEEL | |
| JP2564676B2 (ja) | 電子光学用組成物 | |
| Chang et al. | An investigation of (Na0. 5K0. 5) NbO3–CaTiO3 based lead-free ceramics and surface acoustic wave devices | |
| JP4674405B2 (ja) | 圧電磁器 | |
| JP4524558B2 (ja) | 圧電磁器およびその製造方法 | |
| JP4001362B2 (ja) | 圧電磁器およびその製造方法 | |
| Rajashekhar et al. | Dielectric properties of Na and Pr doped SrBi4Ti4O15 ceramics | |
| JP4529301B2 (ja) | 圧電磁器 | |
| JP4779243B2 (ja) | 圧電磁器 | |
| JP4070967B2 (ja) | 圧電磁器 | |
| JP4569062B2 (ja) | 圧電磁器 | |
| JPH09124366A (ja) | 圧電セラミックス | |
| JP4001366B2 (ja) | 圧電磁器 | |
| US5023032A (en) | Electrostrictive ceramic material including a process for the preparation thereof and applications therefor | |
| JP2003206179A (ja) | 圧電磁器 | |
| JP2008056549A (ja) | 無鉛圧電磁器組成物 | |
| JP2922769B2 (ja) | アクチュエータ用圧電磁器組成物 | |
| CN105948746B (zh) | 一种压电陶瓷材料及其制备方法 | |
| JP3830345B2 (ja) | 圧電磁器 | |
| Banerjee et al. | Processing and polarization behavior of Sr-containing lead zirconate titanate | |
| JP4001363B2 (ja) | 圧電磁器 | |
| JP3117625B2 (ja) | 電界誘起歪み材料 | |
| JP2016179931A (ja) | 圧電磁器およびそれを用いた圧電素子 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071003 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081003 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081003 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091003 Year of fee payment: 13 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091003 Year of fee payment: 13 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101003 Year of fee payment: 14 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101003 Year of fee payment: 14 |