JP3041409B2 - Manufacturing method of doped PLZT - Google Patents
Manufacturing method of doped PLZTInfo
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、光歪材料として好
適に用いることができるドープドPLZTの製造方法に
関する。[0001] The present invention relates to a method for producing doped PLZT which can be suitably used as a photostrictive material.
【0002】[0002]
【従来の技術】PLZTは、ジルコン酸チタン酸鉛にL
aを加えたセラミックスであって、一般式;Pb1-x L
ax (Zry Tiz )1-x/4 O3 (注、式中の1−x/
4は、1−(x/4)を意味する)で表される物質であ
る。この物質は、圧電効果や光歪効果等を示すことがよ
く知られている。またこれらの効果は、PLZTに種々
のドーパントを添加することによって、より顕著となる
ことも知られている。2. Description of the Related Art PLZT is prepared by adding L to lead zirconate titanate.
a-added ceramic, having the general formula: Pb 1-x L
a x (Zr y Ti z) 1-x / 4 O 3 ( Note, in the formula 1-x /
4 is a substance represented by 1- (x / 4)). It is well known that this substance exhibits a piezoelectric effect, an optical distortion effect, and the like. It is also known that these effects become more remarkable by adding various dopants to PLZT.
【0003】ドープドPLZTを製造する場合、従来
は、ドーパントを添加しようとする特定のPLZTに対
して該PLZT中における各元素の原子数比を維持した
ままで、その上に所望の量のドーパントを添加してい
た。即ち上記の特定PLZTの化学式が、たとえばPb
a Lab Zrc Tid O3 (ここにa、b、c、d、お
よび3は、各元素の原子数比を示す。)であり、添加し
ようとするドーパントの原子数比をeとすると、加熱焼
結前の原料混合物中における各元素の原子数比がa:
b:c:d:eとなるように各原料を混合し、次いでこ
れを加熱焼結する方法が専ら採られていた。[0003] In the production of doped PLZT, conventionally, a desired amount of dopant is added onto a specific PLZT to which a dopant is to be added, while maintaining the atomic ratio of each element in the PLZT. Had been added. That is, the chemical formula of the specific PLZT is, for example, Pb
a La b Zr c Ti d O 3 ( here a, b, c, d, and 3. showing the atomic ratio of each element), and the atomic ratio of dopant to be added when the e The atomic ratio of each element in the raw material mixture before heat sintering is a:
The method of mixing each raw material so as to obtain b: c: d: e, and then heating and sintering the raw materials has been exclusively adopted.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところで本発明者等
は、上記した従来の製造方法ではドーパントによるPL
ZTの性能向上が十分でないという問題を見いだした。By the way, the inventors of the present invention have proposed that the above-described conventional manufacturing method uses a PL
It has been found that the ZT performance is not sufficiently improved.
【0005】本発明の目的は、ドーパント添加による効
果を向上させ得る新規な製造方法を提供することであ
る。本発明者等は、自ら見いだした上記問題点を解決す
べく鋭意研究した結果、原料混合時におけるPLZTの
各原料とドーパント材料との混合比に、問題を解決し得
る鍵が存在することを見いだし本発明を完成した。An object of the present invention is to provide a novel manufacturing method capable of improving the effect of adding a dopant. The present inventors have conducted intensive studies to solve the above-mentioned problems found by themselves, and as a result, have found that there is a key that can solve the problem in the mixing ratio between each material of PLZT and the dopant material at the time of mixing the materials. The present invention has been completed.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明のドープドPLZ
Tの製造方法は、加熱焼結前の原料混合物中におけるP
b、La、Zr、Tiおよびドーパントの各元素の原子
数比が、製造目的物質の理論的化学式における化学量論
比となるように各原料を混合し、次いで加熱焼結するこ
とを特徴とする方法である。DISCLOSURE OF THE INVENTION The doped PLZ of the present invention
The method for producing T is as follows: P in the raw material mixture before heat sintering.
b, La, Zr, Ti, and the respective materials are mixed so that the atomic ratio of each element of the dopant becomes the stoichiometric ratio in the theoretical chemical formula of the production target substance, and then the mixture is heated and sintered. Is the way.
【0007】[0007]
【作用】本発明の製造方法からは、従来方法と比較して
ドーパントの添加量が十分であり、しかしてPLZTが
本来有する性能の改善の程度において一層優れたドープ
ドPLZTを得ることができる。According to the production method of the present invention, the amount of dopant added is sufficient as compared with the conventional method, so that doped PLZT which is more excellent in the degree of improvement of the performance inherent in PLZT can be obtained.
【0008】[0008]
【発明の実施の態様】本発明においては、加熱焼結され
るべき原料混合物中における製造目的物質の各元素の原
子数比が、該目的物質の理論的化学式における化学量論
比となるように各原料を混合することが肝要である。こ
れを従来法と対比して説明する。今仮に、ドーパントを
添加しようとするPLZTの化学式がPba Lab Zr
c Tid O3 (ここにa、b、c、d、および3は、各
元素の原子数比)であり、添加しようとするドーパント
Xの原子数比をeとする。そして、後記する方法で決定
され、且つドーパントXを原子数比にしてeだけ含有す
る製造目的物質の理論的化学式をPba'Lab'Zrc'T
id'Xe O3 とすると、Pb、La、Zr、Ti、X、
の各原料を原料混合物中におけるそれら元素の原子数比
がa’:b’:c’:d’:eとなるように計量配合す
る。しかして、従来法での前記した比たるa:b:c:
d:eと明確に異なる。なお本発明においては、上記の
a’:b’:c’:d’:eの各量は、ある程度の誤差
は許容される。その誤差範囲は、a’値の場合はその
0.1%程度以下、好ましくは0.05%程度以下であ
り、b’値の場合はその0.3%程度以下、好ましくは
0.15%程度以下であり、c’およびd’値の場合は
いずれもその0.15%程度以下、好ましくは0.08
%程度以下である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the present invention, heat sintering is performed.
Of each element of the target substance in the raw material mixture
Stoichiometry in the theoretical chemical formula of the target substance
It is important to mix each raw material so that the ratio is obtained. This
This will be described in comparison with the conventional method. Now, temporarily,
The chemical formula of PLZT to be added is PbaLabZr
cTidOThree(Where a, b, c, d, and 3 are each
Element ratio), and the dopant to be added
Let e be the atomic ratio of X. And decided by the method described below
And the dopant X contains only e in atomic ratio.
The theoretical chemical formula of the target substancea 'Lab 'Zrc 'T
id 'XeOThreeThen, Pb, La, Zr, Ti, X,
Of each element in the raw material mixture
Are a ': b': c ': d': e.
You. Thus, the ratio a: b: c:
d: clearly different from e. In the present invention, the above
Each amount of a ': b': c ': d': e has some error
Is acceptable. If the error range is a ',
0.1% or less, preferably 0.05% or less
In the case of the b 'value, about 0.3% or less thereof, preferably
0.15% or less, and in the case of c ′ and d ′ values,
In each case, about 0.15% or less thereof, preferably 0.08% or less.
% Or less.
【0009】次に製造目的物質の理論的化学式を決定す
る方法について説明すると、一般にドーパントは、PL
ZTのAサイト(即ちPbとの置換)および/またはB
サイト(即ちZrとの置換)にドープされ、置換位置並
びにAサイトとBサイトへの置換配分は、ドーパントX
の種類、就中そのイオン半径によって異なる。イオン半
径がPbのそれに近いものは、主としてAサイトに入
り、イオン半径がZrのそれに近いものは、主としてB
サイトに入る。また、PbとZrの各イオン半径の中間
のものは、AサイトとBサイトに分布して入るが、イオ
ン半径がPbとZrのどちらか近い方に多く入ることに
なる。そこで本発明では、AサイトとBサイトへの各分
布比を厳密に理論計算して理論的化学式を得てもよい
が、簡便法として、イオン半径の点でZrよりもPbに
近いものは全部Aサイトに入るとし、一方PbよりもZ
rに近いものは全部Bサイトに入るとして理論的化学式
を決定してよい。ドーパントが入る位置、換言するとド
ープサイトと所望のドープ量が決定すると、求める該理
論的化学式は次の方法で決定することができる。即ち、
ドーパントがアクセプタの場合には酸素が抜けることに
より、一方、ドーパントがドナーの場合にはPbが抜け
ることにより、それぞれ電気的中性が保たれるとして計
算する。Next, a method for determining the theoretical chemical formula of the substance to be produced will be described.
A site of ZT (ie, replacement with Pb) and / or B site
Site (ie, substitution with Zr), the substitution position and substitution distribution between the A site and the B site are determined by the dopant X
Depends on the type, especially its ionic radius. Those with an ionic radius close to that of Pb mainly enter the A site, and those with an ionic radius close to that of Zr mainly
Enter the site. In addition, those having intermediate ionic radii of Pb and Zr are distributed on the A site and the B site, but the ionic radius is more likely to be closer to either Pb or Zr. Therefore, in the present invention, a theoretical chemical formula may be obtained by strictly theoretically calculating each distribution ratio of the A site and the B site. However, as a simple method, all of the ionic radii closer to Pb than Zr are used. Suppose you enter site A, but Z more than Pb
The theoretical chemical formula may be determined assuming that all substances close to r fall into the B site. When the position where the dopant enters, in other words, the doping site and the desired doping amount are determined, the theoretical formula to be obtained can be determined by the following method. That is,
When the dopant is an acceptor, oxygen is released, and when the dopant is a donor, Pb is released, so that the calculation is performed assuming that the electrical neutrality is maintained.
【0010】ドープの対象とされる各種PLZTのう
ち、Laの原子数比が、0.02〜0.04であるも
の、あるいはZrとTiとの間の原子数比(Zr:T
i)が50:50〜55:45であるものが特に好まし
い。[0010] Of the various PLZTs to be doped, those having an atomic ratio of La of 0.02 to 0.04, or an atomic ratio between Zr and Ti (Zr: T
Those in which i) is 50:50 to 55:45 are particularly preferred.
【0011】ドーパントとしては、各種のものが例示で
きるが、上記の簡便法にて決定してAサイトにドープさ
れるものとしては、たとえばNa、K、Y、Ba、Bi
などがあり、Bサイトにドープされるものとしては、た
とえばTa、W、Nb、Mg、Al、Fe、Sn、S
i、などがある。ドープの対象とされる各種のPLZT
に対して、また更に前節に示した好ましいPLZTに対
しても、特に好ましいドーパントは、Ta、W、および
Nbである。ZrとTiとの間の原子数比(Zr:T
i)が50:50〜55:45であるPLZTに対して
は、特にNbが好ましい。As the dopant, various ones can be exemplified. As the dopant determined by the above-mentioned simple method and doped at the A site, for example, Na, K, Y, Ba, Bi
For example, Ta, W, Nb, Mg, Al, Fe, Sn, S
i. Various PLZTs to be doped
Particularly preferred dopants are Ta, W, and Nb, and also for the preferred PLZT shown in the previous section. The atomic ratio between Zr and Ti (Zr: T
Nb is particularly preferred for PLZT where i) is 50:50 to 55:45.
【0012】各種PLZTのうち、光歪効果を大きく示
すものとして知られる次式(1) に示す特定のPLZT
を例にとって、若干のドープドPLZTの理論的化学式
を上記の簡便法にて決定して以下に例示する。 Pb0.97La0.03(Zr0.52Ti0.48)1-0.03/4O3 (1) Ta5+、W6+、およびNb5+をドーパントとして、それ
ぞれを式(1)のBサイト内に原子数比で0.01ドー
プさせたものの理論的化学式を、それぞれ下式(2)、
(3)、(4)に示す。 Pb0.965 La0.03(Zr0.5148Ti0.4752Ta0.01)1-0.03/4O3 (2) Pb0.960 La0.03(Zr0.5148Ti0.4752W0.01)1-0.03/4O3 (3) Pb0.965 La0.03(Zr0.5148Ti0.4752Nb0.01)1-0.03/4O3 (4)Among various PLZTs, a specific PLZT represented by the following equation (1), which is known to greatly exhibit the optical distortion effect:
And the theoretical formula of some doped PLZT is determined by the above-mentioned simple method, and is exemplified below. Pb 0.97 La 0.03 (Zr 0.52 Ti 0.48 ) 1-0.03 / 4 O 3 (1) Using Ta 5+ , W 6+ , and Nb 5+ as dopants, each atom ratio in the B site of the formula (1) The theoretical chemical formula of the one doped by 0.01 is represented by the following formula (2),
The results are shown in (3) and (4). Pb 0.965 La 0.03 (Zr 0.5148 Ti 0.4752 Ta 0.01 ) 1-0.03 / 4 O 3 (2) Pb 0.960 La 0.03 (Zr 0.5148 Ti 0.4752 W 0.01 ) 1-0.03 / 4 O 3 (3) Pb 0.965 La 0.03 (Zr 0.5148 Ti 0.4752 Nb 0.01 ) 1-0.03 / 4 O 3 (4)
【0013】したがって、たとえば(2)式のものを製
造目的物とする場合、原料混合物中における各元素量の
混合比、即ちPb:La:Zr:Ti:Ta(原子数
比)は、97.23:3.02:51.48:47.5
2:1.00となる。更に、各元素の原料として、それ
ぞれPbO、La2 O3 、ZrO2 、TiO2 、および
Ta2 O5 を用いると、これらの原料の配合比(重量
比)は、PbO:La2 O 3 :ZrO2 :TiO2 :T
a2 O5 =98.23:2.23:28.71:17.
18:1となる。また、Pb0.960 La0.03(Zr
0.5096Ti0.4704Nb0.02)1-0.03/4O3 なる理論的化
学式のものを製造目的物とする場合、各元素の原料とし
て、それぞれPbO、La2 O3 、ZrO2 、Ti
O2 、およびNb2 O5 を用いると、これらの原料の配
合比(重量比)は、PbO:La2 O3 :ZrO2 :T
iO2 :Nb2 O5 =81.23:1.85:23.6
2:14.14:1となる。Therefore, for example, the one of the type (2) is manufactured.
In the case of a target product, the amount of each element in the raw material mixture
Mixing ratio, ie, Pb: La: Zr: Ti: Ta (number of atoms
Ratio) is 97.23: 3.02: 51.48: 47.5.
2: 1.00. Furthermore, as a raw material for each element,
PbO, La respectivelyTwoOThree, ZrOTwo, TiOTwo,and
TaTwoOFiveIf used, the mixing ratio (weight
Ratio) is PbO: LaTwoO Three: ZrOTwo: TiOTwo: T
aTwoOFive= 98.23: 2.23: 28.71: 17.
18: 1. Also, Pb0.960La0.03(Zr
0.5096Ti0.4704Nb0.02)1-0.03 / 4OThreeTheoreticalization
When a chemical formula is used as a production target, it must be used as a raw material for each element.
And PbO and La respectivelyTwoOThree, ZrOTwo, Ti
OTwo, And NbTwoOFiveIs used to distribute these raw materials.
The combined ratio (weight ratio) is PbO: LaTwoOThree: ZrOTwo: T
iOTwo: NbTwoOFive= 81.23: 1.85: 23.6
2: 14.14: 1.
【0014】各元素の原料としては、上記の酸化物の
他、炭酸塩、しゅう酸塩、水酸化物、硝酸塩なども例示
される。原料の形態は、公知のPLZTの製造の場合と
同様の粉末状が好ましい。またその粒径も特性に影響を
与えることが既に知られており、最良の光歪効果が得ら
れるような粒径を選択することが好ましい。原料混合物
からの製造目的物質の製造は、従来通りであってよく、
たとえば仮焼の後焼結し、その後必要に応じて熱処理を
行う。Examples of the raw material of each element include carbonates, oxalates, hydroxides and nitrates in addition to the above-mentioned oxides. The form of the raw material is preferably in the same powder form as in the case of producing known PLZT. It is already known that the particle size also affects the characteristics, and it is preferable to select a particle size that gives the best optical distortion effect. Production of the production target substance from the raw material mixture may be conventional,
For example, after calcination, sintering is performed, and then heat treatment is performed as needed.
【0015】本発明においては、ドーパントの添加量は
特に制限はないが、一般的には、原子数比0.05以下
とすることが好ましく、ドーパントがWである場合は特
に0.02以下、更に0.002〜0.02、ドーパン
トがNbである場合は特に0.04以下、更に0.00
2〜0.04、またドーパントがTaである場合には特
に0.03以下、更に0.005〜0.03であること
が好ましい。In the present invention, the addition amount of the dopant is not particularly limited, but it is generally preferred that the atomic ratio is 0.05 or less, and when the dopant is W, it is particularly 0.02 or less. 0.002 to 0.02, and when the dopant is Nb, 0.04 or less, particularly 0.004 or less.
When the dopant is Ta, it is particularly preferably 0.03 or less, more preferably 0.005 to 0.03.
【0016】[0016]
【実施例】以下、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に
説明する。 実施例1 前記(1)式で示される理論的化学式を有するTaドー
プドPLZTを製造すべく、133.324gのPb
O、3.025gのLa2 O3 、38.969gのZr
O2 、23.325gのTiO2 、および1.357g
のTa2 O5 とからなる均一な原料混合物を調製した。
この混合物を900℃、大気中で10時間仮焼の後、約
1200℃で2時間焼結し、最後に900℃、窒素気流
中で1時間熱処理してTaドープドPLZTを得た。EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. Example 1 133.324 g of Pb was prepared to produce Ta-doped PLZT having the theoretical chemical formula represented by the above formula (1).
O, 3.025 g La 2 O 3 , 38.969 g Zr
O 2 , 23.325 g of TiO 2 , and 1.357 g
Of Ta 2 O 5 was prepared.
This mixture was calcined at 900 ° C. in the air for 10 hours, sintered at about 1200 ° C. for 2 hours, and finally heat-treated at 900 ° C. in a nitrogen stream for 1 hour to obtain Ta-doped PLZT.
【0017】比較例1 前記8節に示す従来の原料混合量比の場合を実施例1と
比較するために、134.038gのPbO、3.02
6gのLa2 O3 、39.371gのZrO2、23.
565gのTiO2 、および1.368gのTa2 O5
とからなる均一な原料混合物を調製した。この混合物を
実施例1の場合は同じく、900℃、大気中で10時間
仮焼の後、約1200℃で2時間焼結し、最後に900
℃、窒素気流中で1時間熱処理してTaドープドPLZ
Tを得た。実施例1と比較例1から得た各Taドープド
PLZTの特性を表1に示す。Comparative Example 1 In order to compare the conventional raw material mixing ratio shown in Section 8 with that of Example 1, 134.038 g of PbO, 3.02
6 g La 2 O 3 , 39.371 g ZrO 2 , 23.
565 g of TiO 2 and 1.368 g of Ta 2 O 5
A homogeneous raw material mixture consisting of In the same manner as in Example 1, this mixture was calcined at 900 ° C. in the air for 10 hours, sintered at about 1200 ° C. for 2 hours, and finally
Heat-treated in nitrogen stream for 1 hour at Ta.
T was obtained. Table 1 shows the characteristics of each Ta-doped PLZT obtained from Example 1 and Comparative Example 1.
【0018】[0018]
【表1】 [Table 1]
【0019】表1に示すように、従来方法たる比較例1
による物質は、密度がドーパント添加前のPLZTの理
論密度7.960よりも大きくなっている。このことか
ら、従来方法ではドーパントによる置換が充分に起こら
ず、Pbリッチな組成になっていると考えられる。これ
に対して、本発明の方法による物質は、より充分に置換
されたものであると考えられる。光歪材料としての特性
は、圧電定数、光起電流、時定数、歪み等、エネルギー
の変換効率と応答速度に関して、本発明の製造方法によ
って得られた物質が、従来の物質に対して優れた性質を
有するものであることが確認できた。As shown in Table 1, Comparative Example 1 as a conventional method was used.
Has a density higher than the theoretical density of PLZT before the dopant addition of 7.960. From this, it is considered that the substitution by the dopant does not sufficiently occur in the conventional method, and the composition becomes Pb-rich. In contrast, the material according to the method of the invention is considered to be more fully substituted. The properties as a photostrictive material include piezoelectric constant, photovoltaic current, time constant, strain, etc. It was confirmed that the material had properties.
【0020】実施例2〜7 下記式(5)で示されるPLZTに、W6+を式(5)の
Bサイト内に原子数比で0.005〜0.05ドープす
るドープドPLZTの製造を行った。それぞれの各理論
化学式は、それぞれ下記式(6)〜(11)であり、原
料たるPbO、La2 O3 、ZrO2 、TiO2 、およ
びWO3 を各式に従って化学両論比で混合し、均一な原
料混合物を調製した。この混合物を実施例1の場合と同
じく、900℃、大気中で10時間仮焼の後、約120
0℃で2時間焼結し、最後に900℃、窒素気流中で1
時間熱処理して6種類のWドープドPLZTを得た。 Pb0.97La0.03(Zr0.52Ti0.48)1-0.03/4O3 (5) Pb0.965 La0.03(Zr0.5174Ti0.4776W0.005 )1-0.03/4O3 (6) Pb0.960 La0.03(Zr0.5148Ti0.4752W0.010 )1-0.03/4O3 (7) Pb0.955 La0.03(Zr0.5122Ti0.4728W0.015 )1-0.03/4O3 (8) Pb0.950 La0.03(Zr0.5096Ti0.4704W0.020 )1-0.03/4O3 (9) Pb0.940 La0.03(Zr0.5044Ti0.4656W0.030 )1-0.03/4O3 (10) Pb0.920 La0.03(Zr0.4940Ti0.4560W0.050 )1-0.03/4O3 (11)Examples 2 to 7 Production of doped PLZT by doping 0.006 to 0.05 at an atomic ratio of W 6+ into the B site of the formula (5) to the PLZT represented by the following formula (5). went. The respective theoretical chemical formulas are the following formulas (6) to (11). PbO, La 2 O 3 , ZrO 2 , TiO 2 , and WO 3 as raw materials are mixed at a stoichiometric ratio in accordance with the respective formulas. A raw material mixture was prepared. This mixture was calcined in the air at 900 ° C. for 10 hours in the same manner as in Example 1;
Sintered at 0 ° C for 2 hours and finally 900 ° C in nitrogen stream
After heat treatment for 6 hours, six types of W-doped PLZT were obtained. Pb 0.97 La 0.03 (Zr 0.52 Ti 0.48 ) 1-0.03 / 4 O 3 (5) Pb 0.965 La 0.03 (Zr 0.5174 Ti 0.4776 W 0.005 ) 1-0.03 / 4 O 3 (6) Pb 0.960 La 0.03 (Zr 0.5148 Ti 0.4752 W 0.010 ) 1-0.03 / 4 O 3 (7) Pb 0.955 La 0.03 (Zr 0.5122 Ti 0.4728 W 0.015 ) 1-0.03 / 4 O 3 (8) Pb 0.950 La 0.03 (Zr 0.5096 Ti 0.4704 W 0.020 ) 1- 0.03 / 4 O 3 (9) Pb 0.940 La 0.03 (Zr 0.5044 Ti 0.4656 W 0.030 ) 1-0.03 / 4 O 3 (10) Pb 0.920 La 0.03 (Zr 0.4940 Ti 0.4560 W 0.050 ) 1-0.03 / 4 O 3 ( 11)
【0021】実施例8〜13 式(5)で示されるPLZTに、Nb5+を式(5)のB
サイト内に原子数比で0.050〜0.05ドープする
ドープドPLZTの製造を行った。それぞれの各理論化
学式は、下記式(12)〜(17)であり、原料たるP
bO、La2 O 3 、ZrO2 、TiO2 、およびNb2
O5 を各式に従って化学両論比で混合し、均一な原料混
合物を調製した。この混合物を実施例1の場合と同じ
く、900℃、大気中で10時間仮焼の後、約1200
℃で2時間焼結し、最後に900℃、窒素気流中で1時
間熱処理して7種類のNbドープドPLZTを得た。 Pb0.968 La0.03(Zr0.5174Ti0.4776Nb0.005 )1-0.03/4O3 (12) Pb0.965 La0.03(Zr0.5148Ti0.4752Nb0.010 )1-0.03/4O3 (13) Pb0.963 La0.03(Zr0.5122Ti0.4728Nb0.015 )1-0.03/4O3 (14) Pb0.960 La0.03(Zr0.5096Ti0.4704Nb0.020 )1-0.03/4O3 (15) Pb0.955 La0.03(Zr0.5044Ti0.4656Nb0.030 )1-0.03/4O3 (16) Pb0.945 La0.03(Zr0.4940Ti0.4560Nb0.050 )1-0.03/4O3 (17)Embodiments 8 to 13 Nb is added to PLZT represented by the formula (5).5+To B in equation (5)
Doping 0.050 to 0.05 at atomic ratio in site
Production of doped PLZT was performed. Each theory
The formula is the following formulas (12) to (17), and the raw material P
bO, LaTwoO Three, ZrOTwo, TiOTwo, And NbTwo
OFiveAre mixed in stoichiometric ratio according to each formula,
A compound was prepared. This mixture is the same as in Example 1.
After calcination in air at 900 ° C for 10 hours, about 1200
Sintering for 2 hours at 900 ° C, and finally for 1 hour at 900 ° C in a nitrogen stream
During the heat treatment, seven types of Nb-doped PLZT were obtained. Pb0.968La0.03(Zr0.5174Ti0.4776Nb0.005)1-0.03 / 4OThree(12) Pb0.965La0.03(Zr0.5148Ti0.4752Nb0.010)1-0.03 / 4OThree(13) Pb0.963La0.03(Zr0.5122Ti0.4728Nb0.015)1-0.03 / 4OThree(14) Pb0.960La0.03(Zr0.5096Ti0.4704Nb0.020)1-0.03 / 4OThree(15) Pb0.955La0.03(Zr0.5044Ti0.4656Nb0.030)1-0.03 / 4OThree(16) Pb0.945La0.03(Zr0.4940Ti0.4560Nb0.050)1-0.03 / 4OThree(17)
【0022】実施例14〜19 式(5)で示されるPLZTに、Ta5+を式(5)のB
サイト内に原子数比で0.01〜0.05ドープするド
ープドPLZTの製造を行った。それぞれの各理論化学
式は、下記式(18)〜(23)であり、原料たるPb
O、La2 O3、ZrO2 、TiO2 、およびTa2 O
5 を各式に従って化学両論比で混合し、均一な原料混合
物を調製した。この混合物を実施例1の場合と同じく、
900℃、大気中で10時間仮焼の後、約1200℃で
2時間焼結し、最後に900℃、窒素気流中で1時間熱
処理して6種類のTaドープドPLZTを得た。 Pb0.968 La0.03(Zr0.5174Ti0.4776Ta0.005 )1-0.03/4O3 (18) Pb0.965 La0.03(Zr0.5148Ti0.4752Ta0.010 )1-0.03/4O3 (19) Pb0.963 La0.03(Zr0.5122Ti0.4728Ta0.015 )1-0.03/4O3 (20) Pb0.960 La0.03(Zr0.5096Ti0.4704Ta0.020 )1-0.03/4O3 (21) Pb0.955 La0.03(Zr0.5044Ti0.4656Ta0.030 )1-0.03/4O3 (22) Pb0.945 La0.03(Zr0.4940Ti0.4560Ta0.050 )1-0.03/4O3 (23)Embodiments 14 to 19 Ta5 + is added to PLZT represented by the formula (5) by using B of the formula (5).
Manufacture of doped PLZT in which 0.01 to 0.05 doping was performed at an atomic ratio in the site. The respective theoretical chemical formulas are the following formulas (18) to (23), and the raw material Pb
O, La 2 O 3 , ZrO 2 , TiO 2 , and Ta 2 O
5 was mixed in stoichiometric ratio according to each formula to prepare a homogeneous raw material mixture. This mixture was prepared in the same manner as in Example 1,
After calcining in the air at 900 ° C. for 10 hours, sintering was performed at about 1200 ° C. for 2 hours, and finally heat treatment was performed at 900 ° C. in a nitrogen stream for 1 hour to obtain six kinds of Ta-doped PLZT. Pb 0.968 La 0.03 (Zr 0.5174 Ti 0.4776 Ta 0.005 ) 1-0.03 / 4 O 3 (18) Pb 0.965 La 0.03 (Zr 0.5148 Ti 0.4752 Ta 0.010 ) 1-0.03 / 4 O 3 (19) Pb 0.963 La 0.03 (Zr 0.5122 Ti 0.4728 Ta 0.015 ) 1-0.03 / 4 O 3 (20) Pb 0.960 La 0.03 (Zr 0.5096 Ti 0.4704 Ta 0.020 ) 1-0.03 / 4 O 3 (21) Pb 0.955 La 0.03 (Zr 0.5044 Ti 0.4656 Ta 0.030 ) 1-0.03 / 4 O 3 (22) Pb 0.945 La 0.03 (Zr 0.4940 Ti 0.4560 Ta 0.050 ) 1-0.03 / 4 O 3 (23)
【0023】実施例2〜7、実施例8〜13、実施例1
4〜19の各実施例から得たドープドPLZTにつき光
起電力と光起電流とを測定した。図1、図3、図5にそ
れぞれ実施例2〜7、実施例8〜13および実施例14
〜19の、ドーパント量に対する光起電力の変化を示
す。一方、図2、図4、図6にそれぞれ実施例2〜7、
実施例8〜13および実施例14〜19の、ドーパント
量に対する光起電流の変化を示す。Examples 2 to 7, Examples 8 to 13, and Example 1
The photovoltaic power and photovoltaic current of the doped PLZT obtained from each of Examples 4 to 19 were measured. FIGS. 1, 3, and 5 show Examples 2 to 7, Examples 8 to 13, and Example 14 respectively.
19 to 19 show changes in photovoltaic power with respect to the dopant amount. On the other hand, FIG. 2, FIG. 4, FIG.
The change of the photovoltaic current with respect to the dopant amount of Examples 8 to 13 and Examples 14 to 19 is shown.
【0024】[0024]
【発明の効果】以上のように、本発明の製造方法によっ
て、ドーパントが添加されたPLZTの製造において、
添加されるドーパントを意図した比率で充分に置換で
き、それによって、そのドーパント添加による特性向上
の効果がより顕著に示されるようになった。As described above, in the production of PLZT to which a dopant is added by the production method of the present invention,
The dopant to be added can be sufficiently substituted at an intended ratio, whereby the effect of the addition of the dopant to improve the characteristics is more remarkably exhibited.
【図1】実施例2〜7で得られた各WドープドPLZT
について、Wドープ量に対する光起電力を示すグラフで
ある。FIG. 1 shows each W-doped PLZT obtained in Examples 2 to 7
5 is a graph showing the photovoltaic power with respect to the amount of W doping with respect to FIG.
【図2】実施例2〜7で得られた各WドープドPLZT
について、Wドープ量に対する光起電流を示すグラフで
ある。FIG. 2 shows each W-doped PLZT obtained in Examples 2 to 7
3 is a graph showing the photovoltaic current with respect to the amount of W doping for each of FIGS.
【図3】実施例8〜13で得られた各NbドープドPL
ZTについて、Nbドープ量に対する光起電力を示すグ
ラフである。FIG. 3 shows each Nb-doped PL obtained in Examples 8 to 13.
5 is a graph showing the photovoltaic power versus the Nb doping amount for ZT.
【図4】実施例8〜13で得られた各NbドープドPL
ZTについて、Nbドープ量に対する光起電流を示すグ
ラフである。FIG. 4 shows each Nb-doped PL obtained in Examples 8 to 13.
9 is a graph showing the photovoltaic current with respect to the Nb doping amount for ZT.
【図5】実施例14〜19で得られた各TaドープドP
LZTについて、Taドープ量に対する光起電力を示す
グラフである。FIG. 5 shows each Ta-doped P obtained in Examples 14 to 19.
4 is a graph showing the photovoltaic power versus the amount of Ta doping for LZT.
【図6】実施例14〜19で得られた各TaドープドP
LZTについて、Taドープ量に対する光起電流を示す
グラフである。FIG. 6 shows each Ta-doped P obtained in Examples 14 to 19.
4 is a graph showing a photovoltaic current with respect to a Ta doping amount for LZT.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高瀬 晃 佐賀県鳥栖市宿町字野々下807番地1 工業技術院 九州工業技術研究所内 (72)発明者 馬場 俊之 兵庫県尼崎市東向島西之町8番地 三菱 電線工業株式会社内 (72)発明者 山本 啓介 兵庫県尼崎市東向島西之町8番地 三菱 電線工業株式会社内 (72)発明者 平岡 誠 兵庫県尼崎市東向島西之町8番地 三菱 電線工業株式会社内 審査官 深草 祐一 (56)参考文献 特開 昭51−1511(JP,A) 特開 昭48−55883(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C04B 35/49 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Akira Takase 807-1, Nonoshita, Jukucho, Tosu-shi, Saga Prefecture Inside the Kyushu Institute of Industrial Technology (72) Inventor Toshiyuki Baba 8-Nishinomachi, Higashi-Mukojima, Amagasaki City, Hyogo Prefecture Inside Mitsubishi Cable Industry Co., Ltd. (72) Keisuke Yamamoto, Inventor Keisuke Yamamoto 8 Higashi-Mukojima Nishinocho, Hyogo Prefecture Inside Mitsubishi Cable Industry Co., Ltd. (72) Inventor Makoto Hiraoka 8, Higashi-Mukojima Nishinocho, Hyogo Prefecture Mitsubishi Electric Cable Industry Co., Ltd. In-house examiner Yuichi Fukakusa (56) References JP-A-51-1511 (JP, A) JP-A-48-55883 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) C04B 35/49
Claims (10)
b、La、Zr、Tiおよびドーパントの各元素の原子
数比が、製造目的物質の理論的化学式における化学量論
比となるように各原料を混合し、次いで加熱焼結するこ
とを特徴とするドープドPLZTの製造方法。1. P in a raw material mixture before heat sintering
b, La, Zr, Ti, and the respective materials are mixed so that the atomic ratio of each element of the dopant becomes the stoichiometric ratio in the theoretical chemical formula of the production target substance, and then the mixture is heated and sintered. A method for producing doped PLZT.
である請求項1記載のドープドPLZTの製造方法。2. The atomic ratio of La is 0.02 to 0.04.
The method for producing doped PLZT according to claim 1, wherein
i)が、50:50〜55:45である請求項1または
2記載のドープドPLZTの製造方法。3. The atomic ratio (Zr: T) between Zr and Ti.
The method for producing doped PLZT according to claim 1 or 2, wherein i) is from 50:50 to 55:45.
群から選ばれた1種または2種以上である請求項1〜3
のいずれかに記載のドープドPLZTの製造方法。4. The dopant according to claim 1, wherein the dopant is one or more selected from the group consisting of Ta, W and Nb.
The method for producing doped PLZT according to any one of the above.
である請求項4記載のドープドPLZTの製造方法。5. The method for producing doped PLZT according to claim 4, wherein the atomic ratio of the dopant is 0.05 or less.
比が、0.02以下である請求項5記載のドープドPL
ZTの製造方法。6. The doped PL according to claim 5, wherein the dopant is W and the atomic ratio is 0.02 or less.
Manufacturing method of ZT.
数比が、0.04以下である請求項5記載のドープドP
LZTの製造方法。7. The doped P according to claim 5, wherein the dopant is Nb and the atomic ratio is 0.04 or less.
Manufacturing method of LZT.
数比が、0.03以下である請求項5記載のドープドP
LZTの製造方法。8. The doped P according to claim 5, wherein the dopant is Ta and the atomic ratio is 0.03 or less.
Manufacturing method of LZT.
論的化学式を有するTaドープ物であって、原料および
それらの混合重量比が下式(B)に示されるものである
請求項1記載のドープドPLZTの製造方法。 Pb0.965 La0.03(Zr0.5148Ti0.4752Ta0.01)1-0.03/4O3 (A) PbO:La2 O3 :ZrO2 :TiO2 :Ta2 O5 =98.23:2.2 3:28.71:17.18:1 (B)9. The production target substance is a Ta-doped substance having a theoretical chemical formula represented by the following formula (A), and the raw materials and their mixing weight ratios are represented by the following formula (B). 2. The method for producing doped PLZT according to 1. Pb 0.965 La 0.03 (Zr 0.5148 Ti 0.4752 Ta 0.01 ) 1-0.03 / 4 O 3 (A) PbO: La 2 O 3 : ZrO 2 : TiO 2 : Ta 2 O 5 = 98.23: 2.2 3:28 .71: 17.18: 1 (B)
理論的化学式を有するNbドープ物であって、原料およ
びそれらの混合重量比が下式(D)に示されるものであ
る請求項1記載のドープドPLZTの製造方法。 Pb0.960 La0.03(Zr0.5096Ti0.4704Nb0.02)1-0.03/4O3 (C) PbO:La2 O3 :ZrO2 :TiO2 :Nb2 O5 =81.23:1.8 5:23.62:14.14:1 (D)10. The production target substance is an Nb-doped material having a theoretical chemical formula represented by the following formula (C), and raw materials and their mixing weight ratio are represented by the following formula (D). 2. The method for producing doped PLZT according to 1. Pb 0.960 La 0.03 (Zr 0.5096 Ti 0.4704 Nb 0.02 ) 1-0.03 / 4 O 3 (C) PbO: La 2 O 3 : ZrO 2 : TiO 2 : Nb 2 O 5 = 81.23: 1.8 5:23 .62: 14.14: 1 (D)
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