JPH0251803A - 焦電材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は特に室温付近の作動温度において大きな焦電係
数を有する焦電材料に関する。

〔従来の技術〕

近年各種のセンサが開発され、実用に供されるようにな
ってきたが、その中で赤外線検出を行う焦電素子が知ら
れている。

焦電素子は焦電体を加工、分極して電極を取り付け、受
光可能な状態で支持台に取り付けたものである。焦電体
の表面に赤外線が照射されると温度が上昇し、表面に電
荷が現われる。従って、焦電体に外部電極を接続してふ
けば電流を検出することができる。

焦電素子の性能は、温度変化に応じてその焦電体表面上
に発生する電荷の量により決まり、これは一般に焦電係
数ｐと言われている。すなわち、焦電材料の焦電係数Ｐ
は以下の式により表わされる。

（ただし、Ｐｓは自発分極、Ｔは温度）また焦電電流密
度ｌは以下の式により表わされる。

従って、温度の時間変化に比例した電流が流れることに
なる。

このような焦電材料として、ＰｂＺｒ０．　　ＰｂＴ＋
０３系において、ｐｂＺｒ０３に近い組成のセラミック
ス（ＰＺＴ）が提案されている。この材料は、 ■室温より少し上（約５０℃以上）に相転移温度がある
ことにより、自発分極の温度係数、すなわち焦電係数が
大きく、 ■誘電率が余り大きくなく、焦電材料としての性能指数
が大きく、電気回路への整合性も良く　、 ■相転移点を超えても、分極処理効果が維持される 等の特徴を有する。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、ＰｂＺｒ０ｔ　　ＰｂＴｉＯ３系の焦電
材料は、第５図に示すように、Ｐｂ２ｒＯ，とＰｂＴｉ
Ｏ３とのいずれのモル比においても焦電係数が温度によ
り著しく変化し、特に室温付近においては比較的小さい
。

従って、人体センサーのように室温付近で使用する場合
、高感度の焦電素子を作ることができないという問題が
ある。そのため、焦電素子をヒータにより最適温度まで
加熱しながら使用しなけばならなかった。

従って、本発明の目的は室温付近において大きな焦電係
数を有する焦電材料を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的に鑑み鋭意研究の結果、本発明者は、ＰｂＺｒ
０．　　ＰｂＴｉＯ３にＰｂ　（Ｍｇ＋／。Ｗ＋７２）
Ｌを添加することにより優れた焦電材料が得られること
を発見し、本発明を完成した。

すなわち本発明の焦電材料はＰｂＺｒ０＊７０〜９３モ
ル％と、ＰｂＴｉＯ３６〜１０モル％と、Ｐｂ（Ｍｇ＋
７２Ｗ１７□）０３１〜２０モル％とからなることを特
徴とする。

まず＜１−ｘ）Ｐｂ２ｒｉｌ、　−ｘＰｂＴｉ［ｌｚ　
系焦電材料において、Ｘが０．０６〜０．１０範囲にあ
る場合、大きな焦電係数を示す。

次ニコの（１−ｘ）ＰｂＺｒＯ，−ｘＰｂＴｉ０３　系
にＰｂ＜Ｊ＋ｙ２Ｗ　ｌ／　２　）　Ｏｓを、全体を１
００モル％として、１〜２０モル％の割合で添加する。

ＰＩ］（１４ｇ　＋／２　Ｖｂｙ２）Ｄ＊の添加量が増
大するにつれて焦電材料の相転移温度が低下するととも
に、室温付近の焦電係数ｐは増加する傾向を示す。

本発明の焦電材料の組成の三角グラフを第１図に示す。

好ましい組成範囲は、（１−Ｘ）ＰｂｚｒＤ３ｉ＋Ｐｂ
Ｔ＋Ｏｚ　系においてＸ　〜０．０６〜０．　ｔｏであ
り、かつＰｂ（Ｍｇ＋７ｚｌＬ／ｚ）口。が８〜１５モ
ル％である。

本発明のＰｂＺｒＯ３ＰｂＴｉＯ３Ｐｂ（Ｍｇ＋７Ｊ＋
７２）Ｏ＊系焦電材料から所望の形状の焦電体を製造す
るには、種々の方法を使用することができる。例えば特
開昭６０−８４７１２　号に記載されているように、必
要な成分の酸化物を所定の割合で配合し、焼成、溶融、
加工をすることにより一体的な焦電体とすることができ
る。しかし、最近の焦電センサーの高性能化に伴ない、
焦電体が薄膜化され、それに応じてＲＦスパッタリンク
法、マグネトロンスパッタリング法、イオンビームスパ
ッタリング法、イオンブレーティング法、電子ピース蒸
着法、ＣＶＤ法等の薄膜化技術を使用するのが好ましい
。

本発明の焦電材料を用いて焦電センサーを作成する場合
、白金、８１等の基板上に焦電体薄膜を形成し、その上
にＡｕ、Ａ１等で電極を形成する。焦電体薄膜の厚さは
一般に１〜１０μｍ程度とするのが好ましい。

〔実施例〕

本発明を以下の実施例によりさらに詳細に説明する。

実施例１ 第２図に示すようにＡ　１２０３　からなる基板１上に
下部白金電極２をＲＰスパッタ法により形成し、この電
極上にＰｂ２ｒｏ、　５ｚＴＩｏ、　ｏｓ０３とＰｂ（
！Ｊｇ＋ｚ２Ｗ＋／２）０、とを種々の割合で含有する
焦電体薄膜３を５μｍの厚さに形成した。さらにこの上
に上部ｐｔ電極４をＲＦスパッタリング法により形成し
た。

このようにして得られた焦電体の相転移温度を測定した
。結果を第３図に示す。

第３図から明らかな通り、ｐｂ＜ｕｇ＋ｙ□Ｗｗ２）Ｄ
＊が８〜１５モル％の範囲において相転移温度が約５０
℃以下となることがわかる。

実施例２ ＰｔｌＺｒｏ、　５ｚＴＩｏ、　ｏｅＯ＊とＰｔｌ（Ｍ
ｇ＋７Ｊ＋７２）Ｕｓ　　とを種々の割合で配合して焦
電体を形成した。得られた各焦電体薄膜について、温度
と焦電係数との関係を求めた。結果を第４図に示す。

第４図から明らかな通り、Ｐｂ（Ｍｇ＋７Ｊ＋７ｚ）Ｏ
ｌが８〜１５モル％の範囲の場合、２０〜８０℃の範囲
において十分に高い焦電係数ｐを有する。

〔発明の効果〕

以上に詳述した通り、本発明の焦電材料はＰｂＺｒ０．
−ＰｂＴｉ口、系にＰｂ（Ｍｇ＋７２１！Ｉ＋ｚｚ）Ｉ
Ｌ　を添加したものであるので、特に室温付近において
、十分に高い焦電係数を有する。

このように焦電係数の温度特性が改善された焦電材料を
用いた焦電型赤外線センサーは、室温付近で使用される
人体検出センサー、非接触型温度センサー等に広く利用
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の焦電材料の組成を表す三角グラフであ
り、 第２図は本発明の焦電材料を用いた焦電センサーの一例
を示す断面図であり、 第３図はＰｂ（！Ｊｇ＋７Ｊ＋ｚ２）Ｏｚ　の添加量（
モル％）とｔ回転後温度との関係を示すグラフであり、
第４図は本発明の焦電材料の焦電係数の温度依存性を示
すグラフであり、 第５図は（１−ｘ）ＰｂＺｒ０３−ＸＰｂＴｉＯ１系焦
電材料の焦電係数の温度依存性を示すグラフである。 出　願　人　　本田技研工業株式会社 代　　理　　人　　　弁理士　　高　　石　　　橋　　
馬情 図 Ｐｂ（Ｍｇｌ／２Ｗ’／２］○３ 第３図 Ｏ７−コーーーーーゴーーーーーコー　　　　ｉ第２図 Ｐｂ（Ｍｇｌ／２Ｗ’／２）０３ｍｏＬ％第４図 う雪原　（０Ｃ］ 無電係数 （ｘ　ｌｏ′９ｃ／ｃｍ２・’Ｃ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　ＰｂＺｒＯ＿３７０〜９３モル％と、ＰｂＴｉＯ＿３
   ６〜１０モル％と、Ｐｂ（Ｍｇ＿１＿／２Ｗ＿１＿／＿
   ２）Ｏ＿３１〜２０モル％とからなる焦電材料。