JPH09188597A - Production of oxide single crystal - Google Patents

Production of oxide single crystal

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JPH09188597A
JPH09188597A JP8000823A JP82396A JPH09188597A JP H09188597 A JPH09188597 A JP H09188597A JP 8000823 A JP8000823 A JP 8000823A JP 82396 A JP82396 A JP 82396A JP H09188597 A JPH09188597 A JP H09188597A
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seed
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洋八 山下
Senji Shimanuki
専治 嶋貫
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耕一 原田
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史郎 斉藤
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a process for the production of an oxide single crystal effective for preventing the generation of cracks and the inclusion of foreign materials in the single crystal in the case of producing a single crystal expressed by the formula Pb (B<1> , B<2> )1-x Tix }O3 and suppressing the generation of crack in an oscillator even after the polarization treatment. SOLUTION: This oxide single crystal is composed of a composite perovskite compound expressed by the formula Pb (B<1> , B<2> )1-x Tix }O3 ((x) is 0-0.55; B1 is Zn, Mg, Ni, Sc, Yb or In; B2 is Nb or Ta) and having a sintered density corresponding to >=99% of the theoretical density. The smooth surface of a sintered ceramic material 2 having one smooth surface is brought into contact with the smooth surface of a seed single crystal 1 having one smooth surface and having a lattice constant falling within ±10% of the lattice constant of the sintered ceramic material 2 and the contacted material is heated in a closed vessel 5 in a lead atmosphere at 1000-1450 deg.C.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、酸化物単結晶材料の製
造方法に係り、特に、圧電材料や誘電体材料として好適
に使用される酸化物単結晶の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing an oxide single crystal material, and more particularly to a method for producing an oxide single crystal preferably used as a piezoelectric material or a dielectric material.

【0002】[0002]

【従来の技術】マグネシウムニオブ酸鉛、Pb(Mg
1/3 Nb2/3 )O3 (PMN)およびPb(In1/2
1/2 )O3 などのリラクサと総称される複合ペロブス
カイト化合物を主成分とし、これにチタン酸鉛、および
シルコン酸鉛などが添加された材料は、積層セラミック
コンデンサの誘電体材料(USP4,818,736)
や圧電アクチュエータ用材料として広く用いられてい
る。また、これらの単結晶材料も、光学応用(USP
3,453,561)や医用圧電単結晶(USP5,4
02,791)として応用されている。
2. Description of the Related Art Lead magnesium niobate, Pb (Mg
1/3 Nb 2/3 ) O 3 (PMN) and Pb (In 1/2 N
b 1/2 ) O 3 and other composite perovskite compounds, which are generally called relaxors, are added to lead titanate, lead silconate, etc. as a dielectric material (USP 4, US Pat. 818,736)
Widely used as a material for piezoelectric actuators. In addition, these single crystal materials are also used for optical applications (USP
3,453,561) and medical piezoelectric single crystal (USP 5,4).
02, 791).

【0003】これらの材料の単結晶は、その光学的特性
や圧電特性、誘電特性などに優れていることから、今後
の応用が期待されている。特に、医療機器や非破壊検査
機の分野において、超音波圧電振動材料としてこれらの
単結晶材料を用いると、解像度や感度の著しい向上が予
測される。これらの装置では、対象物の内部状態を画像
化するために、送信・受信の振動子として超音波プロー
ブが用いられている。このような超音波プローブが採用
された超音波画像装置としては、例えば、人体内部を検
査するための医用診断装置、および金属溶接内部の探傷
を目的とする検査装置などが挙げられる。
Since the single crystals of these materials are excellent in their optical characteristics, piezoelectric characteristics, dielectric characteristics, etc., their future application is expected. In particular, in the fields of medical equipment and nondestructive inspection machines, when these single crystal materials are used as ultrasonic piezoelectric vibration materials, it is expected that the resolution and sensitivity will be significantly improved. In these devices, an ultrasonic probe is used as a transducer for transmission / reception in order to image the internal state of an object. Examples of the ultrasonic imaging device using such an ultrasonic probe include a medical diagnostic device for inspecting the inside of a human body and an inspection device for detecting flaws inside a metal weld.

【0004】従来、これらの装置には、ジルコンチタン
酸鉛(PZT)と呼ばれる圧電セラミック材料を超音波
プローブに用いてきたが、このPZTの特性は過去20
年間でほとんど改善されておらず、新材料の探索が行な
われて来た。そこで、最近、Pb[(B1 ,B21-x
Tix ]O3 で表わされる2成分系からなる圧電単結晶
が、新材料の候補として着目されつつある。ここで、B
1 はZn,Mg,Ni,Sc,InおよびYbから選択
される少なくとも一つであり、B2 はNbまたはTaの
少なくとも1種類から選択され、チタン酸鉛が0〜55
モル%の範囲にある圧電単結晶材料である。このペロブ
スカイト化合物は、鉛の10モル%以下が、Ba,S
r,CaおよびLaから選択された少なくとも一つで置
換されることもある。
Conventionally, a piezoelectric ceramic material called lead zircon titanate (PZT) has been used in these devices for ultrasonic probes.
There has been little improvement over the years, and new materials have been searched for. Therefore, recently, Pb [(B 1 , B 2 ) 1-x
A piezoelectric single crystal composed of a binary system represented by Ti x ] O 3 is attracting attention as a candidate for a new material. Where B
1 is at least one selected from Zn, Mg, Ni, Sc, In and Yb, B 2 is selected from at least one of Nb or Ta, and lead titanate is 0 to 55.
It is a piezoelectric single crystal material in the range of mol%. In this perovskite compound, 10 mol% or less of lead is Ba, S
It may be substituted with at least one selected from r, Ca and La.

【0005】前述のようなペロブスカイト化合物からな
る単結晶を用いると、高感度信号が得られる低周波でも
振動子が薄くなり、振動子をアレイ状に切断する際に
は、ダイシングマシンのブレードの切り込み深さが浅く
なって、薄いブレード厚でも垂直に切り込むことができ
る。このため、製造歩留りが向上し、かつ、サイドロー
ブの低減された超音波プローブを提供できる。さらに、
前述のペロブスカイト化合物は、従来のPZT系圧電セ
ラミックと同等以上の比誘電率を有していることから、
送受信回路とのマッチングが良好となり、ケーブルや装
置浮遊容量分による損失が低減された高感度な信号が得
られるようになった。
When a single crystal made of the perovskite compound as described above is used, the vibrator becomes thin even at a low frequency where a high-sensitivity signal can be obtained. When cutting the vibrator into an array, the blade of the dicing machine is cut. The shallow depth enables vertical cutting even with a thin blade thickness. For this reason, it is possible to provide an ultrasonic probe with improved manufacturing yield and reduced side lobes. further,
Since the above-mentioned perovskite compound has a relative dielectric constant equal to or higher than that of the conventional PZT-based piezoelectric ceramic,
Matching with the transmitter / receiver circuit has been improved, and high-sensitivity signals with reduced loss due to cables and device stray capacitance have been obtained.

【0006】これらの単結晶の超音波振動子を用いた超
音波プローブでは、従来のPZT系圧電セラミックを用
いた超音波プローブと比較して、5dB以上も大きい高
感度な信号が得られる。そのため、Bモード像の場合に
は、身体的変化による小さな病変や空隙を深部まで明瞭
に見ることのできる高分解能の画像が得られる。また、
CFM像などを得ることができるドプラモードの場合に
は、直径が数μm程度の微小な血球からの反射エコーも
大きい信号が得られるようになった。
An ultrasonic probe using these single-crystal ultrasonic vibrators can obtain a highly sensitive signal of 5 dB or more, as compared with an ultrasonic probe using a conventional PZT piezoelectric ceramic. Therefore, in the case of the B-mode image, it is possible to obtain a high-resolution image in which small lesions and voids due to physical changes can be clearly seen down to the deep part. Also,
In the case of the Doppler mode capable of obtaining a CFM image or the like, a large signal can be obtained even from a reflection echo from a minute blood cell having a diameter of about several μm.

【0007】このように、前述の単結晶を用いて低周波
数駆動の超音波プローブを製造すると、薄い単結晶を用
いることができ、薄いブレードでも短冊状振動子を寸法
精度良く切断することができる。その結果、加工精度上
の歩留りが向上し、感度の低下やサイドローブレベルの
増加を抑制することが可能となった。
As described above, when an ultrasonic probe driven at a low frequency is manufactured by using the above-mentioned single crystal, a thin single crystal can be used, and a strip-shaped vibrator can be cut with high dimensional accuracy even with a thin blade. . As a result, the yield in terms of processing accuracy was improved, and it became possible to suppress the decrease in sensitivity and the increase in sidelobe level.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Pb
{(B1 ,B21-x Tix }O3 等の固溶系単結晶
は、その内部に異物やクラック、あるいは傷が存在しや
すく、超音波プローブ用の振動子として作製する際に
は、これらの欠陥領域を避けなければならない。超音波
診断装置用の心臓プローブ用振動子に要求される標準的
なサイズは、15mm×15mm×0.4mmであるも
のの、結晶内部の異物等の領域を避けて切り出すため
に、この形状の振動子の作製歩留まりが極めて悪いのが
現状である。
However, Pb
Solid solution type single crystals such as {(B 1 , B 2 ) 1-x Ti x } O 3 are apt to have foreign substances, cracks, or scratches inside them, and therefore, when they are produced as an oscillator for an ultrasonic probe. Must avoid these defective areas. Although the standard size required for a transducer for a heart probe for an ultrasonic diagnostic apparatus is 15 mm × 15 mm × 0.4 mm, vibration of this shape is used to cut out a region such as a foreign substance inside a crystal. The current situation is that the production yield of offspring is extremely poor.

【0009】また、このような振動子に電極を形成した
後、直流電圧を印加して分極処理を施した際には、振動
子に割れが発生するという問題があった。この振動子の
割れは、はなはだしい場合は50%にも及ぶため、振動
子の量産に著しい支障をきたしていた。
Further, there is a problem that cracks are generated in the vibrator when electrodes are formed on such a vibrator and then a polarization treatment is performed by applying a DC voltage. In most cases, the cracks of the vibrator are as large as 50%, which causes a serious obstacle to mass production of the vibrator.

【0010】そこで、本発明の目的は、上記の問題点を
解決すべく、Pb{(B1 ,B21-x Tix }O3
表わされる単結晶を作製した時に、単結晶の内部にクラ
ックや異物が取り込まれにくく、さらに分極後において
も、振動子に割れの発生しない酸化物単結晶の製造方法
を提供することにある。
Therefore, an object of the present invention is to solve the above problems by producing a single crystal represented by Pb {(B 1 , B 2 ) 1-x Ti x } O 3 . It is an object of the present invention to provide a method for producing an oxide single crystal in which cracks and foreign matter are less likely to be taken in and the crack does not occur in the oscillator even after polarization.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、鋭意研究
した結果、Pb{(B1 ,B21-x Tix }O3 で表
わされる単結晶内部の異物やクラック等は、その製造方
法に起因して生じることを見出だした。従来、これらの
単結晶は、酸化鉛を主成分とするフラックスを用いて、
フラックス法やキロポーラス法、ブリッジマン法、およ
びフローテイングゾーン法等により高温度で製造されて
いた。このため、得られた単結晶の内部にクラックやフ
ラックスおよびパイロクロア構造の異物が生じやすくな
り、大型で良好な単結晶を得ることが困難となってい
た。
As a result of earnest studies, the present inventors have found that foreign matter, cracks, etc. inside the single crystal represented by Pb {(B 1 , B 2 ) 1-x Ti x } O 3 are It has been found that this occurs due to the manufacturing method. Conventionally, these single crystals use a flux whose main component is lead oxide,
It was manufactured at a high temperature by the flux method, the kiloporous method, the Bridgman method, the floating zone method, or the like. Therefore, cracks, flux, and foreign substances having a pyrochlore structure are likely to occur inside the obtained single crystal, making it difficult to obtain a large single crystal.

【0012】そこで、フラックスを用いずに単結晶を製
造することが、内部にクラック等を有しない均一な単結
晶を得るための有効な方法であると考え、本発明を成す
に至った。
Therefore, it was considered that producing a single crystal without using a flux is an effective method for obtaining a uniform single crystal having no cracks or the like inside, and the present invention was accomplished.

【0013】すなわち、本発明は、下記一般式(1)で
表わされ、焼結密度が理論密度の99%以上の複合ペロ
ブスカイト化合物から構成され、少なくとも1つの面が
平滑であるセラミック焼結体の平滑面と、このセラミッ
クス焼結体の格子定数の±10%以内の格子定数を有
し、少なくとも1つの面が平滑である種単結晶の平滑面
とを接触させる工程と、前記平滑面同士を接触させたセ
ラミックス焼結体および種単結晶を、密閉容器内で鉛雰
囲気中、1000〜1450℃の温度で加熱する工程と
を具備する酸化物単結晶の製造方法を提供する。
That is, the present invention is a ceramic sintered body represented by the following general formula (1), composed of a composite perovskite compound having a sintered density of 99% or more of the theoretical density and having at least one smooth surface. And a smooth surface of a seed single crystal having a lattice constant within ± 10% of the lattice constant of this ceramics sintered body and at least one surface of which is smooth, And a step of heating the ceramics sintered body and the seed single crystal which are brought into contact with each other in a lead container in a lead atmosphere at a temperature of 1000 to 1450 ° C., a method for producing an oxide single crystal.

【0014】 Pb{(B1 ,B21-x Tix }O3 一般式(1) (上記一般式(1)中、xは0以上0.55以下の値で
あり、B1 はZn,Mg,Ni,Sc,YbおよびIn
から選択された少なくとも1種類であり、B2 はNbま
たはTaである。) 以下、本発明の製造方法を詳細に説明する。
Pb {(B 1 , B 2 ) 1-x Ti x } O 3 General formula (1) (In the general formula (1), x is a value of 0 or more and 0.55 or less, and B 1 is Zn, Mg, Ni, Sc, Yb and In
B 2 is Nb or Ta. ) Hereinafter, the manufacturing method of the present invention will be described in detail.

【0015】本発明の酸化物単結晶の製造方法に用いら
れるセラミックス焼結体は、上述の一般式(1)で表わ
される複合ペロブスカイト化合物である。このペロブス
カイト化合物の焼結密度が理論密度の99%未満の場合
には、均一な単結晶を得ることができず、得られた結晶
の表面に電極を形成して分極処理を施した際に、割れが
発生しやすくなる。
The ceramic sintered body used in the method for producing an oxide single crystal of the present invention is the composite perovskite compound represented by the above general formula (1). When the sintered density of this perovskite compound is less than 99% of the theoretical density, a uniform single crystal cannot be obtained, and when an electrode is formed on the surface of the obtained crystal and subjected to polarization treatment, Cracks are likely to occur.

【0016】一般式(1)において、xが0.55を越
えると、得られた結晶が分極により極めて割れやすくな
り、得られた単結晶の絶縁抵抗が低下して分極が困難と
なる。なお、B1 およびB2 が前述の元素以外の場合に
は、PZTセラミックスよりも優れた圧電特性を示す単
結晶材料を得ることが困難となってしまう。
In the general formula (1), when x exceeds 0.55, the obtained crystal is extremely liable to be broken by polarization, and the insulation resistance of the obtained single crystal is lowered to make polarization difficult. When B 1 and B 2 are other than the above-mentioned elements, it becomes difficult to obtain a single crystal material exhibiting piezoelectric characteristics superior to those of PZT ceramics.

【0017】上記ペロブスカイト化合物は、ABO3
表した際のAサイトとBサイトの比(A/B)が1.0
0以上1.10以下であることが好ましい。なお、Aお
よびBは、それぞれPbおよび{(B1 ,B21-x
x }を表わす。(A/B)が1.00未満では、単結
晶の成長速度が著しく遅いために実用的でなく、一方、
(A/B)が1.10を越えると、余分のAサイト成分
である酸化鉛が、単結晶の内部に含有されやすくなる。
また、これらの過剰の酸化鉛は、密封容器内部に置かれ
た酸化鉛供給源であるジルコン酸鉛などの材料から供給
することができる。
The above perovskite compound has a ratio of A site to B site (A / B) of 1.0 when expressed as ABO 3.
It is preferably 0 or more and 1.10 or less. A and B are Pb and {(B 1 , B 2 ) 1-x T, respectively.
i x }. When (A / B) is less than 1.00, the growth rate of a single crystal is extremely slow, which is not practical.
When (A / B) exceeds 1.10, the lead oxide, which is an extra A-site component, is likely to be contained inside the single crystal.
Further, these excess lead oxides can be supplied from a material such as lead zirconate which is a lead oxide supply source placed inside the sealed container.

【0018】前述の複合ペロブスカイト化合物は、鉛の
一部をBa,Sr,Ca,Laのいずれか一つで置換す
ることもでき、この場合には、単結晶の成長速度が極め
て遅くなるのを避けるために、置換される割合は、鉛の
10モル%以下とすることが好ましい。
In the above-mentioned composite perovskite compound, a part of lead can be replaced with any one of Ba, Sr, Ca and La. In this case, the growth rate of the single crystal becomes extremely slow. In order to avoid it, the substitution ratio is preferably 10 mol% or less of lead.

【0019】かかる複合ペロブスカイト化合物は、遷移
金属であるMn,Co,Fe,Sb,W,CuおよびH
f等;ランタニド元素;またはアルカリ金属を少量含ん
でも良い。なお、大きな圧電定数を維持するために、こ
れらの含有量は最大でも1mol%以下であることが好
ましい。
Such a composite perovskite compound contains Mn, Co, Fe, Sb, W, Cu and H which are transition metals.
f etc .; lanthanide element; or a small amount of alkali metal may be included. In addition, in order to maintain a large piezoelectric constant, the content of these is preferably 1 mol% or less at the maximum.

【0020】上記一般式(1)におけるB1 元素とB2
元素との比は、通常、化学量論比で決まる値±0.02
程度であるが、この比を±0.2程度の割合でずらすこ
とも可能である。
B 1 element and B 2 in the above general formula (1)
The ratio with the element is usually a value determined by the stoichiometric ratio ± 0.02
Although it is a degree, it is possible to shift this ratio at a rate of about ± 0.2.

【0021】上記ペロブスカイト化合物中には、SiO
2 、Al23 、B23 、PtO、MgO、Fe2
3 、およびBi23 等の添加物が含有されていてもよ
い。この場合、SiO2 、Al23 、B23 および
PtOの含有量は、0.5モル%以下であることが好ま
しく、その他の添加物の含有量は、1モル%以下である
ことが好ましい。不純物の含有量がこの範囲を越える
と、ペロブスカイトの結晶以外に、誘電率が小さいパイ
ロクロアの結晶が発生しやすくなり、結晶に欠陥が多く
なるためである。
In the above perovskite compound, SiO
2 , Al 2 O 3 , B 2 O 3 , PtO, MgO, Fe 2 O
3 , and additives such as Bi 2 O 3 may be contained. In this case, the content of SiO 2 , Al 2 O 3 , B 2 O 3 and PtO is preferably 0.5 mol% or less, and the content of other additives is 1 mol% or less. Is preferred. When the content of impurities exceeds this range, crystals of pyrochlore having a low dielectric constant are likely to be generated in addition to the crystals of perovskite, and the number of defects in the crystals increases.

【0022】また、上記ペロブスカイト化合物は、さら
に5モル%以下のZrO2 を含んでも良い。ZnO2
割合が5モル%を越えると、単結晶の成長速度が極端に
低下し、さらに結晶内部における組成のバラツキが多く
なるためである。
The perovskite compound may further contain ZrO 2 in an amount of 5 mol% or less. This is because if the proportion of ZnO 2 exceeds 5 mol%, the growth rate of the single crystal is extremely reduced, and further the compositional variation within the crystal increases.

【0023】上述の普通焼結のみならず、セラミックス
焼結体は、熱間静水圧プレス(HIP)またはホットプ
レスにて作製することができる。かかる方法を用いるこ
とによって、理論密度の99%以上の焼結密度を有する
焼結体が容易に得られる。
In addition to the normal sintering described above, the ceramic sintered body can be produced by hot isostatic pressing (HIP) or hot pressing. By using such a method, a sintered body having a sintered density of 99% or more of the theoretical density can be easily obtained.

【0024】また、本発明に用いられるセラミックス焼
結体の大きさは、所望の単結晶の用途に応じて適宜選択
することができる。例えば、医療用超音波プローブ用に
は15×15〜17×0.5mm3 程度とすることがで
きる。このセラミックス焼結体の平滑面は、平滑度±
1.0μm程度であることが好ましく、鏡面研磨されて
いることが最も好ましい。
The size of the ceramic sintered body used in the present invention can be appropriately selected according to the intended use of the single crystal. For example, for a medical ultrasonic probe, it may be about 15 × 15 to 17 × 0.5 mm 3 . The smooth surface of this ceramic sintered body has a smoothness ±
It is preferably about 1.0 μm, and most preferably mirror-polished.

【0025】なお、セラミックス焼結体の格子定数は、
通常3.88〜4.15オングストローム程度である。
本発明の製造方法に用いられる種単結晶は、前述のセラ
ミックス焼結体の格子定数との差が±10%以内の格子
定数を有していれば特に限定されず、任意の単結晶を用
いることができる。また、単結晶上に形成された金属
は、その下地単結晶の方位に従い配向する性質があり、
これらの金属を中間に形成してもよい。通常、Pt等が
前記金属として用いられる。格子定数の差が10%を越
える種単結晶を用いると、得られた単結晶を分極した際
に割れが発生しやすくなる。また、この場合には、10
mm以上のサイズの単結晶を製造することが困難とな
る。なお、セラミックス焼結体の格子定数と種単結晶の
格子定数との差は、小さいことが好ましく、成分の相互
拡散を抑えるためには、格子定数が同一であることが最
も好ましい。
The lattice constant of the ceramics sintered body is
Usually, it is about 3.88 to 4.15 angstrom.
The seed single crystal used in the manufacturing method of the present invention is not particularly limited as long as it has a lattice constant of ± 10% or less from the lattice constant of the above-mentioned ceramic sintered body, and any single crystal is used. be able to. Further, the metal formed on the single crystal has the property of being oriented according to the orientation of the underlying single crystal,
You may form these metals in the middle. Usually, Pt or the like is used as the metal. When a seed single crystal having a lattice constant difference of more than 10% is used, cracking is likely to occur when the obtained single crystal is polarized. In this case, 10
It becomes difficult to manufacture a single crystal having a size of mm or more. The difference between the lattice constant of the ceramic sintered body and the lattice constant of the seed single crystal is preferably small, and the lattice constant is most preferably the same in order to suppress mutual diffusion of the components.

【0026】格子定数の条件を満たしていれば、本発明
の方法に用いられる種単結晶は、セラミックス焼結体と
は全く異なる材料(例えばMgOやSrTiO3 )とす
ることもできる。しかしながら、種単結晶の組成をセラ
ミックス焼結体の組成と同一にすると、20mm角以上
の単結晶を作製した後、冷却する際に割れが発生しにく
くなるので好ましい。
The seed single crystal used in the method of the present invention may be made of a material (for example, MgO or SrTiO 3 ) which is completely different from the ceramic sintered body, as long as the condition of the lattice constant is satisfied. However, it is preferable that the composition of the seed single crystal is the same as that of the ceramic sintered body, because cracks are less likely to occur when the single crystal having a size of 20 mm square or more is produced and then cooled.

【0027】なお、種単結晶の大きさは、セラミックス
焼結体の大きさに応じて適宜選択することができるが、
セラミックス焼結体と同等の大きさとすることが好まし
い。この種単結晶の厚さは、少なくとも0.3mm以上
であれば十分であり、少なくとも1つの平滑面は、平滑
度±1.0μm程度であることが好ましく、鏡面研磨さ
れていることが最も好ましい。
The size of the seed single crystal can be appropriately selected according to the size of the ceramic sintered body.
It is preferable that the size is the same as that of the ceramic sintered body. It is sufficient that the thickness of this seed single crystal is at least 0.3 mm or more. At least one smooth surface preferably has a smoothness of about ± 1.0 μm, and is most preferably mirror-polished. .

【0028】本発明の方法を用いた酸化物単結晶の製造
に当たっては、まず、図1(a)に示すように、所定の
種単結晶1とセラミックス焼結体2とを用意する。これ
らの材料は、いずれも上述の条件を満たすものであり、
少なくとも1つの面が平滑である。次に、図1(b)に
示すように種単結晶1の平滑面と、セラミックス焼結体
2の平滑面とを接触させて、重し4をセラミックス焼結
体2上に載置し、鉛雰囲気の密閉容器5内で、1000
〜1450℃の温度で加熱する。ここで用いられる密閉
容器5として、白金、パラジウム、ロジウムおよび銀の
少なくとも1種の金属からなる容器、あるいは緻密な磁
器質のさやが好ましい。これ以外の材質では、得られた
単結晶が割れやすくなるためである。また、重し4は、
試料の形状や作製方法等に応じて適宜選択することがで
き、例えば、長時間繰り返し使用する場合には、白金板
を用いることが好ましい。
In producing an oxide single crystal using the method of the present invention, first, as shown in FIG. 1 (a), a predetermined seed single crystal 1 and a ceramics sintered body 2 are prepared. All of these materials meet the above conditions,
At least one surface is smooth. Next, as shown in FIG. 1B, the smooth surface of the seed single crystal 1 and the smooth surface of the ceramic sintered body 2 are brought into contact with each other, and the weight 4 is placed on the ceramic sintered body 2. 1000 in a closed container 5 in a lead atmosphere
Heat at a temperature of ~ 1450 ° C. As the closed container 5 used here, a container made of at least one metal of platinum, palladium, rhodium and silver, or a dense porcelain pod is preferable. This is because the obtained single crystal is easily cracked with materials other than these. The weight 4 is
It can be appropriately selected depending on the shape of the sample, the manufacturing method, and the like. For example, when repeatedly used for a long time, it is preferable to use a platinum plate.

【0029】なお、加熱温度が1000℃未満では、単
結晶化の速度が極めて遅く、一方、1450℃を越える
と、大型で均一な結晶の作製が極めて困難になる。接触
されたセラミックス焼結体と種単結晶とを加熱する時間
は、その試料形状等によって適宜選択することができる
が、例えば、厚みが10mm以下の場合には、好ましく
は10〜500時間であり、より好ましくは100〜2
00時間、前述の温度で加熱することによって、図1
(c)に示すような単結晶6が完成する。
When the heating temperature is lower than 1000 ° C., the rate of single crystallization is extremely slow. On the other hand, when the heating temperature is higher than 1450 ° C., it becomes extremely difficult to prepare a large and uniform crystal. The time for heating the contacted ceramics sintered compact and the seed single crystal can be appropriately selected depending on the sample shape and the like. For example, when the thickness is 10 mm or less, it is preferably 10 to 500 hours. , And more preferably 100 to 2
By heating at the aforementioned temperature for 00 hours, FIG.
The single crystal 6 as shown in (c) is completed.

【0030】このように、本発明の製造方法において
は、特定のセラミックス焼結体と種単結晶とを、密閉容
器内で鉛雰囲気中で接触させて加熱することによって、
セラミックス焼結体を単結晶化するので、クラックや異
物が単結晶の内部に取り込まれることを抑制することが
できる。さらに、分極後においても振動子に割れの発生
しない酸化物単結晶が得られる。
As described above, in the manufacturing method of the present invention, the specific ceramics sintered body and the seed single crystal are brought into contact with each other in a lead atmosphere in a closed container and heated,
Since the ceramics sintered body is made into a single crystal, it is possible to prevent cracks and foreign substances from being taken into the inside of the single crystal. Further, an oxide single crystal in which cracks do not occur in the oscillator even after polarization is obtained.

【0031】しかも、本発明の方法を用いることによっ
て、三角形状や円筒状、あるいは細い柱状などの任意の
形状の単結晶部材を製造することができる。その結果、
PZT系圧電セラミックに比べて高感度で、かつ高い信
頼性を有する任意の形状の超音波プローブを安定して提
供することが可能となった。
Moreover, by using the method of the present invention, a single crystal member having an arbitrary shape such as a triangular shape, a cylindrical shape, or a thin columnar shape can be manufactured. as a result,
It has become possible to stably provide an ultrasonic probe of any shape, which has higher sensitivity and higher reliability than the PZT-based piezoelectric ceramic.

【0032】なお、本発明の方法によって製造された固
溶体単結晶は、種結晶の方位に応じて任意の方位の単結
晶に作製することができる。例えば、得られた単結晶を
[001]軸(またはc軸)に対して垂直に切り出した
後、(001)面に電極を形成し、分極処理を施した場
合には、優れた電気機械結合係数を有する振動子が得ら
れる。また、得られた単結晶を[111]軸に対して垂
直に切り出した後、(111)面に電極を形成し、分極
処理を施した場合には、大きな誘電率を有する単結晶が
得られる。
The solid solution single crystal produced by the method of the present invention can be made into a single crystal having any orientation depending on the orientation of the seed crystal. For example, when the obtained single crystal is cut out perpendicularly to the [001] axis (or c axis), an electrode is formed on the (001) plane and polarization treatment is performed, excellent electromechanical coupling is obtained. A transducer with coefficients is obtained. Further, when the obtained single crystal is cut out perpendicularly to the [111] axis, an electrode is formed on the (111) plane, and polarization treatment is performed, a single crystal having a large dielectric constant is obtained. .

【0033】なお、本発明の方法により得られた単結晶
を短冊状振動子に加工した場合には、厚さ方向([00
1]軸)の音速は2000〜3500m/s、半共振周
波数と厚みとの積である周波数定数は1350〜150
0Hz・m、PZT系圧電セラミックの周波数定数は2
000〜3000Hz・mとなり、25〜50%程度遅
くなる。また、電気機械結合係数k33も72〜85%と
優れてばらつきも少なく、最大で直径100mm程度と
いう大型、かつ高性能の振動子が得られる。
When the single crystal obtained by the method of the present invention is processed into a strip-shaped vibrator, the thickness direction ([00
1] axis) has a sound velocity of 2000 to 3500 m / s, and a frequency constant that is a product of a half-resonance frequency and a thickness is 1350 to 150.
0Hz ・ m, the frequency constant of PZT piezoelectric ceramic is 2
It becomes 000 to 3000 Hz · m and is delayed by about 25 to 50%. Further, the electromechanical coupling coefficient k 33 is also excellent at 72 to 85% with little variation, and a large-sized and high-performance vibrator having a maximum diameter of about 100 mm can be obtained.

【0034】一方、本発明の方法によって製造された単
結晶を、[111]軸に対して並行に切り出した後、
(111)面に電極を形成した場合には、2000〜8
000程度の高い誘電率を有する振動子が得られる。
On the other hand, after the single crystal produced by the method of the present invention is cut in parallel with the [111] axis,
When the electrode is formed on the (111) plane, 2000 to 8
A vibrator having a high dielectric constant of about 000 can be obtained.

【0035】[0035]

【発明の実施の態様】DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS

(実施例1)本実施例においては、Pb{(Mg1/3
2/30.68Ti0.32}O3 からなる固溶系単結晶(以
下PMNT 68/32と略す)を作製した。
Example 1 In this example, Pb {(Mg 1/3 N
b 2/3 ) 0.68 Ti 0.32 } O 3 was prepared as a solid solution single crystal (hereinafter abbreviated as PMNT 68/32).

【0036】まず、用いた種単結晶の作製方法を以下に
詳細に説明する。種単結晶は、80モル%酸化鉛(Pb
O)と20%酸化ボロン(B23 )とを融剤として用
いたフラックス法で作製した。出発原料として、化学的
に高純度なPbO、MgO、Nb25 、およびTiO
2 の粉末を使用し、これらを上述の式で示した組成とな
るように調合し、さらにフラックスとして等モル量のP
bO−B23 フラックスを加えた。この粉末を乾式混
合機械で十分に混合した後、ゴム製の容器に収容して2
トン/cm2 の圧力でラバープレスを行なった。得られ
た塊600gを、50mmφの250cc白金容器内に
収容し、900℃まで4時間で昇温することによって溶
解した。
First, the method for producing the seed single crystal used will be described in detail below. The seed single crystal is 80 mol% lead oxide (Pb
O) and 20% boron oxide (B 2 O 3 ) as a fluxing agent. As starting materials, chemically high-purity PbO, MgO, Nb 2 O 5 , and TiO
The powder of No. 2 was used, these were mixed so as to have the composition shown in the above formula, and an equimolar amount of P was used as a flux.
It was added bO-B 2 O 3 flux. After thoroughly mixing this powder with a dry mixing machine, store it in a rubber container and
Rubber pressing was performed at a pressure of ton / cm 2 . 600 g of the obtained lump was placed in a 250 cc platinum container with a diameter of 50 mm and dissolved by raising the temperature to 900 ° C. in 4 hours.

【0037】得られた溶解物を冷却後、前述の混合粉末
とフラックスとを含有するラバープレス後の塊を、さら
に400g白金容器内に加え、白金で蓋をして電気炉の
中心に固定した。1200℃まで12時間で昇温した
後、1℃/時間の徐冷速度で800℃まで徐冷した後、
室温まで放冷した。冷却の間、白金るつぼの下部の一端
に選択的に酸素を吹き付けて冷却することによって、核
発生が1ヶ所で起こるようにした。
After cooling the obtained melt, a rubber-pressed lump containing the above-mentioned mixed powder and flux was further added to a 400 g platinum container, which was capped with platinum and fixed to the center of the electric furnace. . After heating up to 1200 ° C. in 12 hours, and then gradually cooling to 800 ° C. at a slowing rate of 1 ° C./hour,
It was allowed to cool to room temperature. During cooling, oxygen was selectively blown to one end of the lower part of the platinum crucible to cool the platinum crucible so that nucleation occurred at one place.

【0038】その後、白金るつぼを30%硝酸で8時間
煮沸して単結晶を取り出し、得られた単結晶を観察し
た。その結果、得られた単結晶は矢じり状の形状であ
り、大きさは約20mm角であった。
Then, the platinum crucible was boiled in 30% nitric acid for 8 hours to take out a single crystal, and the obtained single crystal was observed. As a result, the obtained single crystal had an arrowhead shape and the size was about 20 mm square.

【0039】この単結晶の一部を粉砕し、X線回折を行
なって結晶構造を調べたところ、完全なペロブスカイト
構造であることが確認された。また、この粉末の組成を
ICPにより分析したところ、xは約0.32であっ
た。なお、この単結晶の格子定数は、4.018オング
ストロームであった。
When a part of the single crystal was crushed and subjected to X-ray diffraction to examine the crystal structure, it was confirmed that it had a perfect perovskite structure. Moreover, when the composition of this powder was analyzed by ICP, x was about 0.32. The lattice constant of this single crystal was 4.018 angstrom.

【0040】さらに、ラウエカメラを用いて[001]
軸の方位を出してこの軸に垂直にカッターで1mm厚に
切断し、得られた試料を鏡面研磨した。次いで、この試
料を12mm角に切断して矩形板振動子を10枚作製
し、種結晶とした。
Furthermore, using a Laue camera, [001]
The direction of the axis was taken out and the sample was cut perpendicularly to this axis with a cutter to a thickness of 1 mm, and the obtained sample was mirror-polished. Next, this sample was cut into 12 mm squares to prepare 10 rectangular plate oscillators, which were used as seed crystals.

【0041】次に、セラミックス焼結体の製造方法を詳
細に説明する。セラミックス焼結体は、通常の固相反応
法を用いて以下のようにして製造した。まず、出発原料
として化学的に高純度なPbO、MgO、Nb25
よびTiO2 の粉末を用いて、Pb{(Mg1/3 Nb
2/30.68Ti0.32}O3 の組成となるように調合し
た。この混合粉末に純水を加え、ジルコニアボールを用
いてナイロン製のポットミルで20時間、混合・粉砕し
乾燥させ、その後、アルミナさや内で800℃で仮焼し
た。
Next, the method for producing the ceramic sintered body will be described in detail. The ceramics sintered body was manufactured as follows using a usual solid-phase reaction method. First, using chemically high-purity PbO, MgO, Nb 2 O 5 and TiO 2 powders as starting materials, Pb {(Mg 1/3 Nb
2/3 ) 0.68 Ti 0.32 } O 3 was prepared. Pure water was added to this mixed powder, and the mixture was crushed and dried in a nylon pot mill for 20 hours using a zirconia ball, and then calcined at 800 ° C. in an alumina sheath.

【0042】次いで、この仮焼粉に0.5wt%の割合
の酸化鉛を添加し、再び純水を加えて上述のポットミル
で粉砕した後、乾燥して粉体を得た。この粉体にバイン
ダーとしてのPVA5%水溶液を5wt%を加えて乳鉢
で混合し、48#の篩を通過させて造粒を行なった。得
られた粒子を、金型内で50MPaの圧力を加えて40
mmφ×15mmの柱状に仮成型した。
Next, 0.5 wt% of lead oxide was added to this calcined powder, pure water was added again, and the powder was pulverized by the above-mentioned pot mill and dried to obtain a powder. 5 wt% of a 5% PVA aqueous solution as a binder was added to this powder, mixed in a mortar, and passed through a 48 # sieve for granulation. The particles thus obtained were subjected to a pressure of 50 MPa in a mold to 40
It was temporarily molded into a column of mmφ × 15 mm.

【0043】その後、仮成型体をゴム型に入れ、100
MPsで静水圧プレスを用いて成型し、500℃で4時
間、電気オーブン内で加熱することによって脱脂を行な
った。脱脂後の成型体を2重の高密度のマグネシアさや
に収容して、1200℃で3時間焼成し、さらに、10
00℃で5時間、酸素中20MPaの圧力でホットプレ
スを行なって焼結体を得た。
Then, the temporary molded body is put into a rubber mold, and 100
It was molded with MPs using a hydrostatic press and degreased by heating in an electric oven at 500 ° C. for 4 hours. The molded body after degreasing is housed in a double high-density magnesia pod and baked at 1200 ° C. for 3 hours.
Hot pressing was performed in oxygen at a pressure of 20 MPa for 5 hours at 00 ° C. to obtain a sintered body.

【0044】得られた焼結体の密度を測定したところ、
理論密度の99.5%であり、結晶構造は完全な単一相
のペロブスカイト構造であった。なお、この焼結体の格
子定数は、4.019オングストロームであった。この
ホットプレス焼結体から12mm×12mm×5mmの
矩形板を切り出して片面を鏡面研磨し、これをセラミッ
ク焼結体サンプルとした。
When the density of the obtained sintered body was measured,
It was 99.5% of the theoretical density, and the crystal structure was a perfect single-phase perovskite structure. The lattice constant of this sintered body was 4.019 angstrom. A 12 mm × 12 mm × 5 mm rectangular plate was cut out from this hot pressed sintered body and one surface was mirror-polished to obtain a ceramic sintered body sample.

【0045】本実施例において作製されたセラミックス
焼結体の格子定数と、種単結晶の格子定数との差は、
0.03%である。かかる種単結晶と、セラミックス焼
結体サンプルとを用いて、以下のようにして酸化物単結
晶を製造した。
The difference between the lattice constant of the ceramic sintered body produced in this example and the lattice constant of the seed single crystal is
0.03%. Using the seed single crystal and the ceramics sintered body sample, an oxide single crystal was manufactured as follows.

【0046】まず、前述の種単結晶の鏡面と、ホットプ
レス焼結体の鏡面とを張り合わせて白金ルツボ内に入
れ、さらにその上部に重しとして数枚の同一材料のホッ
トプレス焼結体を載置した。白金ルツボを密封した後、
これらをさらにマグネシア製のルツボに入れ、電気炉内
で1280℃、170時間の熱処理を行なった。冷却
後、これらを取り出して破断面を観察したところ、粒界
は見られず、単結晶化していることが確認された。
First, the mirror surface of the seed single crystal and the mirror surface of the hot pressed sintered body are bonded together and placed in a platinum crucible, and several hot pressed sintered bodies of the same material are placed on top of the crucible. Placed. After sealing the platinum crucible,
These were further placed in a crucible made of magnesia, and heat-treated at 1280 ° C. for 170 hours in an electric furnace. After cooling, these were taken out and the fracture surface was observed. As a result, it was confirmed that no grain boundaries were seen and that they were single-crystallized.

【0047】この熱処理体の新たに単結晶化した部分か
ら、12mm×12mm×0.4mmの角板を切り出
し、ラウエx線法により単結晶化していることを確認し
た。同様の寸法の角板を10枚切り出して、スパッタ法
を用いてそれぞれの両面にNi−Au電極を形成した。
さらに、180℃のシリコンオイル中で1.5kV/m
mの電界を印加して分極処理を施し、そのまま室温まで
冷却した。その結果、分極後の振動子の割れは、10枚
中に1枚も見られなかった。
From the newly single-crystallized portion of this heat-treated body, a 12 mm × 12 mm × 0.4 mm square plate was cut out and confirmed to be single-crystallized by the Laue x-ray method. Ten square plates having the same size were cut out, and Ni-Au electrodes were formed on both sides of each by using a sputtering method.
Furthermore, 1.5kV / m in 180 ° C silicone oil
An electric field of m was applied to carry out polarization treatment, and the device was cooled to room temperature as it was. As a result, cracking of the vibrator after polarization was not found in 10 out of 10.

【0048】得られた振動子を、ダイヤモンドブレード
を用いて150μm幅に切断し、矩形状の電気機械結合
係数k33´を測定した結果、k33´は83%であり、そ
のバラツキは2%以内と極めて小さかった。
The obtained vibrator was cut to a width of 150 μm with a diamond blade and the rectangular electromechanical coupling coefficient k 33 ′ was measured. As a result, k 33 ′ was 83%, and its variation was 2%. It was extremely small, within.

【0049】なお、本発明の方法によって製造された酸
化物単結晶は、超音波プローブの振動子として特に有効
である。超音波プローブの一例を図2に示す。図2に示
す超音波プローブ15においては、本発明の方法によっ
て製造された単結晶材料7の上下の面には、電極9およ
び10が形成されている。8はバッキング材料、11は
音響マッチング層、12は音響レンズ、13はアース電
極、14はフレキシブルプリント板である。
The oxide single crystal produced by the method of the present invention is particularly effective as a vibrator of an ultrasonic probe. An example of the ultrasonic probe is shown in FIG. In the ultrasonic probe 15 shown in FIG. 2, electrodes 9 and 10 are formed on the upper and lower surfaces of the single crystal material 7 manufactured by the method of the present invention. 8 is a backing material, 11 is an acoustic matching layer, 12 is an acoustic lens, 13 is a ground electrode, and 14 is a flexible printed board.

【0050】このような超音波プローブは、前述のよう
に圧電特性が揃っており、高い信頼性を有する。 (実施例2)本実施例においては、Pb{(Sc1/2
1/20.29(Mg1/3 Nb2/30.34Ti0.37}O3
からなる固溶系単結晶(以下PSMNT 29/34/
37と略す。)を製造した。
Such an ultrasonic probe has the same piezoelectric characteristics as described above and has high reliability. (Embodiment 2) In the present embodiment, Pb {(Sc 1/2 N
b 1/2 ) 0.29 (Mg 1/3 Nb 2/3 ) 0.34 Ti 0.37 } O 3
Solid solution single crystal consisting of (hereinafter PSMNT 29/34 /
Abbreviated as 37. ) Manufactured.

【0051】まず、用いた種単結晶の製造方法を以下に
詳細に説明する。種単結晶は、75モル%酸化鉛PbO
と25%酸化ボロンとを融剤として用いたフラックス法
で作製した。出発原料として、化学的に高純度(99.
9%以上)なPbO、Sc23 、MgO、Nb25
およびTiO2 の粉末を使用し、上述の式で示した組成
となるように調合し、さらにフラックスとして2倍のモ
ル量のPbO−B23 フラックスを加えた。この粉末
を乾式混合機械で十分に混合した後、ゴム製の容器に収
容して2トン/cm2 の圧力でラバープレスを行なっ
た。得られた塊600gを、50mmφの250cc白
金容器内に収容し、900℃まで4時間で昇温すること
によって溶解した。
First, the method for producing the seed single crystal used will be described in detail below. The seed single crystal is 75 mol% lead oxide PbO.
And a 25% boron oxide were used as a fluxing agent. As a starting material, chemically high purity (99.
9% or more) PbO, Sc 2 O 3 , MgO, Nb 2 O 5
And powders of TiO 2 were used and prepared so as to have the composition shown by the above-mentioned formula, and a double molar amount of PbO—B 2 O 3 flux was added as a flux. After thoroughly mixing this powder with a dry mixing machine, it was housed in a rubber container and rubber-pressed at a pressure of 2 ton / cm 2 . 600 g of the obtained lump was placed in a 250 cc platinum container with a diameter of 50 mm and dissolved by raising the temperature to 900 ° C. in 4 hours.

【0052】得られた溶解物を冷却後、前述の混合粉末
とフラックスとを含有するラバープレス後の塊を、さら
に400g白金容器内に加え、白金で蓋をして電気炉の
中心に固定した。1250℃まで12時間で昇温した
後、1℃/時間の徐冷速度で800℃まで徐冷した後、
室温まで放冷した。冷却の間、白金るつぼの下部の一点
に選択的に酸素を吹き付けて冷却することによって、核
発生が1ヶ所で起こるようにした。
After cooling the obtained melt, a mass of the rubber-pressed mixture containing the above-mentioned mixed powder and flux was further added to a 400 g platinum container, which was capped with platinum and fixed to the center of the electric furnace. . After heating up to 1250 ° C. in 12 hours, and then gradually cooling to 800 ° C. at a slowing rate of 1 ° C./hour,
It was allowed to cool to room temperature. During cooling, nucleation was performed at one place by selectively blowing oxygen to a point below the platinum crucible to cool it.

【0053】その後、白金るつぼを30%硝酸で8時間
煮沸して単結晶を取り出し、得られた単結晶を観察し
た。その結果、得られた単結晶は矢じり状の形状であ
り、大きさは約20mm角であった。
Then, the platinum crucible was boiled with 30% nitric acid for 8 hours to take out a single crystal, and the obtained single crystal was observed. As a result, the obtained single crystal had an arrowhead shape and the size was about 20 mm square.

【0054】この単結晶の一部を粉砕し、X線回折を行
なって結晶構造を調べたところ、完全なペロブスカイト
構造であることが確認された。また、この粉末の化学分
析をICPにより行い、組成値がほぼ仕込み値どおりの
組成になっているのを確認した。なお、この単結晶の格
子定数は、4.025オングストロームであった。
When a part of this single crystal was crushed and subjected to X-ray diffraction to examine the crystal structure, it was confirmed that it had a perfect perovskite structure. Further, chemical analysis of this powder was carried out by ICP, and it was confirmed that the composition value was almost the same as the charged value. The lattice constant of this single crystal was 4.025 angstrom.

【0055】さらに、ラウエカメラを用いて[001]
軸の方位を出してこの軸に垂直にカッターで1mm厚に
切断し、得られた試料を鏡面研磨した。次いで、この試
料から12mm角の矩形板振動子を10枚製作して、こ
れを種結晶とした。
Furthermore, using a Laue camera, [001]
The direction of the axis was taken out and the sample was cut perpendicularly to this axis with a cutter to a thickness of 1 mm, and the obtained sample was mirror-polished. Next, ten 12 mm square rectangular plate oscillators were produced from this sample, and this was used as a seed crystal.

【0056】次に、セラミックス焼結体の製造方法を詳
細に説明する。セラミックス焼結体は、通常の固相反応
法を用いて以下のようにして製造した。まず、出発原料
として化学的に高純度なPbO、Sc23 ,MgO、
Nb25 、およびTiO2 の粉末を用いて、PSMN
T 29/34/37およびPSMNT 58/00/
42の2種類の組成となるように調合した。この混合粉
末に純水を加え、ジルコニアボールを用いてナイロン製
のポットミルで20時間、混合・粉砕し乾燥させ、その
後、この粉末をアルミナさや内で800℃で仮焼した。
Next, the method for producing the ceramic sintered body will be described in detail. The ceramics sintered body was manufactured as follows using a usual solid-phase reaction method. First, as a starting material, chemically high purity PbO, Sc 2 O 3 , MgO,
Using powders of Nb 2 O 5 and TiO 2 , PSMN
T 29/34/37 and PSMNT 58/00 /
42 were prepared so as to have two kinds of compositions. Pure water was added to this mixed powder, and the mixture was crushed and dried in a nylon pot mill for 20 hours using a zirconia ball, and then this powder was calcined in an alumina sheath at 800 ° C.

【0057】次いで、この仮焼粉に0.5wt%の酸化
鉛を添加し、再び純水を加えて上記のポットミルで粉砕
した後、乾燥して粉体を得た。この粉体にバインダーと
してのPVA5%水溶液を5wt%加えて乳鉢で混合
し、48#の篩を通過させて造粒を行なった。得られた
粒子を、金型内で50MPaの圧力を加えて40mmφ
×15mmに仮成型した。
Next, 0.5 wt% of lead oxide was added to the calcined powder, pure water was added again, and the powder was pulverized by the pot mill and dried to obtain a powder. To this powder, 5 wt% of a 5% PVA aqueous solution as a binder was added, mixed in a mortar, and passed through a 48 # sieve for granulation. The obtained particles are applied with a pressure of 50 MPa in a mold to 40 mmφ.
It was temporarily molded to x15 mm.

【0058】その後、仮成型体をゴム型に入れ、100
MPsで静水圧プレスを用いて成型し、500℃で4時
間、電気オーブン内で加熱することによって脱脂を行な
った。脱脂後の成型体を2重の高密度のマグネシアさや
に収容して、1250℃で3時間焼成し、さらに、11
00℃で5時間、酸素中20MPaの圧力でホットプレ
スを行なって焼結体を得た。
Then, the temporary molded body is put into a rubber mold, and 100
It was molded with MPs using a hydrostatic press and degreased by heating in an electric oven at 500 ° C. for 4 hours. The molded body after degreasing was housed in a double high-density magnesia pod and baked at 1250 ° C. for 3 hours.
Hot pressing was performed in oxygen at a pressure of 20 MPa for 5 hours at 00 ° C. to obtain a sintered body.

【0059】得られた焼結体の密度を測定したところ、
理論密度の99.7%であり、結晶構造は完全なペロブ
スカイト構造であった。なお、この焼結体の格子定数
は、PSMNT 29/34/37が4.025オング
ストロームであり、PSMNT58/00/42は4.
030オングストロームであった。このホットプレス焼
結体から12mm×12mm×5mmの矩形板を切り出
して片面を鏡面研磨し、これをセラミック焼結体サンプ
ルとした。
When the density of the obtained sintered body was measured,
The theoretical density was 99.7%, and the crystal structure was a perfect perovskite structure. The sintered body has a lattice constant of 4.025 Å for PSMNT 29/34/37, and a lattice constant of 4.25 for PSMNT 58/00/42.
It was 030 angstroms. A 12 mm × 12 mm × 5 mm rectangular plate was cut out from this hot pressed sintered body and one surface was mirror-polished to obtain a ceramic sintered body sample.

【0060】本実施例において作製されたセラミックス
焼結体の格子定数と、種単結晶の格子定数との差は、P
SMNT 29/34/37ではほとんどなく、PSM
NT58/00/42では0.15%である。かかる種
単結晶と、セラミックス焼結体サンプルとを用いて、以
下のようにして酸化物単結晶を製造した。
The difference between the lattice constant of the ceramic sintered body produced in this example and the lattice constant of the seed single crystal is P
Almost no SMNT 29/34/37, but PSM
It is 0.15% in NT58 / 00/42. Using the seed single crystal and the ceramics sintered body sample, an oxide single crystal was manufactured as follows.

【0061】まず、前述の種単結晶の鏡面と、ホットプ
レス焼結体の鏡面とを張り合わせて白金ルツボ内に入
れ、さらにその上部に重しとして数枚のホットプレス焼
結体を載置した。白金ルツボを密封した後、これらをさ
らにマグネシア製のルツボに入れ、電気炉内で1280
℃、170時間の熱処理を行なった。冷却後、これらを
とりだして破断面を観察したところ、粒界は見られず、
単結晶化していることが確認された。
First, the mirror surface of the above-mentioned seed single crystal and the mirror surface of the hot-press sintered body were stuck together and put in a platinum crucible, and several hot-press sintered bodies were placed as a weight on the upper part thereof. . After sealing the platinum crucible, put them in a magnesia crucible and put them in an electric furnace for 1280
Heat treatment was performed at 170 ° C. for 170 hours. After cooling, taking out these and observing the fracture surface, no grain boundary was observed,
It was confirmed that it had become a single crystal.

【0062】この熱処理体の新たに単結晶化した部分か
ら、12mm×12mm×0.4mmの角板を切り出
し、ラウエx線法により単結晶化していることを確認し
た。同様の寸法の角板を10枚切り出して、スパッタ法
を用いてそれぞれの両面にNi−Au電極を形成した。
さらに、220℃のシリコンオイル中で2kV/mmの
電界を印加して分極処理を施し、そのまま室温まで冷却
した。その結果、分極後の振動子の割れは、10枚中に
1枚も見られなかった。
A 12 mm × 12 mm × 0.4 mm square plate was cut out from the newly single-crystallized portion of this heat-treated body, and it was confirmed by the Laue x-ray method that it was single-crystallized. Ten square plates having the same size were cut out, and Ni-Au electrodes were formed on both sides of each by using a sputtering method.
Furthermore, an electric field of 2 kV / mm was applied in silicon oil at 220 ° C. to perform polarization treatment, and the product was cooled to room temperature as it was. As a result, cracking of the vibrator after polarization was not found in 10 out of 10.

【0063】得られた振動子を、ダイヤモンドブレード
を用いて150μm幅に切断し、電気機械結合係数k33
´を測定した結果、k33´は80%であり、そのバラツ
キは2%以内と極めて小さかった。
The vibrator thus obtained was cut to a width of 150 μm using a diamond blade, and the electromechanical coupling coefficient k 33
As a result of measuring ′, k 33 ′ was 80%, and the variation was extremely small within 2%.

【0064】(実施例3)本実施例においては、Pb
{(Zn1/3 Nb2/30.30(Mg1/3 Nb2/30.23
(Sc1/2 Ta1/20.18Ti0.29}O3 からなる固溶
系単結晶(以下PZMNSTT 30/23/18/2
9と略す)を作製した。
(Embodiment 3) In the present embodiment, Pb
{(Zn 1/3 Nb 2/3 ) 0.30 (Mg 1/3 Nb 2/3 ) 0.23
(Sc 1/2 Ta 1/2 ) 0.18 Ti 0.29 } O 3 solid solution single crystal (hereinafter PZMNSTT 30/23/18/2
(Abbreviated as 9) was produced.

【0065】まず、用いた種単結晶の製造方法を、以下
に詳細に説明する。種単結晶は、90モル%酸化鉛Pb
Oと10%酸化ボロンとを融剤として用いたフラックス
法で作製した。出発原料としては、化学的に高純度なP
bO、Sc23 ,MgO、Nb25 、Ta25
よびTiO2 の粉末を使用し、これらを上述の式で示し
た組成となるように調合し、さらにフラックスとして2
倍のモル量のPbO−B23 フラックスをこの混合粉
末に加えた。得られた粉末を、前述と同様にしてラバー
プレスを行なった後、溶解した。
First, the method for producing the seed single crystal used will be described in detail below. Seed single crystal is 90 mol% lead oxide Pb
It was prepared by a flux method using O and 10% boron oxide as a flux. As a starting material, chemically pure P
Powders of bO, Sc 2 O 3 , MgO, Nb 2 O 5 , Ta 2 O 5 and TiO 2 were used, and these were compounded so as to have the composition shown by the above-mentioned formula, and further used as a flux.
Twice the molar amount of PbO-B 2 O 3 flux is added to the mixed powder. The obtained powder was subjected to rubber pressing in the same manner as described above and then dissolved.

【0066】これを冷却後、前述と同様にして電気炉の
中心に固定した。1250℃まで12時間で昇温した
後、1℃/時間の徐冷速度で800℃まで徐冷し、さら
に室温まで放冷した。冷却の間、白金るつぼの下部の一
点に選択的に酸素を吹き付けて冷却し、核発生が1ヶ所
で起こるようにした。
After cooling this, it was fixed to the center of the electric furnace in the same manner as described above. The temperature was raised to 1250 ° C. in 12 hours, then gradually cooled to 800 ° C. at a slow cooling rate of 1 ° C./hour, and further allowed to cool to room temperature. During cooling, oxygen was selectively blown to one point on the lower part of the platinum crucible to cool it so that nucleation occurred at one place.

【0067】その後、白金るつぼを30%硝酸で8時間
煮沸して単結晶を取り出し、得られた単結晶を観察し
た。その結果、得られた単結晶は矢じり状の形状であ
り、大きさは約20mm角であった。
Then, the platinum crucible was boiled with 30% nitric acid for 8 hours to take out a single crystal, and the obtained single crystal was observed. As a result, the obtained single crystal had an arrowhead shape and the size was about 20 mm square.

【0068】この単結晶の一部を粉砕し、X線回折を行
なって、結晶構造を調べたところ、完全なペロブスカイ
ト構造であることが確認された。また、この粉末の組成
をICPにより分析したところ、ほぼ仕込み値どおりの
組成値であった。なお、この単結晶の格子定数は、4.
034オングストロームであった。
A part of this single crystal was crushed and subjected to X-ray diffraction to examine the crystal structure. As a result, it was confirmed that the single crystal had a perfect perovskite structure. When the composition of this powder was analyzed by ICP, it was found that the composition values were almost the same as the charged values. The lattice constant of this single crystal is 4.
It was 034 angstroms.

【0069】さらに、ラウエカメラを用いて[001]
軸の方位を出して、この軸に垂直にカッターで1mm厚
に切断して得られた試料を鏡面研磨した。次いで、この
試料を12mm角に切断して矩形板振動子を10枚作製
し、これを種結晶とした。
Furthermore, using a Laue camera, [001]
The azimuth of the axis was taken out, and the sample obtained by cutting with a cutter perpendicularly to this axis to a thickness of 1 mm was mirror-polished. Next, this sample was cut into 12 mm squares to prepare 10 rectangular plate oscillators, which were used as seed crystals.

【0070】セラミックス焼結体は、出発原料として、
化学的に高純度なPbO、Sc23 ,MgO、Nb2
5 、Ta25 およびTiO2 の粉末を使用し、Pb
{(Zn1/3 Nb2/30.30(Mg1/3 Nb2/30.23
(Sc1/2 Ta1/20.18Ti0.29}O3 の組成となる
ように調合した。この混合粉末に純水を加え、ジルコニ
アボールを用いてナイロン製のポットミルで20時間、
混合・粉砕し乾燥させ、その後、アルミナさや内で80
0℃で仮焼した。
The ceramic sintered body is used as a starting material.
Chemically high purity PbO, Sc 2 O 3 , MgO, Nb 2
Powders of O 5 , Ta 2 O 5 and TiO 2 are used, Pb
{(Zn 1/3 Nb 2/3 ) 0.30 (Mg 1/3 Nb 2/3 ) 0.23
(Sc 1/2 Ta 1/2 ) 0.18 Ti 0.29 } O 3 was prepared. Pure water was added to the mixed powder, and zirconia balls were used for 20 hours in a nylon pot mill.
Mix, crush and dry, then 80 in alumina pod
It was calcined at 0 ° C.

【0071】次いで、この仮焼粉に0.5wt%の割合
の酸化鉛を添加し、再び純水を加えて上述のポットミル
で粉砕した後、乾燥して粉体を得た。この粉体にバイン
ダーとしてのPVA5%水溶液を5wt%を加えて乳鉢
で混合し、48#の篩を通過させて造粒を行なった。得
られた粒子を、金型内で50MPaの圧力を加えて40
mmφ×15mmに仮成型した。
Next, 0.5 wt% of lead oxide was added to this calcined powder, pure water was added again, and the powder was pulverized by the above-mentioned pot mill and dried to obtain a powder. 5 wt% of a 5% PVA aqueous solution as a binder was added to this powder, mixed in a mortar, and passed through a 48 # sieve for granulation. The particles thus obtained were subjected to a pressure of 50 MPa in a mold to 40
It was temporarily molded into mmφ × 15 mm.

【0072】その後、仮成型体をゴム型に入れ、100
MPsで静水圧プレスを用いて成型し、500℃で4時
間、電気オーブン内で加熱することによって脱脂を行な
った。脱脂後の成型体を2重の高密度のマグネシアさや
に収容して、1300℃で4時間焼成し、さらに、11
50℃で5時間、酸素中でホットプレスを行なって焼結
体を得た。
Then, the temporary molded body is put into a rubber mold, and 100
It was molded with MPs using a hydrostatic press and degreased by heating in an electric oven at 500 ° C. for 4 hours. The degreased molded body was housed in a double high-density magnesia sheath and baked at 1300 ° C. for 4 hours.
Hot pressing was performed in oxygen at 50 ° C. for 5 hours to obtain a sintered body.

【0073】得られた焼結体の密度を測定したところ、
理論密度の99.2%であり、結晶構造は、単一層のペ
ロブスカイト構造であった、なお、この焼結体の格子定
数は、4.034オングストロームであった。このホッ
トプレス焼結体から12mm×12mm×5mmの矩形
板を切り出して片面を鏡面研磨し、これをセラミックス
焼結体サンプルとした。
When the density of the obtained sintered body was measured,
The theoretical density was 99.2%, the crystal structure was a single layer perovskite structure, and the lattice constant of this sintered body was 4.034 angstrom. A 12 mm × 12 mm × 5 mm rectangular plate was cut out from this hot press sintered body and one surface was mirror-polished to obtain a ceramic sintered body sample.

【0074】また、(110)方向に鏡面研磨した単結
晶板のSrTiO3 を用意した。この格子定数は、3.
903オングストロームである。これを基板としてその
上部に前述の30PZN−23PMN−18PST−2
9PTを載置した。
A single crystal plate of SrTiO 3 mirror-polished in the (110) direction was prepared. This lattice constant is 3.
903 angstroms. Using this as a substrate, the above-mentioned 30PZN-23PMN-18PST-2 is placed on top of it.
9PT was placed.

【0075】本実施例において作製されたセラミックス
焼結体の格子定数と、種単結晶の格子定数との差は、
3.3%である。かかる種単結晶と、セラミックス焼結
体サンプルとを用いて、以下のようにして酸化物単結晶
を製造した。
The difference between the lattice constant of the ceramic sintered body produced in this example and the lattice constant of the seed single crystal is
It is 3.3%. Using the seed single crystal and the ceramics sintered body sample, an oxide single crystal was manufactured as follows.

【0076】まず、前述の種単結晶の鏡面と、ホットプ
レス焼結体の鏡面とを張り合わせて白金ルツボ内に入
れ、さらにその上部に重しとして数枚のホットプレス焼
結体を載置した。白金ルツボを密封した後、これらをさ
らにマグネシア製のルツボに入れ、電気炉内で1280
℃、170時間の熱処理を行なった。冷却後、これらを
取り出して破断面を観察したところ、粒界は見られず、
単結晶化していることが確認された。
First, the mirror surface of the above-mentioned seed single crystal and the mirror surface of the hot pressed sintered body were stuck together and placed in a platinum crucible, and several hot pressed sintered bodies were placed as weights on the crucible. . After sealing the platinum crucible, put them in a magnesia crucible and put them in an electric furnace for 1280
Heat treatment was performed at 170 ° C. for 170 hours. After cooling, taking out these and observing the fracture surface, no grain boundaries were seen,
It was confirmed that it had become a single crystal.

【0077】この熱処理体の新たに単結晶化した部分か
ら、12mm×12mm×0.4mmの角板を切り出
し、ラウエx線法により単結晶化していることを確認し
た。同様の寸法の角板を10枚切り出して、スパッタ法
を用いてそれぞれの両面にNi−Au電極を形成した。
さらに、220℃のシリコンオイル中で2kV/mmの
電界を印加して分極処理を施し、そのまま室温まで冷却
した。その結果、分極後の振動子の割れは、10枚中に
1枚も見られなかった。
From the newly single-crystallized portion of this heat-treated body, a 12 mm × 12 mm × 0.4 mm square plate was cut out and confirmed to be single-crystallized by the Laue x-ray method. Ten square plates having the same size were cut out, and Ni-Au electrodes were formed on both sides of each by using a sputtering method.
Furthermore, an electric field of 2 kV / mm was applied in silicon oil at 220 ° C. to perform polarization treatment, and the product was cooled to room temperature as it was. As a result, cracking of the vibrator after polarization was not found in 10 out of 10.

【0078】得られた振動子を、ダイヤモンドブレード
を用いて150μm幅に切断し、矩形状の電気機械結合
係数k33´を測定した結果、k33´は81%であり、そ
のバラツキは2.5%以内と極めて小さかった。
The obtained vibrator was cut to a width of 150 μm with a diamond blade and the rectangular electromechanical coupling coefficient k 33 ′ was measured. As a result, k 33 ′ was 81%, and its variation was 2. It was extremely small, within 5%.

【0079】以上、実施例1〜2においては、同一組成
系のセラミックス焼結体と種単結晶とを用いて本発明の
方法により単結晶を製造し、実施例3においてはペロブ
スカイト構造のSrTiO3 を種結晶としたが、本発明
はこれに限定されるものではない。
As described above, in Examples 1 and 2, a single crystal was manufactured by the method of the present invention using the ceramics sintered body having the same composition and the seed single crystal. In Example 3, SrTiO 3 having a perovskite structure was manufactured. Was used as a seed crystal, but the present invention is not limited to this.

【0080】種結晶として、格子定数4.20オングス
トロームのMgO単結晶を用い、セラミックス材料とし
て、格子定数4.041オングストロームのPb(Mg
1/3Nb2/3 )O3 を用いて、前述と同様にして密閉容
器内で熱処理を行なったところ、同様に単結晶化が確認
された。
An MgO single crystal having a lattice constant of 4.20 Å was used as a seed crystal, and Pb (Mg) having a lattice constant of 4.041 Å was used as a ceramic material.
When 1/3 Nb 2/3 ) O 3 was used to perform heat treatment in a closed container in the same manner as described above, single crystallization was similarly confirmed.

【0081】なお、種結晶としてTiO2 A面(4.5
9オングストローム)を用いて、前述と同様の方法にて
PMN(4.04オングストローム)やPSN(4.0
8オングストローム)を作製した場合には、加熱後に得
られた酸化物は多結晶であり、さらにクラックが生じ
た。なお、この場合には、種単結晶の格子定数とセラミ
ックス焼結体の格子定数との差は、それぞれ13.6%
および11.1%である。すなわち、格子定数の差が1
0%を越える種単結晶とセラミックス焼結体とを用いた
場合には、単結晶の酸化物を得ることができないばかり
か、クラックが発生することがわかる。
As a seed crystal, TiO 2 A plane (4.5
9 angstroms) and PMN (4.04 angstroms) or PSN (4.0 angstroms) in the same manner as described above.
8 angstroms), the oxide obtained after heating was polycrystalline and further cracked. In this case, the difference between the lattice constant of the seed single crystal and the lattice constant of the ceramic sintered body was 13.6%, respectively.
And 11.1%. That is, the difference in lattice constant is 1
It is understood that when a seed single crystal exceeding 0% and a ceramics sintered body are used, not only a single crystal oxide cannot be obtained, but also cracks occur.

【0082】以上の結果から、本発明の製造方法を用い
ることによって、大型でもクラックや異物の発生が少な
く、しかも、分極後には安定した特性を示す単結晶が得
られることがわかった。
From the above results, it was found that by using the manufacturing method of the present invention, a single crystal having a large size with few cracks and foreign substances and having stable characteristics after polarization can be obtained.

【0083】なお、上述の実施例では、(PMNT68
/32)、(PSMNT 29/34/37)および
(PZMNSTT 30/23/18/29)を例に挙
げて本発明の製造方法を説明したが、本発明は、これに
限定されるものではない。その他の同様な圧電単結晶材
料であるPb{(Sc1/2 Nb1/20.58Ti0.42}O
3 やPb{(Sc1/2 Ta1/20.55Ti0.37}O3
Pb{(Yb1/2 Nb1/20.50}O3 ,Pb{(In
1/2 Nb1/20.63Ti0.37}O3 などを含んだ場合も
同様な結果が得られる。
In the above embodiment, (PMNT68
/ 32), (PSMNT 29/34/37) and (PZMNSTT 30/23/18/29) as examples, the production method of the present invention has been described, but the present invention is not limited thereto. . Pb {(Sc 1/2 Nb 1/2 ) 0.58 Ti 0.42 } O, which is another similar piezoelectric single crystal material
3 or Pb {(Sc 1/2 Ta 1/2 ) 0.55 Ti 0.37 } O 3 or Pb {(Yb 1/2 Nb 1/2 ) 0.50 } O 3 , Pb {(In
Similar results are obtained when 1/2 Nb 1/2 ) 0.63 Ti 0.37 } O 3 is included.

【0084】[0084]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
クラックや異物の発生が少なく、分極後でも安定した特
性を示す大型な単結晶が製造可能な方法が得られる。本
発明の方法によって製造された単結晶は、超音波プロー
ブの振動子として特に有効であるが、これ以外にも、非
破壊検査機器、コンデンサ材料あるいは光学材料等、単
結晶材料が使用される全ての用途に効果を発揮すること
が期待される。
As described in detail above, according to the present invention,
It is possible to obtain a method capable of producing a large single crystal exhibiting stable characteristics even after polarization with few cracks and foreign substances. The single crystal manufactured by the method of the present invention is particularly effective as a vibrator of an ultrasonic probe, but in addition to this, non-destructive inspection equipment, capacitor materials or optical materials, etc., all of which single crystal materials are used. Is expected to be effective for

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の酸化物単結晶の製造方法の概念を示す
図。
FIG. 1 is a diagram showing the concept of a method for producing an oxide single crystal of the present invention.

【図2】本発明の方法により製造された単結晶を用いた
プローブの短冊状振動子の構成を示す斜視図。
FIG. 2 is a perspective view showing the configuration of a strip-shaped oscillator of a probe using a single crystal manufactured by the method of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…種単結晶,2…セラミックス焼成体,3…密閉容
器,4…重し 5…密閉容器,6…完成した単結晶,7…単結晶材料,
8…バッキング材料 9…電極,10…電極,11…音響マッチング層,12
…音響レンズ 13…アース電極,14…フレキシブルプリント板,1
5…超音波プローブ。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Seed single crystal, 2 ... Ceramics sintered body, 3 ... Closed container, 4 ... Weight 5 ... Closed container, 6 ... Completed single crystal, 7 ... Single crystal material,
8 ... Backing material 9 ... Electrode, 10 ... Electrode, 11 ... Acoustic matching layer, 12
… Acoustic lens 13… Earth electrode, 14… Flexible printed board, 1
5 ... Ultrasonic probe.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斉藤 史郎 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Inventor Shiro Saito 1 Toshiba R & D Center, Komukai Toshiba-cho, Saiwai-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 下記一般式(1)で表わされ、焼結密度
が理論密度の99%以上の複合ペロブスカイト化合物か
ら構成され、少なくとも1つの面が平滑であるセラミッ
ク焼結体の平滑面と、このセラミックス焼結体の格子定
数の±10%以内の格子定数を有し、少なくとも1つの
面が平滑である種単結晶の平滑面とを接触させる工程
と、 前記平滑面同士を接触させたセラミックス焼結体および
種単結晶を、密閉容器内で鉛雰囲気中、1000〜14
50℃の温度で加熱する工程とを具備する酸化物単結晶
の製造方法。 Pb{(B1 ,B21-x Tix }O3 一般式(1) (上記一般式(1)中、xは0以上0.55以下の値で
あり、B1 はZn,Mg,Ni,Sc,YbおよびIn
から選択された少なくとも1種類であり、B2 はNbま
たはTaである。)
1. A smooth surface of a ceramic sintered body, which is represented by the following general formula (1), is composed of a composite perovskite compound having a sintered density of 99% or more of a theoretical density, and has at least one smooth surface: A step of contacting with a smooth surface of a seed single crystal having a lattice constant within ± 10% of the lattice constant of this ceramic sintered body and having at least one surface being smooth, and the smooth surfaces being brought into contact with each other. The ceramics sintered body and the seed single crystal were placed in a sealed container in a lead atmosphere at 1000 to 14
And a step of heating at a temperature of 50 ° C. for producing an oxide single crystal. Pb {(B 1 , B 2 ) 1-x Ti x } O 3 General formula (1) (In the general formula (1), x is a value of 0 or more and 0.55 or less, and B 1 is Zn, Mg. , Ni, Sc, Yb and In
B 2 is Nb or Ta. )
【請求項2】 上記複合ペロブスカイト化合物をABO
3 と表わした際、AサイトとBサイトとの比(A/B)
が1.00以上1.10以下である請求項1記載の酸化
物単結晶の製造方法。(AはPbであり、Bは{(B
1 ,B21-x Tix }である。)
2. The composite perovskite compound is ABO
When expressed as 3 , the ratio of A site and B site (A / B)
Is 1.00 or more and 1.10 or less, The manufacturing method of the oxide single crystal of Claim 1. (A is Pb and B is {(B
1 , B 2 ) 1-x Ti x }. )
【請求項3】 上記種単結晶の組成系が、前記ペロブス
カイト化合物の組成系と同一である請求項1記載の酸化
物単結晶の製造方法。
3. The method for producing an oxide single crystal according to claim 1, wherein the composition system of the seed single crystal is the same as the composition system of the perovskite compound.
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