JPH0930861A - Production of doped plzt - Google Patents

Production of doped plzt

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JPH0930861A
JPH0930861A JP8867596A JP8867596A JPH0930861A JP H0930861 A JPH0930861 A JP H0930861A JP 8867596 A JP8867596 A JP 8867596A JP 8867596 A JP8867596 A JP 8867596A JP H0930861 A JPH0930861 A JP H0930861A
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doped
plzt
dopant
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manufacturing
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Kazuhiro Nonaka
一洋 野中
Morihito Akiyama
守人 秋山
Akira Takase
晃 高瀬
Toshiyuki Baba
俊之 馬場
Keisuke Yamamoto
啓介 山本
Makoto Hiraoka
誠 平岡
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Mitsubishi Cable Industries Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a producing method capable of more remarkably improving performance of PLZT due to addition of a dopant in producing PLZT to which the dopant is added. SOLUTION: This producing method comprises mixing raw materials so that a ratio of number of atoms in each element of Pb, La, Zr, Ti and a dopant in raw material mixture before heating and sintering becomes a stoichiometric ratio in a theoretical chemical formula of objective doped PLZT and heating and sintering the mixture.

Description

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

【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。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention 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
x (Zry Tiz 1-x/4 3 (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 lead zirconate titanate L
Ceramics to which a is added, 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 3 (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。
When manufacturing a doped PLZT, conventionally, a desired amount of dopant is added on 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 (where a, b, c, d, and 3 represent the atomic ratio of each element), and the atomic ratio of the dopant to be added is e. The atomic ratio of each element in the raw material mixture before heating and sintering is a:
The method of mixing each raw material so as to be b: c: d: e and then heating and sintering the mixture has been exclusively used.

【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。
SUMMARY OF THE INVENTION By the way, the inventors of the present invention have found that in the conventional manufacturing method described above, PL by a dopant is used.
I found a problem that the performance improvement of ZT was not sufficient.

【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 new manufacturing method which can improve the effect of adding a dopant. As a result of intensive studies to solve the above problems found by the inventors, the present inventors have found that there is a key for solving the problem in the mixing ratio of each raw material of PLZT and the dopant material at the time of mixing the raw 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。
The doped PLZ of the present invention
The manufacturing method of T is P in the raw material mixture before heating and sintering.
It is characterized in that the respective raw materials are mixed so that the atomic ratio of each element of b, La, Zr, Ti and the dopant becomes a stoichiometric ratio in the theoretical chemical formula of the target substance to be produced, and then heat sintering is performed. 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 manufacturing method of the present invention, the amount of the dopant added is sufficient as compared with the conventional method, and thus, the doped PLZT having a more excellent degree of improvement in the inherent performance of 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 3 (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'
d'e 3 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。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In the present invention, heat sintering is performed.
The source of each element of the target substance in the raw material mixture
The number ratio is the stoichiometry in the theoretical chemical formula of the target substance.
It is important to mix the raw materials so that the ratio is achieved. This
This will be described in comparison with the conventional method. Now suppose that the dopant
The chemical formula of PLZT to be added is PbaLabZr
cTidOThree(Where a, b, c, d, and 3 are each
The atomic number ratio of elements), the dopant to be added
The atomic ratio of X is e. And decided by the method described below
And contains only e in the atomic ratio of the dopant X.
The theoretical chemical formula of the target substancea 'Lab 'Zrc 'T
id 'XeOThreeThen, Pb, La, Zr, Ti, X,
The atomic ratio of these elements in the raw material mixture
To be a ': b': c ': d': e.
You. Then, the above-mentioned ratio a: b: c: in the conventional method.
d: Clearly different from e. In the present invention, the above
Each amount of a ': b': c ': d': e has a certain degree of error.
Is acceptable. The error range is a
0.1% or less, preferably 0.05% or less
In the case of b'value, it is about 0.3% or less, preferably
0.15% or less, and in the case of c'and d'values
All are about 0.15% or less, preferably 0.08
% 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 target substance to be produced will be described. Generally, the dopant is PL
A site of ZT (ie substitution with Pb) and / or B
The site (that is, the substitution with Zr) is doped, and the substitution position and the substitution allocation to the A site and the B site are determined by the dopant X.
, And in particular it depends on its ionic radius. Those whose ionic radius is close to that of Pb mainly enter the A site, and those whose ionic radius is close to that of Zr are mainly B
Enter the site. Further, the intermediate ones of the ionic radii of Pb and Zr are distributed and enter the A site and the B site, but the ionic radii are mostly in the closer one of Pb and Zr. Therefore, in the present invention, the theoretical chemical formula may be obtained by rigorously theoretically calculating the respective distribution ratios to the A site and the B site, but as a simple method, all those that are closer to Pb than Zr in terms of ionic radius are If you enter site A, on the other hand, Z rather than Pb
The theoretical chemical formula may be determined by assuming that all those close to r enter the B site. When the position where the dopant enters, in other words, the dope site and the desired doping amount are determined, the theoretical chemical formula to be obtained can be determined by the following method. That is,
When the dopant is an acceptor, oxygen is eliminated, while when the dopant is a donor, Pb is eliminated, so that 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。
Among various PLZTs to be doped, one having an La atomic ratio 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 preferable.

【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 kinds can be exemplified, but as the dopant which is determined by the above-mentioned simple method and is doped into the A site, for example, Na, K, Y, Ba and Bi are used.
And the B site is doped with, for example, Ta, W, Nb, Mg, Al, Fe, Sn, S
i, etc. Various types of PLZT to be doped
, And also for the preferred PLZTs listed in the previous section, particularly preferred dopants are Ta, W, and Nb. Atomic ratio between Zr and Ti (Zr: T
Nb is particularly preferable for PLZT in which 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(Zr0.52Ti0.481-0.03/43 (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(Zr0.5148Ti0.4752Ta0.011-0.03/43 (2) Pb0.960 La0.03(Zr0.5148Ti0.47520.011-0.03/43 (3) Pb0.965 La0.03(Zr0.5148Ti0.4752Nb0.011-0.03/43 (4)
Among various PLZTs, a specific PLZT represented by the following equation (1), which is known to greatly show the optical distortion effect, is shown.
As an example, the theoretical chemical formula of some doped PLZT is determined by the above-mentioned simple method and illustrated below. Pb 0.97 La 0.03 (Zr 0.52 Ti 0.48 ) 1-0.03 / 4 O 3 (1) Ta 5+ , W 6+ , and Nb 5+ are used as dopants, and the atomic ratio of each is within the B site of the formula (1). The theoretical chemical formulas of 0.01 doped with
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 3 、ZrO2 、TiO2 、および
Ta2 5 を用いると、これらの原料の配合比(重量
比)は、PbO:La2 3 :ZrO2 :TiO2 :T
2 5 =98.23:2.23:28.71:17.
18:1となる。また、Pb0.960 La0.03(Zr
0.5096Ti0.4704Nb0.021-0.03/43 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 3 、ZrO2 、Ti
2 、およびNb2 5 を用いると、これらの原料の配
合比(重量比)は、PbO:La2 3 :ZrO2 :T
iO2 :Nb2 5 =81.23:1.85:23.6
2:14.14:1となる。
Therefore, for example, a product of the formula (2) is manufactured.
When it is used as a target product, the amount of each element in the raw material mixture
Mixing ratio, that is, Pb: La: Zr: Ti: Ta (number of atoms
Ratio) is 97.23: 3.02: 51.48: 47.5.
It becomes 2: 1.00. Furthermore, as a raw material for each element,
PbO and La respectivelyTwoOThree, ZrOTwo, TiOTwo,and
TaTwoOFiveIs used, the mixing ratio of these raw materials (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 / 4OThreeBecomes theoretical
When the scientific formula is used as the production target,
PbO and La respectivelyTwoOThree, ZrOTwo, Ti
OTwo, And NbTwoOFiveIs used to distribute these ingredients.
The total ratio (weight ratio) is PbO: La.TwoOThree: ZrOTwo: T
iOTwo: NbTwoOFive= 81.23: 1.85: 23.6
It becomes 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。
In addition to the above oxides, carbonates, oxalates, hydroxides, nitrates and the like are also exemplified as the raw materials for each element. The form of the raw material is preferably the same powder form as in the case of known production of PLZT. Further, it is already known that the particle size also affects the characteristics, and it is preferable to select the particle size that gives the best optical distortion effect. The production of the production target substance from the raw material mixture may be conventional,
For example, calcination is followed by sintering, and then heat treatment is performed if necessary.

【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 amount of the dopant added is not particularly limited, but generally, the atomic ratio is preferably 0.05 or less, and when the dopant is W, it is especially 0.02 or less, 0.002 to 0.02, especially 0.04 or less when the dopant is Nb, and further 0.00
2 to 0.04, and when the dopant is Ta, it is preferably 0.03 or less, and 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 3 、38.969gのZr
2 、23.325gのTiO2 、および1.357g
のTa2 5 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 The present invention will be described in more detail with reference to examples. Example 1 In order to produce Ta-doped PLZT having a theoretical chemical formula represented by the above formula (1), 133.324 g of Pb was added.
O, 3.025 g La 2 O 3 , 38.969 g Zr
O 2 , 23.325 g TiO 2 , and 1.357 g
A uniform raw material mixture consisting of Ta 2 O 5 was prepared.
This mixture was calcined at 900 ° C. in the air for 10 hours, then sintered at about 1200 ° C. for 2 hours, and finally heat-treated at 900 ° C. for 1 hour in a nitrogen stream 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 3 、39.371gのZrO2、23.
565gのTiO2 、および1.368gのTa2 5
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 case of the conventional raw material mixing ratio shown in the above section 8 with Example 1, 134.038 g of PbO, 3.02
6 g La 2 O 3 , 39.371 g ZrO 2 , 23.
565 g TiO 2 and 1.368 g Ta 2 O 5
A uniform raw material mixture consisting of and was prepared. In the same manner as in Example 1, this mixture was calcined at 900 ° C. in the atmosphere for 10 hours, then sintered at about 1200 ° C. for 2 hours, and finally 900
Heat-treated in nitrogen stream at ℃ for 1 hour, Ta-doped PLZ
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 which is a conventional method
The substance has a density higher than the theoretical density 7.960 of PLZT before the addition of the dopant. From this, it is considered that the conventional method does not sufficiently perform the substitution with the dopant and has a Pb-rich composition. In contrast, the material according to the method of the present invention is considered to be more fully substituted. The characteristics of the photostrictive material are that the substance obtained by the production method of the present invention is superior to conventional substances in terms of energy conversion efficiency and response speed such as piezoelectric constant, photocurrent, time constant, and strain. It was confirmed that it has 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 3 、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(Zr0.52Ti0.481-0.03/43 (5) Pb0.965 La0.03(Zr0.5174Ti0.47760.005 1-0.03/43 (6) Pb0.960 La0.03(Zr0.5148Ti0.47520.010 1-0.03/43 (7) Pb0.955 La0.03(Zr0.5122Ti0.47280.015 1-0.03/43 (8) Pb0.950 La0.03(Zr0.5096Ti0.47040.020 1-0.03/43 (9) Pb0.940 La0.03(Zr0.5044Ti0.46560.030 1-0.03/43 (10) Pb0.920 La0.03(Zr0.4940Ti0.45600.050 1-0.03/43 (11)
Examples 2 to 7 A PLZT represented by the following formula (5) was doped with W 6+ in the B site of the formula (5) in an atomic ratio of 0.005 to 0.05 to produce a doped PLZT. went. The respective theoretical chemical formulas are represented by the following formulas (6) to (11), respectively, and the raw materials PbO, La 2 O 3 , ZrO 2 , TiO 2 , and WO 3 are mixed in a stoichiometric ratio according to the respective formulas to obtain a uniform mixture. Various raw material mixtures were prepared. This mixture was calcined in the atmosphere at 900 ° C. for 10 hours as in Example 1, and then about 120
Sinter at 0 ° C for 2 hours and finally at 900 ° C in a nitrogen stream for 1 hour.
After heat treatment for 6 hours, 6 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 3 、ZrO2 、TiO2 、およびNb2
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7種類のNbドープドPLZTを得た。 Pb0.968 La0.03(Zr0.5174Ti0.4776Nb0.005 1-0.03/43 (12) Pb0.965 La0.03(Zr0.5148Ti0.4752Nb0.010 1-0.03/43 (13) Pb0.963 La0.03(Zr0.5122Ti0.4728Nb0.015 1-0.03/43 (14) Pb0.960 La0.03(Zr0.5096Ti0.4704Nb0.020 1-0.03/43 (15) Pb0.955 La0.03(Zr0.5044Ti0.4656Nb0.030 1-0.03/43 (16) Pb0.945 La0.03(Zr0.4940Ti0.4560Nb0.050 1-0.03/43 (17)
Examples 8 to 13 PLZT represented by the formula (5) was added with Nb5+In equation (5) B
Doping with 0.050-0.05 in atomic ratio in the site
A doped PLZT was manufactured. Each theorization of each
The scientific formula is the following formulas (12) to (17), and the raw material P
bO, LaTwoO Three, ZrOTwo, TiOTwo, And NbTwo
OFiveAccording to each formula in a stoichiometric ratio to obtain a uniform raw material mixture.
A compound was prepared. This mixture is the same as in Example 1.
Approximately 1200 after calcination at 900 ° C in air for 10 hours
Sintered at ℃ for 2 hours, finally 900 ℃, at 1:00 in nitrogen stream
Heat treatment was performed for 7 hours to obtain 7 types of Nb-doped PLZT. 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 3、ZrO2 、TiO2 、およびTa2
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 1-0.03/43 (18) Pb0.965 La0.03(Zr0.5148Ti0.4752Ta0.010 1-0.03/43 (19) Pb0.963 La0.03(Zr0.5122Ti0.4728Ta0.015 1-0.03/43 (20) Pb0.960 La0.03(Zr0.5096Ti0.4704Ta0.020 1-0.03/43 (21) Pb0.955 La0.03(Zr0.5044Ti0.4656Ta0.030 1-0.03/43 (22) Pb0.945 La0.03(Zr0.4940Ti0.4560Ta0.050 1-0.03/43 (23)
Examples 14 to 19 Ta 5+ is added to PLZT represented by the formula (5) as B in the formula (5).
A doped PLZT in which 0.01 to 0.05 of atomic ratio was doped in the site was manufactured. The respective theoretical chemical formulas are represented by the following formulas (18) to (23), and the raw material Pb is
O, La 2 O 3 , ZrO 2 , TiO 2 , and Ta 2 O
5 was mixed in a stoichiometric ratio according to each formula to prepare a uniform raw material mixture. This mixture was added as in Example 1,
After calcination at 900 ° C. in the air 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 6 types 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
Photovoltaic power and photovoltaic current were measured for the doped PLZT obtained from each of Examples 4 to 19. FIGS. 1, 3, and 5 show Examples 2 to 7, Examples 8 to 13, and Example 14 respectively.
19 shows the change in photovoltaic power with respect to the amount of dopant of -19. On the other hand, Examples 2 to 7 are shown in FIGS.
The change of the photovoltaic current with respect to the amount of dopants 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, according to the manufacturing method of the present invention, in manufacturing PLZT doped with a dopant,
It was possible to sufficiently substitute the dopant to be added in an intended ratio, whereby the effect of improving the characteristics by the addition of the dopant became more remarkable.

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

【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 is each W-doped PLZT obtained in Examples 2 to 7.
Is a graph showing photovoltaic power with respect to W doping amount.

【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。
2 is each W-doped PLZT obtained in Examples 2 to 7. FIG.
Is a graph showing the photocurrent with respect to the W doping amount.

【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 is each Nb-doped PL obtained in Examples 8 to 13
It is a graph which shows the photovoltaic power with respect to Nb doping amount about 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 is an Nb-doped PL obtained in each of Examples 8 to 13.
It is a graph which shows the photovoltaic current with respect to Nb doping amount about 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: Each Ta-doped P obtained in Examples 14 to 19
It is a graph which shows the photovoltaic power with respect to Ta doping amount about 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。
6 is each Ta-doped P obtained in Examples 14 to 19 FIG.
It is a graph which shows the photocurrent with respect to Ta doping amount about LZT.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 秋山 守人 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 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 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Morito Akiyama 807 Nonoshita, Yadomachi, Tosu City, Saga Prefecture 1 Kyushu Institute of Industrial Technology, Institute of Industrial Technology (72) Akira Takase Innocho, Yadomachi, Tosu City, Saga Prefecture Address 807 1 Kyushu Institute of Industrial Science and Technology (72) Inventor Toshiyuki Baba 8 Nishinomachi, Higashimukaijima, Amagasaki City, Hyogo Prefecture Mitsubishi Densen Kogyo Co., Ltd. (72) Keisuke Yamamoto Nishinoyuki Higashimushima, Amagasaki City, Hyogo Prefecture 8th Town Mitsubishi Electric Wire & Cable Co., Ltd. (72) Inventor Makoto Hiraoka 8th Nishinomachi, Higashimukaijima, Amagasaki City, Hyogo Prefecture Mitsubishi Electric Wire & Wire Co., Ltd.

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 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
とを特徴とするドープドPLZTの製造方法。
1. P in a raw material mixture before heating and sintering
It is characterized in that the respective raw materials are mixed so that the atomic ratio of each element of b, La, Zr, Ti and the dopant becomes a stoichiometric ratio in the theoretical chemical formula of the target substance to be produced, and then heat sintering is performed. Manufacturing method of doped PLZT.
【請求項2】 Laの原子数比が、0.02〜0.04
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
【請求項3】 ZrとTiとの間の原子数比(Zr:T
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.
i) is 50: 50-55: 45, The manufacturing method of the doped PLZT of Claim 1 or 2.
【請求項4】 ドーパントが、Ta、W、Nbからなる
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 is one or more selected from the group consisting of Ta, W and Nb.
5. The method for manufacturing the doped PLZT according to any one of 1.
【請求項5】 ドーパントの原子数比が、0.05以下
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.
【請求項6】 ドーパントがWであり、かつその原子数
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 thereof is 0.02 or less.
ZT manufacturing method.
【請求項7】 ドーパントがNbであり、かつその原子
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 thereof is 0.04 or less.
Manufacturing method of LZT.
【請求項8】 ドーパントがTaであり、かつその原子
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 thereof is 0.03 or less.
Manufacturing method of LZT.
【請求項9】 製造目的物質が下式(A)で示される理
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(Zr0.5148Ti0.4752Ta0.011-0.03/43 (A) PbO:La2 3 :ZrO2 :TiO2 :Ta2 5 =98.23:2.2 3:28.71:17.18:1 (B)
9. A Ta-doped material having a theoretical chemical formula represented by the following formula (A), wherein the raw material and a mixing weight ratio thereof are represented by the following formula (B). 1. The method for manufacturing the 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)
【請求項10】 製造目的物質が下式(C)で示される
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(Zr0.5096Ti0.4704Nb0.021-0.03/43 (C) PbO:La2 3 :ZrO2 :TiO2 :Nb2 5 =81.23:1.8 5:23.62:14.14:1 (D)
10. The Nb-doped material having a theoretical chemical formula represented by the following formula (C) as a substance to be produced, wherein the raw materials and their mixing weight ratio are represented by the following formula (D). 1. The method for manufacturing the 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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