粒子配向型ビスマス層状構造強誘電体セラミックスの圧電的性質

颗粒取向铋层状铁电陶瓷的压电性能

• 批准号: 14750558
• 负责人: 永田 肇
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: Tokyo University of Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14750558/
• 关键词: ビスマス層状構造強誘電体; セラミックス; 無鉛圧電材料; 機械的品質係数; キュリー点; 圧電特性測定法; 共振反共振法; EMAS

本研究は、ビスマス層状構造強誘電体(BLSF)セラミックスの特長を最大限に引き出し、無鉛圧電材料として応用しようとするものである。例えば、ビスマス層状構造の大きな機械的品質係数Q_mや共振周波数の優れた温度安定性TC-f_rなどの特長は、非鉛系のフィルターやレゾネータへの応用が期待される。中でも、高いキュリー点Tc(〜900℃)が報告されているBi_3TiTaO_9(BTT)セラミックスは、大きな抗電界E_cを示すことから、高いQ_mをもつことが予想されるが、分極処理が困難な為にBTT本来の特性が引き出されていない。そこで、Bi_3TiTaO_9(BTT)を主体とした固溶体セラミックス、Bi_3TiTaO_9(BTT)-SrBi_2Ta_2O_9(SBTa)系,すなわちSr_<x-1>Bi_<4-x>Ti_<2-x>Ta_xO_9[SBTT2(x)](1≦x≦2),およびLa置換したBTT,すなわちBi_<3-x>La_xTiTa_2O_9[BLTT2(x)](0≦x≦1)の圧電的諸特性をQ_mに注目して詳細に調査した。その結果、SBTT2およびBLTT2セラミックスは、300℃の高い分極温度で分極処理を施すと、10,000を超える大きなQmを示した。高いT_cと抗電界E_cを持つBLSFセラミックスの大きなQmを引き出すには、高温での分極処理が有効であることがわかった。これらは非鉛系レゾネータやフィルタ材料の有力な候補と考えられる。さらに、我々はBLSFの圧電特性測定に際し、その測定方法にも注意を要することを明らかにしてきた。BLSFでの圧電測定では、測定試料の形状などに大きく依存するため、現行の共振反共振法(EMAS)規格内での評価では正しい値が得られているとは言えない。この問題は、BLSFの誘電率が小さいことに起因している。測定試料の容量に比べて測定冶具の持つ浮遊容量を十分小さくすることによって精度の良い測定が行えることがわかった。この測定法の検討は、我々のみならず今後のBLSFおよび非鉛系材料の圧電性評価に際し、非常に重要である。

This study は, ビ ス マ ス layered structure strong electricity body (BLSF) lure セ ラ ミ ッ ク ス の specialty を most time に き out し, lead-free 圧 と し て 応 with し よ う と す る も の で あ る. Example え ば, ビ ス マ ス layered structure の big き な mechanical quality factor Q_m や resonance frequency count の optimal れ た temperature stability TC - f_r な ど の specialty は, non - lead series の フ ィ ル タ ー や レ ゾ ネ ー タ へ の 応 with が expect さ れ る. In で も, high い キ ュ リ ー point Tc (~ 900 ℃) が report さ れ て い る Bi_3TiTaO_9 (the bluetail ticket tracker (BTT)) セ ラ ミ ッ ク ス は, big き な antistatic world E_c を shown す こ と か ら, high い Q_m を も つ こ と が to think さ れ る が difficulty, points very 処 が な for に bluetail ticket tracker (BTT) originally の features が lead き out さ れ て い な い. そ こ で, Bi_3TiTaO_9 (the bluetail ticket tracker (BTT)) を subject と し た solid solution セ ラ ミ ッ ク ス, Bi_3TiTaO_9 (the bluetail ticket tracker (BTT)) - SrBi_2Ta_2O_9 (SBTa), す な わ ち Sr_ > < x - 1 Bi_ < 4 - x > Ti_ < 2 - x > Ta_xO_9 [SBTT2 (x)] ( ≦ ≦ 2) x 1, お よ び La replacement し た bluetail ticket tracker (BTT), す な わ ち Bi_ < 3 - x > La_xTiTa_2O_9 [BLTT2 (x)] (0 1) ≦ x ≦ の 圧 the characteristics of electric を Q_m に attention し て に detailed investigation し た. そ の results, SBTT2 お よ び BLTT2 セ ラ ミ ッ ク ス は, 300 ℃ high の い points very temperature で 処 adjustment を shi す と, 10000 を え る big き な Qm を shown し た. High い T_c と antistatic world E_c を hold つ BLSF セ ラ ミ ッ ク ス の big き な Qm を lead き out す に は, high-temperature で の points to 処 adjustment が have sharper で あ る こ と が わ か っ た. <s:1> れら non-lead レゾネ タやフィ タやフィ タ タ materials <s:1> strong な candidates と take the test えられる. さ ら に, I 々 は BLSF の 圧 electrical characteristics determine the event に し, そ の determination method に も note を す る こ と を Ming ら か に し て き た. BLSF で の 圧 electrical measurement で は, determination of test material の shape な ど に big き く dependent す る た め, current resonance antiresonance の method (EMAS) were used as references within specifications で の review 価 で は is し い numerical が must ら れ て い る と は said え な い. <s:1> The problem of <s:1>, the inducement rate of BLSF が is small さ the <s:1> とに とに とに the cause is とに て る る る. Determination of sample に の capacity than べ て determination of smelting equipment の hold つ を planktonic capacity is very small さ く す る こ と に よ っ て い の good precision measuring line が え る こ と が わ か っ た. Beg は こ の measurement の 検, I 々 の み な ら ず future の BLSF お よ び non lead series materials の 圧 electrical ratings 価 に interstate し, very important で に あ る.

项目成果

H.Nagata, M.Itagaki, T.Takenaka: "Piezoelectric Properties of Bismuth Layer-Structured Ferroelectric SrBi_2Ta_2O_9-Bi_3TiTaO_9 Ceramics"Ferroelectrics. (in publish).

H.Nagata、M.Itagaki、T.Takenaka：“铋层状结构铁电 SrBi_2Ta_2O_9-Bi_3TiTaO_9 陶瓷的压电特性”铁电体。

H.Nagata, Y.Fujita, H.Enosawa, T.Takenaka: "Piezoelectric Properties of Grain Oriented Nb-or V-doped Bi_4Ti_3O_<12> Ceramics"Key Engineering Materials. (in publish).

H.Nagata、Y.Fujita、H.Enosawa、T.Takenaka：“晶粒取向Nb或V掺杂Bi_4Ti_3O_<12>陶瓷的压电性能”关键工程材料。