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高性能かつ簡便な配向性非鉛圧電膜パターンの形成に関する研究

高性能、简单取向无铅压电薄膜图案形成研究

基本信息

批准号：
17K06810
负责人：
坂井雄一
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Toyama Industrial Technology Center,
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-01 至 2018-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17K06810/
关键词：
非鉛圧電厚膜スクリーン印刷無鉛圧電体

项目摘要

鉛を含んだPZT系圧電材料に代わりうる、非鉛系材料の配向性厚膜をスクリーン印刷と熱処理のみの簡便な工法で作製することを目的として3年間の研究を行う予定であった。研究代表者の異動による応募資格喪失によって、1年間での研究廃止となったが、これまで得られた知見について報告する。温度安定性に優れた非鉛系圧電材料である(LiKNa)NbO3-BaZrO3-(BiNa)TiO3の厚膜形成プロセスにおいて、基板からの厚膜剥離が発生し、安定した厚膜形成が困難であるという課題があった。焼成条件を検討したところ、焼成時の雰囲気を制御することで剥離の発生しない厚膜形成が可能であることが分かった。本材料は、難焼結性の材料であることから焼成時間について検討したところ、4h以上では焼成中にアルカリ成分が飛散もしくは基板へ拡散し、厚膜内に異相が生じた。電気特性は、異相の見られなかった4h以下で焼成した厚膜であってもtanδは約0.1と比較的高い値を示し、tanδの低減のための取り組みが必要であった。原料粉の秤量段階でアルカリ炭酸塩が潮解しがちであることや合成時にアルカリ成分の飛散、溶出が起こっている可能性があるため、合成のあとに、さらに炭酸カリウムを少量添加して再合成を行った。再合成粉から作製した厚膜では、電気特性の改善傾向が見られ、厚膜の比誘電率およびtanδはそれぞれ500、0.04程度となったが、バルクセラミックスの場合はそれぞれ1400、0.04であることから、焼結性の改善や配向性付与によるさらなる特性向上の取り組みが必要である。

The method of preparing thin films of PZT based piezoelectric materials containing lead and non-lead based materials by thermal treatment is simple and convenient. Disqualification of research representatives due to change, research termination within one year, and knowledge of the results Temperature stability is excellent for non-lead based piezoelectric materials such as (LiKNa) NbO3-BaZrO3-(BiNa) TiO3 thick film formation problems, substrate thick film peeling problems occur, stable thick film formation problems. The firing conditions are discussed, and the temperature during firing is controlled. The formation of thick films is possible. This material is difficult to sinter due to its difficult sintering time. During firing for more than 4 hours, the metallic components will scatter into the substrate and foreign phases will occur in the thick film. The electrical characteristics of the thick film below 4h are higher than those of the thin film below 4h. The weighing stage of raw material powder can be divided into deliquescence and dissolution. The possibility of dispersion and dissolution of raw material powder can be divided into synthesis and re-synthesis. The improvement tendency of electric properties of the thick film prepared by the re-synthesized powder is obvious. The specific permittivity of the thick film is about 500 and 0.04 degrees. In the case where the specific permittivity of the thick film is about 1400 and 0.04 degrees, the improvement of the sintering property is necessary.