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Fabrication of high-performance lead-free piezoelectric single crystals by solid-state crystal growth method

Research Project

Project/Area Number 17K14816
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeMulti-year Fund
Research Field Inorganic materials/Physical properties
Research InstitutionUniversity of Yamanashi

Principal Investigator

FUJII Ichiro  山梨大学, 大学院総合研究部, 助教 (20597645)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Keywords圧電体 / 強誘電体 / 単結晶 / セラミックス
Outline of Final Research Achievements

Fabrication conditions of (K0.5Na0.5)NbO3 (KNN) single crystals by a solid-state crystal growth method were studied. It was found that the addition of Co3O4 to KNN powders promoted the growth of KNN single crystals with KTaO3 seed crystals. The sintering of the compacts of simply mixed Co3O4 and KNN powders resulted in the formation of many pores in the single crystals. It was found that the formation was suppressed by the sintering of KNN compacts with the atmospheric powders of Co3O4-added KNN.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

鉛系圧電単結晶は非常に大きな圧電特性を持つため、高解像度のソナーや医療用超音波トランスデューサへの応用に向けて研究されている。しかしこの単結晶は圧電特性の温度安定性が悪いという問題点を持つ。
非鉛圧電材料のKNNは化学組成を変えることで温度安定性と圧電特性を向上できることが知られている。しかしKNNは溶かして単結晶を作った場合、組成制御が困難なことが問題であった。本研究では溶かさずに高品質なKNN単結晶を作製するプロセスを開発した。今後、本研究成果を活かし、化学組成を変えた高品質なKNN単結晶を作製することで、ソナーやトランスデューサへの応用が期待される。

Report

(3 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Research-status Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2019 2018 Other

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (7 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results) Remarks (3 results)

  • [Journal Article] Fabrication and piezoelectric properties of BaTiO 3 /BaTiO 3 -Bi(Mg 1/2 Ti 1/2 )O 3 -BiFeO 3 composites2018

    • Author(s)
      Fujii Ichiro、Ariizumi Shin、Ueno Shintaro、Moriyoshi Chikako、Kuroiwa Yoshihiro、Wada Satoshi
    • Journal Title

      Ceramics International

      Volume: 44 Issue: 9 Pages: 10657-10662

    • DOI

      10.1016/j.ceramint.2018.03.094

    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Fabrication of (K0.5Na0.5)NbO3 single crystals by solid-state crystal growth method2019

    • Author(s)
      Ichiro Fujii, Shintaro Ueno, Satoshi Wada
    • Organizer
      Joint ISAF-ICE-EMF-IWPM-PFM Meeting 2019
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 固相結晶成長法による(K0.5Na0.5)NbO3単結晶の作製と単結晶中のポアの低減2019

    • Author(s)
      藤井一郎・上野慎太郎・和田智志
    • Organizer
      第36回強誘電体応用会議
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 固相結晶成長法による(K0.5Na0.5)NbO3単結晶の作製と電気特性評価2019

    • Author(s)
      藤井一郎・上野慎太郎・和田智志
    • Organizer
      日本セラミックス協会2019年年会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] KTaO3単結晶を埋め込んだ(K0.5Na0.5)NbO3セラミックスの微構造観察2018

    • Author(s)
      藤井一郎・上野慎太郎・和田智志
    • Organizer
      第38回エレクトロセラミックス研究討論会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] SrTiO3とKTaO3単結晶を埋め込んだ(K0.5Na0.5)NbO3セラミックスの微構造観察2018

    • Author(s)
      藤井一郎・上野慎太郎・和田智志
    • Organizer
      日本セラミックス協会第31回秋季シンポジウム
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Co3O4またはK4CuNb8O23を添加した(K0.5Na0.5)NbO3セラミックスの作製と微構造評価2018

    • Author(s)
      藤井一郎・上野慎太郎・和田智志
    • Organizer
      日本セラミックス協会2018年年会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Co3O4またはK4CuNb8O23を添加した(K0.5Na0.5)NbO3セラミックスの作製と微構造評価2018

    • Author(s)
      藤井一郎、上野慎太郎、和田智志
    • Organizer
      日本セラミックス協会2018年年会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Remarks] 山梨大学和田研究室

    • URL

      http://www.ccn.yamanashi.ac.jp/~swada/lab/index.html

    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Remarks] 山梨大学圧電フロンティア研究ユニット

    • URL

      http://www.ccn.yamanashi.ac.jp/~piezo/index.html

    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Remarks] 山梨大学オフグリット研究ユニット

    • URL

      http://www.ccn.yamanashi.ac.jp/~offgrid/index.html

    • Related Report
      2017 Research-status Report

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Published: 2017-04-28   Modified: 2020-03-30  

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