ペロブスカイト構造型単結晶における巨大圧電効果とドメインダイナミクス

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11555233
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 鶴見 敬章 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (70188647)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山下 洋八 (株)東芝, 研究開発センター, 主任研究員 ; 和田 智志 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教授 (60240545)
• Keywords: 強誘電体 / 圧電体 / ドメイン構造 / 相転移 / 超音波トランスデゥーサ / チタン酸鉛

Research Abstract

ペロブスカイト型強誘電体であるPb(Zn_<1/3>Nb_<2/3>)O_3-PbTiO_3(PZN-PT)単結晶について、巨大圧電効果の発現メカニズムの解明と、医療用超音波トランスデゥーサへの応用における問題点の解決を目的として、昨年度に引き続き研究を行った。本年度は、電界誘起歪みと分極-電界ヒステリシス曲線を同時に精度良く測定するためのシステムを試作した。歪み測定には接触式の差動トランスを用いた。ヒステリシス曲線の測定は、通常のソーヤ・タワー回路では高い精度が得られなかったため、オペアンプによる電流-電圧変換回路と積分回路を組み合わせることで測定を行った。PZN-PT単結晶ウェハーからドメイン構造の均一な部分を切断し測定を行った結果三方晶系の71度ドメイン構造で非常に高い電界誘起歪が観測された。この歪は電界印加による三方晶系-正方晶系への相転移によるものであることを明らかにした。しかし、PTを9mol%固溶した試料では、ドメイン構造あるいは結晶相により特性が大きく変動し、医療用超音波トランスデゥーサとして用いるのは適当でないという結果が得られた。そこで、PT固溶量を調整した試料を作製し測定を行ったところ、PT固溶量7mol%で比較的高い圧電特性と均一性を両立できることがわかった。

Research Products

• [Publications] Takaaki TSURUMI: "Dipolar Behavior in PZN Relaxor Single Crystal under Bias Field"Trans. Mater. Res.Soc.Jpn.. 25. 281-284 (2000)
• [Publications] Takaaki TSURUMI: "Non-180 Degree Domain Contribution in the Dielectric and Piezoelectric Properties of Pb(Zn_<1/3>Nb_<2/3>)O_3-PbTiO_3 Single Crystals"Trans. Mater. Res.Soc.Jpn.. 25. 177-180 (2000)
• [Publications] Takaaki TSURUMI: "ドメイン構造を制御した強誘電体単結晶における巨大圧電効果の発現"セラミックデータブック2000. 28・82. 187-189 (2000)