2018 Fiscal Year Annual Research Report
Lead-free piezoelectric device development by sol-gel composite
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17H06965
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| Research Institution | Kumamoto University |
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Principal Investigator |
小林 牧子 熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 准教授 (90629651)
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| Project Period (FY) |
2017-08-25 – 2019-03-31
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| Keywords | 非鉛 / 圧電材料 / 超音波 / 高温 / 分極 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
粉末材料とゾルゲル溶液の組み合わせの検討を行いました。具体的には誘電率が低く、比較的高い圧電特性を持つ非鉛強誘電体粉末材料と、誘電率の高いあるいは抵抗率の高い非鉛圧
電ゾルゲル溶液を組み合わせてゾルゲル複合体薄膜を金属基板上に作製し、圧電定数d33、誘電率などの特性を測定したうえで、簡易なデバイスを作製し、材料と
しての評価を行いました。粉末材料ではLiNbO3,CaBi2Ta2O9（CBiTa),Bi4Ti3O12（BiT)を、ゾルゲル溶液ではBiT,TiO2, Al2O3の検討を行いました。その結果、優れた高温特性をLiNbO3/BiT,CBiTa/BiT,BiT/TiO2, BiT/Al2O3,BiT/TiO2において確認できました。
さらにTiO2溶液を使用した場合、従来の650℃より低い400℃の焼成温度においても650℃と同等の性能を発揮することを確認し、作製温度の低減に成功しました。
また、分極条件の最適化の検討を行いました。ゾルゲル複合体は粉末材料を混合してスプレー塗布するため、薄膜中の粉末材料の分極方向がばらばらであり、そのままの状態では圧電特性を示しません。圧電特性を示すためには、強い電界を薄膜に印加し、分極方向をそろえる、分極、といわれる工程が必要となります。LiNbO3はキュリー点が約1200℃と非常に高いため、効率的な分極が困難でした。従来のPZTゾルゲル溶液の場合、キュリー点が350℃付近と低かったため、誘電率が最大となる温度付近では、LiNbO3の効率的な分極は困難でした。そこで、BiTのキュリー点である660℃をやや超過する温度からコロナ放電による分極を行うことで、LiNbO3の効率的な分極に成功し、従来のBiT/BiTよりも温度特性のみならず、優れた超音波特性を示しました。
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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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