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2007 Fiscal Year Annual Research Report

局所構造歪みを導入した鉛フリー圧電セラミックスの構造評価と物性制御

Research Project

Project/Area Number 19560675
Research InstitutionNagoya Institute of Technology

Principal Investigator

柿本 健一  Nagoya Institute of Technology, 工学研究科, 准教授 (40335089)

Keywords無鉛圧電体 / 結晶構造 / 温度特性 / 内部応力
Research Abstract

本研究では、ニオブ酸リチウムナトリウムカリウム(LNKN)固溶体セラミックスの優れた圧電特性およびその温度特性の起源を探り、さらに優れた新材料創出に繋げることを目的としている。そこで、本年度はLNKNに関した各種モデル材料を合成し、その結晶構造の局所対称性を調べ、圧電特性に及ぼす影響を明らかにした。セラミックス合成では、精密原料調合、成型体組織制御、粒成長制御を行い、材料組織の不均一性を排除する合成プロセスを考案した。単結晶合成では圧電特性の測定が可能となるサイズの結晶をフラックス法によって合成することに成功し、はじめて単結晶圧電物性を明らかにした。一方、薄膜合成ではアルコキシド原料を用いて各種基板材料に塗布し、熱処理プロセスを改良することによって、内部応力を印加した薄膜材料を合成した。そして、これらの各種材料を放射光X線回折、X線吸収分光、およびラマン分光に供し、結晶構造の局所構造および短距離分子構造を調べた。
その結果、LNKNは含有するLi量が多くなるにつれて結晶面方位に異方性が明瞭に現れ、特に5-6mol%のときに(100)面と(110)面に印加される内部応力が大きく異なり、強誘電性分極サイトのNbO6八面体が扁平的に歪むことが明らかとなった。この内部応力の方位依存性はLi量がそれ以上になると元に戻ることも確認した。一方、分光分析において分子振動の温度依存性を精密測定した結果、LNKNの相変態点を正確に計測可能とし、この相変態点が歪みの異方性と直接関係があり、制御可能であるとの重大な知見を得た。
総じて、無鉛圧電セラミックスの有力候補であるLNKNの結晶構造と圧電物性との密接な相関を認めるに至った。

  • Research Products

    (42 results)

All 2008 2007

All Journal Article (14 results) (of which Peer Reviewed: 14 results) Presentation (28 results)

  • [Journal Article] Material Design of Alkaline Niobate Piezoelectric Ceramics2008

    • Author(s)
      K.Kakimoto
    • Journal Title

      Key Eng.Mater. 368-372

      Pages: 1879-1882

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Preparation of KNbO_3 Powder by Modified Pechini Method from Layered PerovskiteAqueous Solution2008

    • Author(s)
      T.Kokubo, et. al.
    • Journal Title

      Key Eng.Mater. 368-372

      Pages: 1883-1885

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Temperature Dependence of Raman Spectrum of Lead-free Piezoelectric(Na_<0.5>K_<0.5>)NbO_3 Ceramics2008

    • Author(s)
      T.Hotta, et. al.
    • Journal Title

      Key Eng.Mater. 368-372

      Pages: 1893-1895

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Effects of Pt Bottom Electrode Layers and Thermal Process on Crystallinity of Alkoxy-DerivedNa,K)NbO_3 Thin Films2007

    • Author(s)
      K.Tanaka, et. al.
    • Journal Title

      Jpn.J.Appl.Phy. 46

      Pages: 1894-1099

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Morphology and Crystallinity of KNbO_3-Based Nano Powder Fabricated by Sol-Gel Process2007

    • Author(s)
      K.Tanaka, et. al.
    • Journal Title

      J.Eur.Ceram.Soc. 27

      Pages: 3591-3595

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Temperature Dependence on the Piezoelectric Property of(1-x)(Naa_<0.5>k_<0.5>)NbO_3-xLiNbO_3 Ceramics2007

    • Author(s)
      K.Higashide, et. al.
    • Journal Title

      J.Eur.Ceram.Soc. 27

      Pages: 4107-4110

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Densification of Tungsten-Bronze KBa_2Nb_50_<15> Lead-Free Piezoceramics2007

    • Author(s)
      K.Kaldmoto, et. al.
    • Journal Title

      J.Eur.Ceram.Soc. 27

      Pages: 4111-4114

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Temperature Dependence on the Structure and Property of Li_<0.06>(Na_<0.5>K_<0.5>)_<0.94>NbO_3Piezoceramics2007

    • Author(s)
      K.Kaldmoto, et. al.
    • Journal Title

      Ceram.Eng.& Sci.Proc. 28

      Pages: 25-31

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Processing of Porous Li_<0.06>(Na_<0.5>K_<0.5.)_<0.94>NbO_3 Ceramics and Their PiezoelectricComposites with Hetero-Crystals2007

    • Author(s)
      T.Imura, et. al.
    • Journal Title

      Ceram.Eng.& Sci.Proc. 28

      Pages: 43-48

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Fabrication and Characterization of Alkoxy-derived(Na,K)NbO_3 Series Powder2007

    • Author(s)
      K.Tanaka, et. al.
    • Journal Title

      Key Eng.Mater. 350

      Pages: 43-46

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Effect of Processing Parameters of KNbO_3 Powder Prepared from Aqueous Solution of Layered Perovskite2007

    • Author(s)
      T.Kokubo, et. al.
    • Journal Title

      Ferroelectrics 356

      Pages: 215-219

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Effect of (Na,K)-excess Precursor Solutions on Alkoxy-derived(Na,K)NbO_3 Powders and Thin Films2007

    • Author(s)
      K.Tanaka, et. al.
    • Journal Title

      Jpn.LAppl.Phys. 46

      Pages: 6964-6970

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Processing of Piezoelectric(Li,Na,K)NbO_3 Porous CeraMics and (Li,Na,K)NbO_3/KNbO_3 Composite2007

    • Author(s)
      K.Kaldmoto, et. al.
    • Journal Title

      Jpn.J.Appl.Phys. 46

      Pages: 7089-7093

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Composition Dependence of Crystallinity for Lead-Free(Li,Na,K)NbO_3 Powder and Thin Films Fabricated by Sol-Gel Process2007

    • Author(s)
      K.Tanaka, et. al.
    • Journal Title

      Ferroelechics 358

      Pages: 175-180

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] クエン酸塩前駆体法を用いたKNbO_3セラミックスの合成2008

    • Author(s)
      伊藤 健史, 他
    • Organizer
      日本セラミックス協会2008年年会
    • Place of Presentation
      長岡
    • Year and Date
      2008-03-22
  • [Presentation] 鉛フリー圧電複合セラミックスLi_<0.06>(Na_<0.5>K_<0.5>)_<0.94>NbO_3/KNbO_3の電気特性2008

    • Author(s)
      福井 康力, 他
    • Organizer
      日本セラミックス協会2008年年会
    • Place of Presentation
      長岡
    • Year and Date
      2008-03-22
  • [Presentation] Na_<0.5>K_<0.5>NbO_3結晶の強誘電体特性とMn種添加効果2008

    • Author(s)
      稲垣 友美, 他
    • Organizer
      第46回セラミックス基礎科学討論会
    • Place of Presentation
      名古屋
    • Year and Date
      2008-01-11
  • [Presentation] ニオブ酸系鉛フリー圧電セラミックスの焼成容器侵食メカニズム2008

    • Author(s)
      松堂 人士, 他
    • Organizer
      第46回セラミックス基礎科学討論会
    • Place of Presentation
      名古屋
    • Year and Date
      2008-01-11
  • [Presentation] 鉛フリー圧電セラミックスLNKNの相変態2007

    • Author(s)
      堀田 達郎, 他
    • Organizer
      平成19年度日本セラミックス協会東海支部学術研究発表会
    • Place of Presentation
      名古屋
    • Year and Date
      2007-12-08
  • [Presentation] 難焼結性ニオブ酸カリウムのナノセラミックス化2007

    • Author(s)
      小久保 貴文, 他
    • Organizer
      平成19年度日本セラミックス協会東海支部学術研究発表会
    • Place of Presentation
      名古屋
    • Year and Date
      2007-12-08
  • [Presentation] Nuclei and Grain Growth of Alkoxy-derived Lead-free Piezoelectric Thin Film2007

    • Author(s)
      K. Tanaka, et. al.
    • Organizer
      Q4th IntJapaルKorea Semina on Ceraics
    • Place of Presentation
      Kakegawa,Japan
    • Year and Date
      2007-11-21
  • [Presentation] Structural Characterization of Lead-free(Li,Na,K)NbO_3 Piezoceramics2007

    • Author(s)
      K. Kaldmoto, et. al.
    • Organizer
      13th US-Japan Seminar on Dielectric and Piezoelectric Ceramics
    • Place of Presentation
      Awaji,Japan
    • Year and Date
      2007-11-05
  • [Presentation] Mnを添加したNa_<0.5>K_<0.5>NbO_3結晶の育成条件と強誘電体侍性2007

    • Author(s)
      稲垣 友美, 他
    • Organizer
      第27回エレクトロセラミックス研究討論会
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2007-10-18
  • [Presentation] 高温使用が可能な鉛フリー圧電セラミックスLNKNの材料研究2007

    • Author(s)
      柿本健一、大里齊
    • Organizer
      日本セラミックス協会第20回秋季シンポジウム
    • Place of Presentation
      名古屋
    • Year and Date
      2007-09-12
  • [Presentation] Na_<0.5>K_<0.5>NbO_3圧電セラミックスによる焼成容器侵食現象2007

    • Author(s)
      松堂 人士, 他
    • Organizer
      日本セラミックス協会第20回秋季シンポジウム
    • Place of Presentation
      名古屋
    • Year and Date
      2007-09-12
  • [Presentation] Pechini法によるKNbO_3微粒子の合成と焼結2007

    • Author(s)
      小久保 貴文, 他
    • Organizer
      日本セラミックス協会第20回秋季シンポジウム
    • Place of Presentation
      名古屋
    • Year and Date
      2007-09-12
  • [Presentation] 鉛フリー(Na_<0.5>K_<0.5>NbO_3-LiNbO3圧電セラミックスのラマンスペクトルが示す結晶構造の温度安定性2007

    • Author(s)
      堀由 達郎, 他
    • Organizer
      日本セラミックス協会第20回秋季シンポジウム
    • Place of Presentation
      名古屋
    • Year and Date
      2007-09-12
  • [Presentation] 鉛ブリ1-(1-x)Li_<0.06>(Na_<0.5.K_<0.5>)NbO_3-xBaTiO_3セラミックスの誘電特性と圧電特性2007

    • Author(s)
      安藤 聖剛, 他
    • Organizer
      日本セラミックス協会第20回秋季シンポジウム
    • Place of Presentation
      名古屋
    • Year and Date
      2007-09-12
  • [Presentation] ゾルーゲル法によるLi_xNa_<1-x>NbO_3薄膜の作製2007

    • Author(s)
      林 宏美, 他
    • Organizer
      日本セラミックス協会第20回秋季シンポジウム
    • Place of Presentation
      名古屋
    • Year and Date
      2007-09-12
  • [Presentation] ゾルゲル粉末からのKNbO_3セラミックスの合成2007

    • Author(s)
      田中 清高, 他
    • Organizer
      日本セラミックス協会第20回秋季シンポジウム
    • Place of Presentation
      名古屋
    • Year and Date
      2007-09-12
  • [Presentation] Sintering and Dielectric Property of (K<1-X>Na_X)Ba_2Nb_50_15 Lead-free Piezoceramics2007

    • Author(s)
      K.Kakimoto, et. al.
    • Organizer
      11th Eur.Meeting on Ferroelectricity
    • Place of Presentation
      Bled,Slovenia
    • Year and Date
      2007-09-05
  • [Presentation] Effect of Pore Shape on the Electrical Property of Porous LNKN-Piezoceramics2007

    • Author(s)
      Y.Fukui, et. al.
    • Organizer
      11th Eur.Meeting on Ferroelectricity
    • Place of Presentation
      Bled,Slovenia
    • Year and Date
      2007-09-05
  • [Presentation] Deterioration Mechanism for the Electrical Property of Lead-free Na_<0.5>K_<0.5>NbO_3 Piezoceramics Sintered with A1_2O_3-based Crucible2007

    • Author(s)
      H.Matsudo, et. al.
    • Organizer
      11th EuLMeeting on Ferroelectricity
    • Place of Presentation
      Bled,Slovenia
    • Year and Date
      2007-09-05
  • [Presentation] Na過剰溶液からの(Na,K)NbO_3粉末の作製2007

    • Author(s)
      田中 清高, 他
    • Organizer
      日本ゾルゲル学会第5回討論会
    • Place of Presentation
      京都
    • Year and Date
      2007-07-24
  • [Presentation] 圧電セラミックスの鉛フリー化研究2007

    • Author(s)
      柿本 健一
    • Organizer
      第34回日本セラミックス協会東海若手セラミスト懇話会夏期セミナー
    • Place of Presentation
      浜松
    • Year and Date
      2007-06-29
  • [Presentation] Synthesis of KNbO3 Ceramics from Powder Fabricated by Sot-gel Process2007

    • Author(s)
      K.Tanaka, et. al.
    • Organizer
      16th Int.Symp. on Application of Ferroelectrics Ceramics
    • Place of Presentation
      Nara,Japan
    • Year and Date
      2007-05-28
  • [Presentation] アルカリニオブ酸系非鉛圧電セラミックス2007

    • Author(s)
      柿本 健一
    • Organizer
      第108回電子セラミック・プロセス研究会
    • Place of Presentation
      名古屋
    • Year and Date
      2007-05-26
  • [Presentation] ゾルゲル法による(NaK)NbO_3粉末・薄膜の作製における(Na,K)過剰前駆体溶液の効果2007

    • Author(s)
      田中 清高, 他
    • Organizer
      第24回強誘電体応用会議
    • Place of Presentation
      京都
    • Year and Date
      2007-05-24
  • [Presentation] (Li,NaK)NbO_3多孔質セラミックスおよび(Li,NaK)NbO_3/KNbO3複合材料の合成および圧電特性2007

    • Author(s)
      柿本 健一, 他
    • Organizer
      第24回強誘電体応用会議
    • Place of Presentation
      京都
    • Year and Date
      2007-05-23
  • [Presentation] Material Design of Alkaline Niobate Piezoelectric Ceramics2007

    • Author(s)
      K.Kaldmoto
    • Organizer
      5th China Int.Conf on High-Performance Ceramics
    • Place of Presentation
      Changsha,China
    • Year and Date
      2007-05-12
  • [Presentation] Preparation of KNbO_3 Powder by Modified Pechini Method from Layered Perovskite Aqueous Solution2007

    • Author(s)
      T.Kokubo, et. al.
    • Organizer
      5th China Int.Conf on High-Performance Ceramics
    • Place of Presentation
      Changsha,China
    • Year and Date
      2007-05-12
  • [Presentation] Temperature Dependence of Raman Spectrum of Lead-free Piezoelectric(Na_<0.5>K_<0.5>)NbO_3 -LiNbO_3 Ceramics2007

    • Author(s)
      T.Hotta, et. al.
    • Organizer
      5th China Int.Conf on High-Performance Ceramics
    • Place of Presentation
      Changsha,China
    • Year and Date
      2007-05-12

URL: 

Published: 2010-02-04   Modified: 2016-04-21  

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