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界面重合法による誘電体厚膜の作製とマイクロマシン用アクチュエータへの応用

研究課題

研究課題/領域番号 09555189
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分展開研究
研究分野 無機材料・物性
研究機関東京工業大学

研究代表者

山根 正之  東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (40016382)

研究分担者 橋本 和生  宇部興産(株), 宇部研究所, 主任研究員
秋山 善一  (株)リコー, 中央研究所, 係長研究員
鶴見 敬章  東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (70188647)
研究期間 (年度) 1997 – 1999
研究課題ステータス 完了 (1999年度)
配分額 *注記
13,400千円 (直接経費: 13,400千円)
1999年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
1998年度: 5,100千円 (直接経費: 5,100千円)
1997年度: 7,200千円 (直接経費: 7,200千円)
キーワード圧電体 / PZT / アクチュエータ / 厚膜 / レーザ干渉計 / 強誘電体 / 圧電アクチュエーター / ゾル-ゲル法 / 圧電セラミックス
研究概要

本研究は、界面重合ゾルゲル法によりチタン酸鉛-チタン酸ジルコニウム(PZT)の厚膜をシリコン基板上に作製し、その圧電物性を評価することを目的とし、1)界面重合ゾルゲール法による厚膜作製プロセスの確立、2)レーザ干渉を利用する高性能圧電変位測定システムの構築について検討した。出発溶液としてヘキサン溶媒にPZTアルコキシド溶液を混合し、乾燥時の収縮を低減するためPZTのシード(粒径約0.2μm)と、粒子の分散剤としてSpan80を加えた原料溶液を用いると最も品質の高い膜が得られることを明らかにした。この溶液を蒸留水上に流し込み、蒸留水と原料溶液の界面で加水分解、縮重合反応を起こしゲル膜を作製する。さらにこのゲル膜をシリコン基板上に静置し乾燥、焼成するプロセスで再現性良くPZT厚膜を作製することができた。出発溶液の組成や焼成条件を最適化とPZT粒子に燒結助剤としてゲルマン酸鉛ガラスをコートすることが、高品位な厚膜を得る上で必須な条件であった。PZT厚膜の残留分極は約33μC/cm^2でシリコン基板上に作製した厚膜としては最も高い値が得られた。レーザ干渉計に関しては、マッハツェンダー型のレーザ干渉計を構築し圧電体に電界を印加したときの電解誘起歪を精度良く測定するシステムを完成した。PZT厚膜の圧電d_<33>定数は225pV/mであり、やはり、シリコン基板上に作製したPZT厚膜として最も高い値であった。さらに、これらの厚膜についてパターニング技術を開発し、マイクロアクチュエータとして応用するための基礎技術を開発した。

報告書

(4件)
  • 1999 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1998 実績報告書
  • 1997 実績報告書
  • 研究成果

    (18件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (18件)

  • [文献書誌] M. Yamane, T. Tsurumi and S. Ozawa: "Preparation of a Thick PZT Film by a New Sol-Gel Process Using an Interfacial Polymerization"Proc. 3rd Symp. Sol-Gel Sci. & Tech.. E7 (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S. Ozawa, N. Ohashi, M. Yamane and T. Tsurumi: "Fabrication and characterization of PZT thick films by a new sol-gel process using an interfacial polymerization"Ext. Abs. 9th US-Japan Seminar on Dielectric & Piezo. Ceram.. 413-416 (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] J. Lee, T. Yano, S. Shibata and M. Yamane: "Strucutural evolution during Cu+/Na+ ion -exchange in the system Na2O-Al203-SiO2"J. Non-Cryst, Solids. 246. 83-89 (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M. Yamane, T. Tsurumi and S. Ozawa: "Preparation of a Thick PZT Films by a New Sol-Gel Process Using an Interfacial Polymerization"Proc. 3rd Symp. Sol-Gel Sci. & Tech.. E7. (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S. Ozawa, N. Ohashi, M. Yamane and T. Tsurumi: "Fabrication and Characterization of PZT Thick Films by a New Sol-Gel Process Using an Interfacial Polymerization"Ext. Abs. 9th US-Japan Seminar on Dielectric & piezoelectric Ceramics. 413-416 (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] J. Lee, T. Yano, S. Shiba and M. Yamane: "Structural Evolution during CuィイD1+ィエD1NaィイD1+ィエD1 Ion-Exchange in the system NaィイD22ィエD2O-AlィイD22ィエD2OィイD23ィエD2-SiOィイD22ィエD2"J. Non-Cryst. Solids. 246. 83-89 (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Yamane,T.Tsurumi and S.Ozawa: "Preparation of a Thick PZT Film by a New Sol-Gel Process Using an Interfacial Polymerization"Proc. 3rd Symp.Sol-Gel Sci. & Tech.,. (1998)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] S.Ozawa,N.Ohashi,M.Yamane and T.Tsurumi: "Fabrication and characterization of PZT thick films by a new sol-gel process using an interfacial polymerization"Ext. Abs. 9th U-Japan Seminar on Dielectric & Piezo. Ceram.. 413-416 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] J.Lee,T.Yano,S.Shibata and M.Yamane: "Structural evolution during Cu+/Na+ion-exchange in the system Na2O-Al2O3-SiO2"J. Non-Cryst. Solids. 246. 83-89 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Masayuki YAMANE: "Thick Film Coating by Gels" Ceramic Transactions. 81. 113-118 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] Masayuki YAMANE: "Preparation of Thick Ceramic Film by an Interfacial Polymerization" Processing and Fabrication of Advanced Materials VI. 2. 1051-1058 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] Takaaki TSURUMI: "Laser Interferometry and Complex Piezoelectric Comstant of PZT Ceramics" Trans.Mater.Res.Soc.Japan. 23. 26-29 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] 岡本 圭史郎: "マッハシェンダーレーザー干渉計による圧電材料の電解誘起歪み曲線の測定" 日本セラミックス協会大会講演予稿集 2E16. 294 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] 小澤修一: "界面重合ゾル-ゲル法によるS1基板上へのPZT薄膜の作製" 第45回応用物理学関連連合講演会予稿集. 61 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] Takaaki TSURUMI: "Non-180°domain contribution in electric-field-induced strains of PZT ceramics measured by a Mach-Zehnder interferometer" J.Ceramic.Soc.Jpn. 106. 1062-1066 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] Masayuki YAMANE: "Thick Silicate Film by an Interfacial Polymerization" J.Sol-Gel Science & Technology. 8. 483-487 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] Masayuki YAMANE: "Thick Silicate Glass Film for Waveguide" SPIE. 3136. 150-158 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] Masayuki YAMANE et.al.: "Thick Film Coating by Gels" Ceramic Transactions. (in press).

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書

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公開日: 1997-04-01   更新日: 2016-04-21  

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