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水熱合成PZT薄膜の高出力化とアクチュエータ/センサへの応用に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 11450135
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 電子デバイス・機器工学
研究機関東京工業大学

研究代表者

黒澤 実  東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 助教授 (70170090)

研究期間 (年度) 1999 – 2000
研究課題ステータス 完了 (2000年度)
配分額 *注記
13,500千円 (直接経費: 13,500千円)
2000年度: 4,400千円 (直接経費: 4,400千円)
1999年度: 9,100千円 (直接経費: 9,100千円)
キーワード圧電材料 / PZT / 薄膜 / トランスデューサ / 振動子 / アクチュエータ / センサ / 振動速度
研究概要

水熱法により作成したPZT膜を用いたトランスデューサを,共振周波数で大振幅動作させたときの特性について検討した。その結果水熱法により作成したPZT膜は振動特性の線形性と最大振動速度に関して優れた特性を有していることを示した。バルク材では共振周波数付近で非線形な周波数応答を示すが,薄膜を用いた振動子では大振幅動作時に於いても優れた線形特性を示した。幅1mm長さ7.8mm厚さ1.2mmの縦振動子に関して振動特性を測定したところ,15回の成膜プロセスを行うことで作製した38μmのPZT膜厚を用いた素子において,145Vp-pの駆動電圧で最大振動速度2.24m/secを得た。この値はハイパワーのアプリケーション用バルク材料の2倍以上であった。そして,圧電結晶材料であるニオブ酸リチウムの3m/secに迫る値であることから,水熱法によるPZT膜が,多結晶材料であるために優れた大振幅振動特性を有しているものと推察された。
また,チタン基板の洗浄プロセスを種々検討することにより,圧電定数がこれまでの2倍程度に改善され,プロセスの改良により,成膜されたPZTの特性が向上することを確認した。新たな成膜プロセスとして,電気化学的手法を用いて成膜を試みたところ,これまでになく短い時間に大量の成膜が行われることを確認した。しかし,その詳細については今後さらに検討を要し,成分の制御なども検討を行う必要がある。また,音響化学的手法に関しても検討を行ったが,今のところ顕著な成膜プロセスの改善には至っていないが,さまざまな要因が関係することが明らかになった。

報告書

(3件)
  • 2000 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1999 実績報告書
  • 研究成果

    (20件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (20件)

  • [文献書誌] T.Morita,M.K.Kurosawa and T.Higuchi: "A cylindrical shaped micro ultrasonic motor utilizing PZT thin film (1.4mm in diameter and 5.0 mm long stator transducer)"Sensors and Actuators A. vol.83. 225-230 (2000)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Kanda,T.Morita,M.K.Kurosawa,and T.Higuchi: "A flat type touch probe sensor using PZT thin film vibrator"Sensors and Actuators A. vol.83. 67-75 (2000)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Morita,M.K.Kurosawa and T.Higuchi: "A cylindrical micro-ultrasonic motor (stator transducer size : 1.4 mm in diameter and 5 mm long)"Ultrasonics. vol.38. 33-36 (2000)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 黒澤実: "加振形プローブセンサは今"エレクトロニクス. 46巻,1号. 66-68 (2001)

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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Kanda,M.K.Kurosawa,H.Yasui and T.Higuchi: "Performance of Hydrothermal PZT Film on High Intensity Operation"Sensors and Actuators A. vol.89. 16-21 (2001)

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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Kanda,T.Morita,M.K.Kurosawa,and T.Higuchi: "Estimation of Resolution and Contact Force of a Longitudinally Vibrating Touch Probe Sensor using Lead Zirconate Titanate (PZT) Thin-Film Vibrator"Jpn.J.Appl.Phys.. vol.40,part1,no.5B(to be published). (2001)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Morita, M.K.Kurosawa and T.Higuchi: "A cylindrical shaped micro ultrasonic motor utilizing PZT thin film (1.4mm in diameter and 5.0 mm long stator transducer)"Sensors & Actuators. A.. vol.83. 225-230 (2000)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Kanda, T.Morita, M.K.Kurosawa, and T.Higuchi: "A flat type touch probe sensor using PZT thin film vibrator"Sensors and Actuators A. vol.83. 67-75 (2000)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Morita, M.K.Kurosawa and T.Higuchi: "A cylindrical micro-ultrasonic motor (stator transducer size : 1.4 mm in diameter and 5 mm long)"Ultrasonics. vol.38. 33-36 (2000)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Kanda, M.K.Kurosawa, H.Yasui and T.Higuchi: "Performance of Hydrothermal PZT Film on High Intensity Operation"Sensors and Actuators A. vol.89. 16-21 (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Kanda, T.Morita, M.K.Kurosawa, and T.Higuchi: "Estimation of Resolution and Contact Force of a Longitudinally Vibrating Touch Probe Sensor using Lead Zirconate Titanate (PZT) Thin-Film Vibrato"Jpn.J.Appl.Phys.. vol.40, part 1, no.5B. (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Morita,M.K.Kurosawa and T.Higuchi: "A cylindrical shaped micro ultrasonic motor utilizing PZT thin film (1.4mm in diameter and 5.0 mm long stator transducer)"Sensors and Actuators A. vol.83. 225-230 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] T.Kanda,T.Morita,M.K.Kurosawa,and T.Higuchi: "A flat type touch probe sensor using PZT thin film vibrator"Sensors and Actuators A. vol.83. 67-75 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] T.Morita,M.K.Kurosawa and T.Higuchi: "A cylindrical micro-ultrasonic motor (stator transducer size : 1.4 mm in diameter and 5 mm long)"Ultrasonics. vol.38. 33-36 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 黒澤実: "加振形プローブセンサは今"エレクトロニクス. 46巻,1号. 66-68 (2001)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] T.Kanda,M.K.Kurosawa,H.Yasui and T.Higuchi: "Performance of Hydrothermal PZT Film on High Intensity Operation"Sensors and Actuators A. vol.89. 16-21 (2001)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] T.Kanda,T.Morita,M.K.Kurosawa,and T.Higuchi: "Estimation of Resolution and Contact Force of a Longitudinally Vibrating Touch Probe Sensor using Lead Zirconate Titanate (PZT) Thin-Film Vibrator"Jpn.J.Appl.Phys.. vol.40,part 1,no.5B(to be published).. (2001)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] M.K.Kurosawa,T.Kanda,T. Higuchi and T.Morita: "Thin Plate Longitudinal Vibrator Touch Probe Sensor using PZT Thin Film"Proc of IEEE Ultrasonic Symposium (発表予定).

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] M.K.Kurosawa,H.Yasui,T.Kanda and T.Higuchi: "Performance of Hydrothermal PZT Film on High Intensity Operation"Proc of Int. Micro Electro Mechanichal Systems Conf.. 56-61 (2000)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 神田岳文,森田剛,黒澤実,樋口俊郎: "PZT薄膜による縦振動子を用いた振動形プローブセンサ"電子情報通信学会技術研究報告.〔超音波〕. 99・132. 21-28 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書

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公開日: 1999-04-01   更新日: 2016-04-21  

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