| 研究課題/領域番号 |
13650346
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
電子・電気材料工学
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| 研究機関 | 奈良先端科学技術大学院大学 |
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研究代表者 |
塩嵜 忠 奈良先端科学技術大学院大学, 物質創成科学研究科, 教授 (80026153)
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| 研究分担者 |
武田 博明 奈良先端科学技術大学院大学, 物質創成科学研究科, 助手 (00324971)
西田 貴司 奈良先端科学技術大学院大学, 物質創成科学研究科, 助手 (80314540)
岡村 総一郎 奈良先端科学技術大学院大学, 物質創成科学研究科, 助教授 (60224060)
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| 研究期間 (年度) |
2001 – 2002
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| 研究課題ステータス |
完了 (2002年度)
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| 配分額 *注記 |
3,000千円 (直接経費: 3,000千円)
2002年度: 1,300千円 (直接経費: 1,300千円)
2001年度: 1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
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| キーワード | 圧電材料 / 結晶作製 / チョクラルスキー法 / 表面波デバイス / 結晶構造 |
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| 研究概要 |
本研究ではランガサイト(化学式La_3Ga_5SiO_<14>、LGS)型結晶と呼ばれる圧電材料に着目している。このLGSは水晶に比べ電気機械結合係数が大きく、また周波数温度依存性がLiTao_3より小さいため次世代デジタル通信機器用圧電材料として有望である。しかしLGSが高価なGa_2O_3(化学精製が他の酸化物に比べ困難であるため)を原料としているため、水晶やLiTaO_3のような汎用化が阻まれていることが挙げられる。そこで本研究ではGa_2O_3の低減を目的に、新規ランガサイト型圧電結晶の開発を試みた。
平成13年度において、LGS結晶の主成分であるGaを安価なAlに置換することで結晶作製、結晶構造、圧電特性などに与える影響を詳細に調べた。回転引上げ法にてLa_3Ga_<5-x>Al_xSiO_<14>(LGAS ; x=0.5及び0.9)単結晶を作製した。引上速度1.5mm/h、結晶回転数10rpmの条件で作製した結果、直径約23mm、長さ約100mmの結晶が得られた。化学組成分析によりAl含有量は育成方向に沿って減少することがわかり、計算からAlの偏析係数は約1.03〜1.07となった。結晶構造解析の結果からAlはLa席を除く酸素6配位の八面体席及び2種類の酸素4配位の四面体席に分布することがわかり、またLa席以外全ての陽イオン-酸素(M-O)間距離がAl置換量の増加につれ短くなることもわかった。電気機械結合係数(k_<12>、k_<25>及びk_<26>はいずれもAl置換により大きくなった。
平成14年度において、LGS結晶と同構造をもつ新規組成のランガサイト型結晶Ba_3MeGa_3Si_2O_<14>(Me=Nb, Ta : BNGSおよびBTGS)の合成を試みた。作製したBTGS結晶は内部にインクルージョン及び気胞等のマクロ欠陥が見られず、BTGS単相のみ得られたことから、調和融解することが示唆された。弾性表面波評価から求められた電気機械結合係数はLGS(κ^2=0.38%)より大きい値(κ^2=0.43%)であった。
以上のことから新規組成LGAS及びBTGS共に、LGSに比べ高価な原料であるGa_2O_3使用量を低減させ、且つ圧電特性が向上しランガサイト型圧電単結晶の中で有望な材料であることが分かった。
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