| 研究課題/領域番号 |
11555233
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 展開研究 |
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| 研究分野 |
無機工業化学
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
鶴見 敬章 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (70188647)
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| 研究分担者 |
山下 洋八 (株)東芝, 研究開発センター, 主任研究員
大橋 直樹 物質・材料研究機構, 主任研究員 (60251617)
和田 智志 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教授 (60240545)
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| 研究期間 (年度) |
1999 – 2001
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| キーワード | ドメイン構造 / 圧電性 / 単結晶 / 電界誘起歪み / ヒステリシス曲線 / ペロブスカイ化合物 |
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| 研究概要 |
本研究は、ペロブスカイト構造型強誘電体である亜鉛ニオブ酸鉛(Pb(Zn, Nb)O_3)-チタン酸鉛(PbTiO_3)系固溶体単結晶(以下、PZNT単結晶)について、同結晶の示す巨大圧電効果を超音波トランスジューサあるいはマイクロアクチュエータに応用するため、巨大圧電効果発生のメカニズムを強誘電性ドメイン構造との関係から解明することを目的として実施された。まず、電界誘起歪み曲線と分極-電界(P-E)ヒステリシス曲線を同時に精度良く測定する装置を試作し、その性能を検証した。また、フラックス法で育成したPZN-9%PT単結晶のドメイン構造を解析し、同結晶には正方晶系90°ドメイン構造、三方晶系71°ドメイン構造、正方晶系と三方晶系のドメイン構造が複雑に混合したランダムドメイン構造の3種類のドメイン構造があることを明らかにした。これら3種類のドメイン構造の各々について、電界誘起歪み曲線を測定し、特に三方晶系71°ドメイン構造が非常に大きな圧電歪みを発生することを明らかとした。この圧電歪みは三方-正方の電界誘起相転位によるものであった。3種類のドメイン構造で特性が大きく異なることは、この単結晶を超音波トランスデューサに応用するときに大きな障害となることが予想された。そこで、三方晶系を安定化するため、PT固溶量の少ないPZN-7%PTの単結晶を育成した。この結晶にも異なるドメイン構造は観察されたが、ドメイン構造による特性の差は小さくいことが明らかとなつ失。一方、ドメインダイナミクスを解析する手法の確立を目的として、共振状態の複素イミタンスを理論式とフイッテングし、物性値を複素定数として正確に評価する方法を提案した。試料にはハード系とソフト系のPZTセラミックスを用いた。解析の結果、ハード系とソフト系のb7は弾性定数の虚数部分に最も顕著に表れ、この差は非180°ドメイン壁のクランピングの程度を反映するものであることを明らかにした。
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