| 研究課題/領域番号 |
12650306
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| 研究機関 | 信州大学 |
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研究代表者 |
深海 龍夫 信州大学, 工学部, 教授 (90021005)
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| 研究分担者 |
番場 教子 信州大学, 工学部, 助手 (90303445)
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| キーワード | 圧電セラミック / タンタル酸リチウム / ニオブ酸リチウム構造 / 焦電効果 / エネルギー閉じ込め / 鉛フリー / ラム波デバイス / 化学量論比 |
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| 研究概要 |
前年度までに既にチタン酸カルシウムを固溶させたタンタル酸リチウム系セラミックにおいて、分極処理が可能で明瞭な圧電性を示す緻密な磁器の得られることを明らかにした。しかしながら、共振、反共振ははっきりと観察できるものの圧電性が実用に供するにはやや弱く、共振-反共振周波数の間における位相の廻りこみもやった誘導性になるくらいである上、特性がばらつきがちでその上しばしば焼結セラミックに亀裂が生じた。この原因について熟慮したところ、五酸化タンタルおよび酸化リチウムを端部成分としたタンタル酸リチウム系の相図においては化学量論組成よりも五酸化タンタル過剰の側にタンタル酸リチウム構造単相の固溶領域があり、化学量論組成はこの領域の境界に相当するためではないか、と考えられた。
そこで、チタン酸カルシウムを固溶させたタンタル酸リチウム系セラミックにおいてタンタル/リチウム比あるいはチタン/カルシウム比を変えて化学量論組成の諸特性に及ぼす影響について検討した。その結果、化学量論組成からタンタル位置が10%程度過剰の組成までは単相のタンタル酸リチウム構造であり、この領域のほぼ中央部である約5%過剰の組成で収縮率が大きく、繊密で、弾性定数が最大となり、また焼成時に亀裂が殆ど入らない組成のあることを見出した。その誘電特性からはキュリー点に大きな変化はなく、誘電特性の周波数特性からイオン性の伝導も極めて小さなことが分かった。分極処理をして圧電性を評価したところ、径方向振動モードで位相が約70°まで誘導性となり、発振子としての応用の可能性が出てきた。
厚さ方向に分極処理した直径15mmの円盤状試料に櫛状電極を設け、ラム波の励振・検出をこころみた。その挿入損失は30dB程度で、これまでに多く使われていたPZT磁器と比して同程度であった。さらに、増幅器の帰還ループにこのラム波デバイスを挿入して発信機の構成を試みたところ、30MHzでの安定な発振を確認することができた。これによってこの材料によるラム波センサや信号処理デバイス実現の可能性が出てきた。
これらの結果は平成15年度に開催される国際会議での発表を予定しており、国際学術雑誌での出版も予定している。
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