| 研究課題/領域番号 |
13650346
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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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| 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。本年度は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>A1_XiO_<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結晶が得られた。結晶内部にはインクルージョン及び気胞等のマクロ欠陥は見られなかった。尚、x=1.0及び1.5の組成についても作製を試みたが、作製初期に斜方晶ペロヴスカイトが晶出し単結晶は得られなかった。
LGAS(x=0.5及び0.9)単結晶について化学組成分析によりA1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A1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A1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A1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A1置換により大きくなった。以上のことからA1置換は高価な原料であるGa_20_3使用量を減少させ、且つ圧電特性が向上することからランガサイト型圧電単結晶の中で有望な材料である。
本年度はまた、新規組成のランガサイト型結晶Ba_3TaGa_3Si_2O_<14>の合成を行い単結晶化に成功している。今後、バルク化および電気的特性評価を行う。
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