2012年研究カタログ
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■ 研究担当:王瑞平/菊地直人/外岡和彦 ■ 電子光技術研究部門 酸化物デバイスグループ■ 連携担当:鈴木英一 鉛フリー圧電材料技術【酸化物アライアンス】研究のポイント研究のねらい研究内容連携可能な技術・知財 ●鉛フリー:環境に優しい。安心・安全 ●鉛系ソフトPZTに匹敵する圧電特性 ●鉛系と同様な結晶構造:鉛系で蓄積された知見を適用可 圧電材料はエレクトロニクス分野でセンサー及びアクチュエータとして広範に実用化されています。しかし、現在実用されている圧電セラミックスのほとんどがPb(Zr,Ti)O3をはじめとする鉛系ペロブスカイト酸化物から成っており、廃棄処理問題に関して、環境問題が懸念されます。安心・安全のためには、圧電セラミックス材料の鉛フリー化とさらなる高性能化が強く求められています。本研究は、組成設計及び試料プロセシングの最適化により、環境や生体に有害な鉛を含まず従来品に並ぶ高性能の酸化物圧電材料を開発することを目指しています。 鉛系圧電セラミックスにおいて、菱面晶―正方晶相境界付近の組成を有する試料で圧電特性が最適化されることがよく知られています。本研究は、ペロブスカイト酸化物であるニオブ酸ナトリウム・カリウム((Na,K)NbO3)を母材とする鉛フリー圧電セラミックスにおいて、室温で鉛系と同様な菱面晶―正方晶の相境界を形成することにより圧電特性を向上したものです。本発明により開発した鉛フリー圧電セラミックスは、ソフト系Pb(Zr,Ti)O3に匹敵する圧電特性d33>400 pC/Nを達成しました。また真空成膜プロセスによる高品質薄膜の作製も行っています。● パルスレーザー蒸着法およびスパッタリング法による薄膜成長技術● 特許公開情報:WO2008/143160 (H20/11/27 )「圧電セラミックス及びこれを用いた圧電・誘電・焦電素子」● 登録特許5008090(H24/6/8)「非鉛圧電セラミックス及びこれを用いた圧電・誘電・焦電素子」● 産総研登録ノウハウ「高性能なペロブスカイトニオブ系圧電セラミックスの作成方法」H21NOH-638謝辞: 本研究の一部は、科研費(22560678)の助成を受けたものです。������������������������������������������������������������������������������������������������������������PZT������PZT本研究による開発した鉛フリー圧電セラミックスの位置10203040506070809010010110210310410510610710810.511.011.512.0NKN (003)NKN (002)NKN (001)STO (003)STO (002)(b)������������������(a)STO (001)���������������FWHM:0.09oエピタキシャル成長した鉛フリー圧電薄膜のX線回折パターン(a)とロッキングカーブ(b)● 研究拠点つくば中央202情報通信・エレクトロニクス分野第2会場I-37I-37

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