Loading...
Please wait, while we are loading the content...
Similar Documents
Effect of Mn doping on properties of lead-free NaNbO 3 -based piezoelectric ceramics
| Content Provider | Semantic Scholar |
|---|---|
| Author | Murata, Tatsuro |
| Copyright Year | 2015 |
| Abstract | 【緒言】 現在、圧電デバイスを構成する圧電材料の主流は Pb(Zr,Ti)O3 (PZT) 系セラミックスで ある。しかし、PZT は有害な酸化鉛を主成分としているため、近年の環境問題への意識の高まり から無鉛圧電材料の開発が強く望まれている。このような状況から、高性能無鉛圧電セラミック スの研究開発は急務かつ必要不可欠と考えられる。本研究では、比較的高いキュリー温度を有し、 幅広い温度域での応用が期待される NaNbO3系化合物に注目した。NaNbO3は斜方晶ペロブスカイ ト構造を有し、室温域において反強誘電性を示すが、KNbO3, BaTiO3, LiNbO3などの化合物と固溶 体を形成することで強誘電体となることが報告されている 。しかし、これまで KNbO3 との固 溶体以外の NaNbO3 系セラミックスに関する研究例はあまり多くない。そこで、本研究では NaNbO3-BaTiO3 (NNBT)系セラミックスを作製し、その各種特性を評価した。ここでは、NaNbO3 への BaTiO3の固溶効果を調べ、さらに NNBT 系セラミックスへの Mn ドープによる絶縁特性の改 善を目指し、その効果について明らかにすることを目的とした。 【実験と結果】 出発原料として NaNbO3, BaTiO3, MnCO3を選択し、これらの混合粉末を酢酸ブチ ル(溶媒)、ポリビニルブチラール(バインダー)、ジブチルフタレート(可塑剤)を混合したビ ヒクル中に分散させてスラリーを調製した。調製したスラリーをドクターブレード法によりテー プキャストしてグリーンシートを作製した。このグリーンシートを積層、圧着して成形体を作製 し、大気圧雰囲気中 500 ̊C で脱バインダーを行った後、大気圧雰囲気中 1200-1250 C, 2 h の条件 で焼結処理を行った。作製した試料について XRD による結晶相解析、誘電特性、P-E ヒステリシ スおよび電界誘起歪み特性, 共振反共振法による圧電特性の評価を行った。 NaNbO3と BaTiO3との固溶体である(Na1-xBax)(Nb1-xTix)O3 (NNBT-x; 0 ≦ x ≦ 0.25) セラミック スは、XRD 測定により作製した全ての組成の試料においてペロブスカイト単相であることを確認 した。また、比誘電率の温度依存性から BaTiO3の固溶量が増加するにつれて Curie 温度が低温度 側にシフトし、相転移挙動がブロード化することがわかった。電界誘起歪み特性、共振反共振法 による圧電特性の評価を行ったところ、NNBT-0.10 (x = 0.10)組成において最も良好な圧電定数(d 値)が得られた。この組成におけるキュリー温度は約 240 °Cであり、この NNBT-0.10 は比較的高 キュリー温度の圧電材料としての応用が期待できる。さらに、NNBT-0.10 において Mn のドープ 量を変化させたNNBT-0.10-yMn (NNBT-0.10量に対して、 0 ≦ y ≦ 0.25 mol%) 試料を作製し、Mn ドープ効果に ついて検討した。得られた焼結体の密度および抵抗率を 測定したところ、Mn ドープにより相対密度および抵抗 率が改善されることがわかった。また、P-E ヒステリシ スループ測定結果より、MnドープしていないNNBT-0.10 試料では、ループ形状が丸みを帯びた絶縁性の低い試料 に特徴的な形状を示したが、Mn ドープ試料では強誘電 体特有の良好なループ形状となった (Fig. 1)。共振反共 振法により算出した圧電定数からは、Mn ドープ量の増 加に伴い、アクセプタイオンのドープによる機械的品質 係数 Qm値の増加が見られ、圧電定数 d31値がやや減少す る傾向を示すことがわかった。 1) T. Nitta, J. Am. Ceram. Soc., 51, 623 (1968) 2) .J. T. Zeng et al. J. Am. Ceram. Soc., 89, 2828-2832 (2006). -20 -10 0 10 20 |
| File Format | PDF HTM / HTML |
| Alternate Webpage(s) | https://confit.atlas.jp/guide/event-img/jsap2015a/14a-PA2-1/public/pdf?type=in |
| Language | English |
| Access Restriction | Open |
| Content Type | Text |
| Resource Type | Article |
