[發(fā)明專(zhuān)利]壓電組合物和壓電元件

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810191194.6
• 申請(qǐng)日: 2018-03-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108569897B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-02-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 北﨑將士;寺西惠介;石﨑誠(chéng)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: TDK株式會(huì)社
• 主分類(lèi)號(hào): C04B35/26
• 分類(lèi)號(hào): C04B35/26;C04B35/622;C04B35/628;H01L41/187
• 代理公司: 北京尚誠(chéng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11322
• 代理人: 楊琦;陳明霞

本發(fā)明提供壓電常數(shù)d₃₃大、居里溫度Tc高的壓電組合物。壓電組合物(2)具備多個(gè)晶粒(4)，壓電組合物(2)含有鉍、鐵、鋇、鈦和氧，晶粒(4)包括核(6)和鉍的含量大于核(6)且包覆核(6)的殼(8)，露出于壓電組合物(2)的截面(2cs)的核(6)的截面的面積的合計(jì)表示為S_CORE，露出于壓電組合物(2)的截面(2cs)的殼(8)的截面的面積的合計(jì)表示為S_SHELL，100·S_CORE/(S_CORE+S_SHELL)為50～90。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種壓電組合物和壓電元件。

背景技術(shù)

作為一般的壓電組合物，已知有鈣鈦礦型的金屬氧化物。鈣鈦礦型的金屬氧化物的組成以ABO₃表示。鈣鈦礦型的壓電組合物例如為鋯鈦酸鉛(Pb(Zr,Ti)O₃)。鋯鈦酸鉛(PZT)的居里溫度(Tc)高，PZT的壓電常數(shù)(d₃₃)大。但是，PZT由于含有鉛作為A位點(diǎn)的元素，因此對(duì)環(huán)境或人體有害。考慮對(duì)環(huán)境或人體的影響，尋求不含鉛的壓電組合物。

不使用鉛的壓電組合物的具體例子為下述非專(zhuān)利文獻(xiàn)1所述的鐵酸鉍(BiFeO₃)。鐵酸鉍(BFO)的Tc高，BFO呈大的自發(fā)極化。但是，BFO單體的各向異性高，漏電電流大，因此，無(wú)法得到充分的壓電性能(例如，壓電常數(shù)d₃₃)。

為此，尋求Tc高、d₃₃大的壓電組合物。下述非專(zhuān)利文獻(xiàn)2中，公開(kāi)了由鈦酸鋇和鐵酸鉍構(gòu)成的二元系化合物。在日本特開(kāi)2013-191751號(hào)公報(bào)中，公開(kāi)了由鈦酸鋇、鐵酸鉍和鈦鎂酸鉍構(gòu)成的三元系化合物。另外，在日本特開(kāi)2013-95627號(hào)公報(bào)中，公開(kāi)了由通過(guò)磁場(chǎng)使結(jié)晶方位進(jìn)行取向得到的陶瓷顆粒的集合體制作壓電性得到了改善的壓電體的方法。

專(zhuān)利文獻(xiàn)

專(zhuān)利文獻(xiàn)1：日本特開(kāi)2013-191751號(hào)公報(bào)

專(zhuān)利文獻(xiàn)2：日本特開(kāi)2013-95627號(hào)公報(bào)

非專(zhuān)利文獻(xiàn)

非專(zhuān)利文獻(xiàn)1：Tadej Rojac et al.,“Strong ferroelectric domain-wallpinning in BiFeO₃ceramics”,JOURNAL OF APPLIED PHYSICS,108,074107,2010.

非專(zhuān)利文獻(xiàn)2：Zhenyong Cen et al.,“Effect of sintering temperature onmicrostructure and piezoelectric properties of Pb-free BiFeO₃-BaTiO₃ceramicsin the composition range of large BiFeO₃concentrations”,J Electroceram,31,p.15-20,2013.

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題

日本特開(kāi)2013-191751號(hào)公報(bào)所記載的壓電組合物如果施加了充分高的電場(chǎng)的話則會(huì)發(fā)生大變形。然而，日本特開(kāi)2013-191751號(hào)公報(bào)所記載的壓電組合物在實(shí)施了極化處理之后很難具有充分大的壓電常數(shù)。另外，在對(duì)非專(zhuān)利文獻(xiàn)2所記載的壓電組合物實(shí)施極化處理的情況下，極化處理后的壓電組合物的d₃₃為130pC/N的程度，相對(duì)較小。通過(guò)日本特開(kāi)2013-95627號(hào)公報(bào)所述的方法制得的鐵酸鉍系的壓電組合物尚未實(shí)現(xiàn)。

本發(fā)明就是鑒于上述情況而完成的，其目的在于提供一種壓電常數(shù)d₃₃大、居里溫度Tc高的壓電組合物以及使用了該壓電組合物的壓電元件。