[發明專利]壓電組合物和壓電元件

有效

• 申請號: 201810191194.6
• 申請日: 2018-03-08
• 公開（公告）號: CN108569897B
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發明（設計）人: 北﨑將士;寺西惠介;石﨑誠
• 申請（專利權）人: TDK株式會社
• 主分類號: C04B35/26
• 分類號: C04B35/26;C04B35/622;C04B35/628;H01L41/187
• 代理公司: 北京尚誠知識產權代理有限公司 11322
• 代理人: 楊琦;陳明霞

本發明提供壓電常數d₃₃大、居里溫度Tc高的壓電組合物。壓電組合物(2)具備多個晶粒(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表示為S_SHELL，100·S_CORE/(S_CORE+S_SHELL)為50～90。

技術領域

本發明涉及一種壓電組合物和壓電元件。

背景技術

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(d₃₃)大。但是，PZT由于含有鉛作為A位點的元素，因此對環境或人體有害。考慮對環境或人體的影響，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利文獻1所述的鐵酸鉍(BiFeO₃)。鐵酸鉍(BFO)的Tc高，BFO呈大的自發極化。但是，BFO單體的各向異性高，漏電電流大，因此，無法得到充分的壓電性能(例如，壓電常數d₃₃)。

為此，尋求Tc高、d₃₃大的壓電組合物。下述非專利文獻2中，公開了由鈦酸鋇和鐵酸鉍構成的二元系化合物。在日本特開2013-191751號公報中，公開了由鈦酸鋇、鐵酸鉍和鈦鎂酸鉍構成的三元系化合物。另外，在日本特開2013-95627號公報中，公開了由通過磁場使結晶方位進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。

專利文獻

專利文獻1：日本特開2013-191751號公報

專利文獻2：日本特開2013-95627號公報

非專利文獻

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

非專利文獻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.

發明內容

發明所要解決的技術問題

日本特開2013-191751號公報所記載的壓電組合物如果施加了充分高的電場的話則會發生大變形。然而，日本特開2013-191751號公報所記載的壓電組合物在實施了極化處理之后很難具有充分大的壓電常數。另外，在對非專利文獻2所記載的壓電組合物實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，相對較小。通過日本特開2013-95627號公報所述的方法制得的鐵酸鉍系的壓電組合物尚未實現。

本發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。