[發(fā)明專利]壓電組合物及壓電元件

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010008943.4
• 申請日: 2020-01-06
• 公開（公告）號: CN111454054B
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 北﨑將士
• 申請（專利權(quán)）人: TDK株式會(huì)社
• 主分類號: C04B35/26
• 分類號: C04B35/26;H01L41/18;H01L41/187
• 代理公司: 北京尚誠知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11322
• 代理人: 楊琦;陳明霞

本發(fā)明提供一種壓電組合物，其含有具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的氧化物，氧化物含有鉍、鋇、鐵、及鈦，極化處理后的壓電組合物的X射線衍射圖案在衍射角2θ為38.6°以上且39.6°以下的范圍內(nèi)具有第一峰及第二峰，第一峰的衍射角2θ比第二峰的衍射角2θ小，第一峰的強(qiáng)度表示為I_L，第二峰的強(qiáng)度表示為I_H，I_H/I_L為0.00以上且2.00以下。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及壓電組合物及壓電元件。

背景技術(shù)

當(dāng)前已實(shí)用化的壓電組合物的大部分都是由鋯酸鉛(PbZrO₃)及鈦酸鉛(PbTiO₃)構(gòu)成的固溶體(所謂的PZT系壓電組合物)。PZT系壓電組合物含有大量的氧化鉛(PbO)作為主成分。因?yàn)檠趸U在低溫下也極其容易揮發(fā)，所以在壓電組合物或使用該壓電組合物的壓電元件的制造過程中，大量的氧化鉛會(huì)向大氣中擴(kuò)散。由于鉛是對人體有害的環(huán)境污染物，因此正在尋求不含鉛的壓電組合物。

不含鉛的代表性的壓電組合物是下述非專利文獻(xiàn)1記載的鐵酸鉍(BiFeO₃)。鐵酸鉍(BFO)呈現(xiàn)較大的自發(fā)極化。但是，因?yàn)锽FO的各向異性高，較大的漏電流容易產(chǎn)生在BFO中，所以BFO不具有充分的壓電性(例如，壓電常數(shù)d₃₃)。因此，正在尋求d₃₃比BFO大的壓電組合物。例如，下述專利文獻(xiàn)1公開有由鈦酸鋇、鐵酸鉍、鈦鎂酸鉍構(gòu)成的三元系化合物。另外，下述專利文獻(xiàn)2公開有由鋯鈦酸鋇和鐵酸鉍構(gòu)成的二元系化合物。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開2013-191751號公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：日本特開2016-6859號公報(bào)

非專利文獻(xiàn)1：Zhenyong Cen et al.,“Effect of sintering temperature onmicrostructure and piezoelectric properties of Pb-free BiFeO₃-BaTiO₃ceramicsin the composition range of large BiFeO₃ concentrations”,J Electroceram,31,p.15-20,2013.

發(fā)明內(nèi)容

專利文獻(xiàn)1中記載的壓電組合物通過施加充分高的電場，會(huì)產(chǎn)生較大的變形。但是，專利文獻(xiàn)1中記載的壓電組合物難以在實(shí)施了極化處理后具有足夠大的壓電常數(shù)(d₃₃)。專利文獻(xiàn)2中記載的壓電組合物具有較大的壓電常數(shù)。但是，專利文獻(xiàn)2中記載的壓電組合物的居里溫度及去極化溫度(depolarization temperature)非常低。其結(jié)果是，在使用了壓電組合物的壓電元件的制造過程中，通過壓電組合物的加熱，壓電組合物的壓電性容易受損。例如，通過焊接(soldering)時(shí)的加熱，會(huì)損害壓電組合物的壓電性。因此，專利文獻(xiàn)2中記載的壓電組合物不耐用。非專利文獻(xiàn)1中記載的壓電組合物也難以在實(shí)施了極化處理后具有足夠大的壓電常數(shù)。

發(fā)明所要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明的目的在于，提供一種具有較大的壓電常數(shù)的壓電組合物及具備該壓電組合物的壓電元件。

用于解決技術(shù)問題的技術(shù)方案

本發(fā)明的一個(gè)方面的壓電組合物含有具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的氧化物，其中，氧化物含有鉍、鋇、鐵、及鈦，極化處理后的壓電組合物的X射線衍射圖案在衍射角2θ為38.6°以上且39.6°以下的范圍內(nèi)具有第一峰及第二峰，第一峰的衍射角2θ比第二峰的衍射角2θ小，第一峰的強(qiáng)度表示為I_L，第二峰的強(qiáng)度表示為I_H，I_H/I_L為0.00以上且2.00以下。