ナノ/マクロ複合ドメイン構造を持つ BKT-BMT-BF系セラミックスの作製と圧電特性評価

摘要

現在、鉛系圧電材料として主に用いられている Pb(Zr,Ti)O3を代替するような非鉛圧電材料の開発が 進められている。また PZT は、組成相境界(MPB)において、ナノドメイン構造に起因する圧電性能の向上が 報告されている。ドメインサイズをナノサイズ化させ、ドメイン壁密度を増大させることにより、圧電特性 を向上させられる。我々は、リラクサーである(Bi0.5K0.5)TiO3-Bi(Mg0.5Ti0.5)O3（BKT-BMT）に強誘電体である BiFeO3（BF）を固溶させた、BKT-BMT-BF セラミックスに着目し研究を行っており、MPB 付近においてナ ノドメインが観測された。現在までに、この MPB近傍で圧電性能の高い組成の探索を進めてきたが、鉛系に 匹敵するような組成は発見されていないため、更なる組成の探索が必要である。また、圧電定数(d33)と、キ ュリー温度(Tc)にはトレードオフの関係が存在する。そこで、さらなる圧電性能の向上のため第 4成分として、 系の Tcを下げる効果を期待し、BaTiO3（BT）添加も試みた。BKT-BMT-BF セラミックスの BKT を BT で置 換することで 4 元系のセラミックスを作製し、圧電特性を評価したので報告する。