ケイ酸塩系新圧電結晶の結晶構造に基づく材料設計と高温振動子の開発

基于新型硅酸盐基压电晶体晶体结构的高温振荡器材料设计与开发

基本信息

批准号：
22H02162
负责人：
武田博明
金额：
$ 11.07万
依托单位：
Saitama University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

今年度はオケルマナイト Ca2MgSi2O7(CMS)の Ca に対して Sr を置換した Ca2-xSrxMgSi2O7(Sr 置換オケルマナイト。以降、CSMS100x)単結晶について調査した。科研費 19H02797 の成果で、チョクラルスキー（Cz）法により x=0.3 までのバルク単結晶が育成されている。また、Jiang(1998)によると、育成方法に関する記述は無いものの、x≧0.64 で育成が困難になると報告されている。よって、0.3<x<0.64 の組成でバルク単結晶の合成報告が無い。そこで、Cz 法により組成が 0.3<x<0.64 である Sr 置換オケルマナイト単結晶を合成し、Sr 置換が電気的特性へ与える影響を調査した。Cz 法により CSMS100x (x=0、0.4、0.5、0.6)結晶を育成したところ、CSMS40 およびCSMS50 は結晶全体がメリライト型単相であるのに対し、CSMS60 では不純物としてメルウィナイト相が含まれていた。育成結晶の格子定数 a、c を算出した結果、Sr 置換量が大きくなるにつれ、a、c ともに増加する。また、Sr 置換量 x に対する格子定数比 a/c をプロットしたところ、x が増加するにつれて a/c が減少し、これらには負の相関があることがわかった。CMS、CSMS30、CSMS40 の圧電 d36 定数を測定した結果、それぞれ 5.71 pC/N、4.3 pC/N、4.04 pC/N となった。これより、Sr 置換 x により圧電 d36 定数が減少する傾向があった。以上、結晶育成の容易さや圧電定数を考慮すると、デバイス用途に最適な Sr 置換オケルマナイトの結晶組成は CSMS30～40 間にあることがわかった。

今年，我们研究了Ca2-xSrxMgSi2O7（Sr取代欧卡曼石，以下简称CSMS100x）单晶，其中Sr取代了欧卡曼石Ca2MgSi2O7（CMS）中的Ca。作为科学研究补助金 19H02797 的结果，使用直拉 (Cz) 方法已生长出 x=0.3 的块状单晶。另外，根据Jiang（1998）的说法，虽然没有描述训练方法，但据报道，当x≥0.64时训练变得困难。因此，目前还没有合成组成为0.3<x<0.64的大块单晶的报道。因此，我们采用Cz法合成了成分为0.3<x<0.64的Sr取代欧锰石单晶，并研究了Sr取代对其电性能的影响。当使用Cz法生长CSMS100x(x＝0、0.4、0.5、0.6)晶体时，CSMS40和CSMS50的整个晶体是单一的黄长石相，而CSMS60含有作为杂质的黄长石相。计算生长晶体的晶格常数a和c的结果是，a和c都随着Sr取代量的增加而增加。此外，当我们绘制晶格常数比a/c与Sr取代量x的关系图时，我们发现a/c随着x的增加而减小，并且它们之间存在负相关关系。测量CMS、CSMS30和CSMS40的压电d36常数分别为5.71 pC/N、4.3 pC/N和4.04 pC/N。由此可知，由于Sr置换x，压电d36常数有降低的倾向。如上所述，考虑到晶体生长的容易性和压电常数，发现用于器件应用的Sr取代欧柯锰石的最佳晶体组成在CSMS30和40之间。

项目成果

期刊论文数量（8）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

圧電単結晶材料の結晶化学的探索

压电单晶材料的晶体化学探索

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
木幡壮真;木村勇太;雨澤浩史;大石昌嗣;藤代史;高橋伊久磨;八木俊介;中村崇司;武田博明
通讯作者：
武田博明

Growth and Characterization of Ba3TaGa3Si2O14 Single Crystals

Ba3TaGa3Si2O14 单晶的生长和表征

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Hiroaki Takeda;Takuya Hoshina;Takaaki Tsurumi
通讯作者：
Takaaki Tsurumi

高温圧電センサ用酸化物単結晶材料の開発

高温压电传感器用氧化物单晶材料的研制

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
希土類
影响因子：
0
作者：
Sobov Pavel A.;Shestakov Alexander F.;Kuzmin Alexey V.;Khasanov Salavat S.;Otsuka Akihiro;Yamochi Hideki;Kitagawa Hiroshi;Konarev Dmitri V.;武田博明
通讯作者：
武田博明

ランガサイト型圧電結晶の結晶化学

硅酸镁合金压电晶体的晶体化学