JPH0251426A - 焦電材料 - Google Patents
焦電材料Info
- Publication number
- JPH0251426A JPH0251426A JP63201634A JP20163488A JPH0251426A JP H0251426 A JPH0251426 A JP H0251426A JP 63201634 A JP63201634 A JP 63201634A JP 20163488 A JP20163488 A JP 20163488A JP H0251426 A JPH0251426 A JP H0251426A
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- JP
- Japan
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- pyroelectric
- temperature
- coefficient
- pyroelectric material
- mol
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- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
- Inorganic Insulating Materials (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は大きな焦電係数を有するとともに、焦電係数の
温度特性が平坦な焦電材料に関する。
温度特性が平坦な焦電材料に関する。
近年各種のセンサが開発され、実用に供されるようにな
ってきたが、その中で赤外線検出を行う焦電素子が知ら
れている。
ってきたが、その中で赤外線検出を行う焦電素子が知ら
れている。
焦電素子は焦電体を加工、分極して電極を取り付け、受
光可能な状態で支持台に取り付けたものである。焦電体
の表面に赤外線が照射されると温度が上昇し、表面に電
荷が現われる。従って、焦電体に外部電極を接続してお
けば電流を検出することができる。
光可能な状態で支持台に取り付けたものである。焦電体
の表面に赤外線が照射されると温度が上昇し、表面に電
荷が現われる。従って、焦電体に外部電極を接続してお
けば電流を検出することができる。
焦電素子の性能゛は、温度変化に応じてその焦電体表面
上に発生する電荷の量により決まり、これは一般に焦電
係数ｐと言われている。すなわち、焦電材料の焦電係数
Ｐは以下の式により表わされる。
上に発生する電荷の量により決まり、これは一般に焦電
係数ｐと言われている。すなわち、焦電材料の焦電係数
Ｐは以下の式により表わされる。
（ただし、Ｐｓは自発分極、Ｔは温度）また焦電電流密
度ｌは以下の式により表わされる。
度ｌは以下の式により表わされる。
従って、温度の時間変化に比例した電流が流れることに
なる。
なる。
このような焦電材料として、ＰｂＺｒ０． ＰｂＴ＋
０３系において、ＰｂＺｒ０．に近い組成のセラミック
ス（Ｐ２Ｔ）が提案されている。この材料は、 ■室温より少し上（約５０℃以上）に相転移温度がある
ことにより、自発分極の温度係数、すなわち焦電係数が
大きく、 ■誘電率が余り大きくな（、焦電材料としての性能指数
が大きく、電気回路への整合性も良く 、 ■相転移温度を超えても、分極処理効果が維持される 等の特徴を有する。
０３系において、ＰｂＺｒ０．に近い組成のセラミック
ス（Ｐ２Ｔ）が提案されている。この材料は、 ■室温より少し上（約５０℃以上）に相転移温度がある
ことにより、自発分極の温度係数、すなわち焦電係数が
大きく、 ■誘電率が余り大きくな（、焦電材料としての性能指数
が大きく、電気回路への整合性も良く 、 ■相転移温度を超えても、分極処理効果が維持される 等の特徴を有する。
しかしながら、ＰｂＺｒＯｓ ＰｂＴｌＯｓ系ニオイ
テ、ＰｂＺｒ０．に近い組成の焦電材料は、第５図に示
すように、Ｐｂ２ｒＯ３とＰｂＴｉＯ３とのいずれのモ
ル比においても焦電係数が温度により著しく変化し、特
に室温付近においては比較的小さい。従って、人体セン
サーのように室温付近で使用する場合、高感度の焦電素
子を作ることができないという問題がある。
テ、ＰｂＺｒ０．に近い組成の焦電材料は、第５図に示
すように、Ｐｂ２ｒＯ３とＰｂＴｉＯ３とのいずれのモ
ル比においても焦電係数が温度により著しく変化し、特
に室温付近においては比較的小さい。従って、人体セン
サーのように室温付近で使用する場合、高感度の焦電素
子を作ることができないという問題がある。
そのため、焦電素子をヒータにより最適温度まで加熱し
ながら使用しなけばならなかった。
ながら使用しなけばならなかった。
従って、本発明の目的は大きな焦電係数を有するととも
に、焦電係数の温度特性が平坦な焦電材料を提供するこ
とを目的とする。
に、焦電係数の温度特性が平坦な焦電材料を提供するこ
とを目的とする。
上記目的に鑑み鋭意研究の結果、本発明者は、Ｐｂ１ｒ
０３ＰｂＴ＋０＊にＰｔｌ （Ｍｇ＋７Ｊｂ２ｚｓ）Ｌ
を添加することにより優れた焦電材料が得られることを
発見し、本発明を完成した。
０３ＰｂＴ＋０＊にＰｔｌ （Ｍｇ＋７Ｊｂ２ｚｓ）Ｌ
を添加することにより優れた焦電材料が得られることを
発見し、本発明を完成した。
すなわち本発明の焦電材料はＰｂ２ｒ０３４０〜８６モ
ル％と、ＰｂＴ＋０３４〜１０モル％とｐｂ（Ｍｇ＋ｚ
ＪＬ７３）Ｏｉ１０〜５０モル％とからなることを特徴
とする。
ル％と、ＰｂＴ＋０３４〜１０モル％とｐｂ（Ｍｇ＋ｚ
ＪＬ７３）Ｏｉ１０〜５０モル％とからなることを特徴
とする。
まず（１−ｘ）ＰｂＺｒＯ，−ｘＰｂＴｉ０ａ系焦電材
料ニオイて、Ｘが０．０６〜０．１０の範囲にある場合
、５０℃〜＋１５０ ℃の温度範囲において、大きな焦
電係数を示す。
料ニオイて、Ｘが０．０６〜０．１０の範囲にある場合
、５０℃〜＋１５０ ℃の温度範囲において、大きな焦
電係数を示す。
次にこの（１−ｘ） ＰｂＺｒ０３−ｘＰｂＴｉ０３
系にＰｂ（Ｍｇ＋７３Ｎｂ２／３）０３を、全体を１０
０モル％として、１０〜５０モル％の割合で添加する。
系にＰｂ（Ｍｇ＋７３Ｎｂ２／３）０３を、全体を１０
０モル％として、１０〜５０モル％の割合で添加する。
Ｐｂ（Ｍｇ＋７Ｊｂ２ｚｓ）０＊ の添加量が増大する
につれて焦電材料のキューリー温度Ｔｃが低下するとと
もに、焦電係数ｐも低下する傾向を示す。しかし、焦電
係数ｐの温度変化の程度が小さくなり、特に室温付近の
温度範囲において全体的に高い焦電係数ｐを示すように
なる。
につれて焦電材料のキューリー温度Ｔｃが低下するとと
もに、焦電係数ｐも低下する傾向を示す。しかし、焦電
係数ｐの温度変化の程度が小さくなり、特に室温付近の
温度範囲において全体的に高い焦電係数ｐを示すように
なる。
これにより、温度変化が比較的大きな環境において赤外
線センサーとして使用するのに有効である。
線センサーとして使用するのに有効である。
好ましい組成範囲は、（１−ｘ）ＰｂＺｒＯ３ｘＰｂＴ
＋Ｏｚ系においてｘ 〜０．０６〜０．１０であり、か
ツＰｂ（Ｍｇ＋７３Ｎｂ２／３） ｏｉが３５〜４０モ
ル％である。なふ本発明の焦電材料の組成範囲の三角グ
ラフを第１図に示す。
＋Ｏｚ系においてｘ 〜０．０６〜０．１０であり、か
ツＰｂ（Ｍｇ＋７３Ｎｂ２／３） ｏｉが３５〜４０モ
ル％である。なふ本発明の焦電材料の組成範囲の三角グ
ラフを第１図に示す。
本発明のＰｂ２ｒＯ３−ＰｂＴｉ０３−Ｐｂ（Ｍｇ＋７
＊Ｎｂ２ｚｓ）Ｏｓ系焦電材料から所望の形状の焦電体
を製造するには、種々の方法を使用することができる。
＊Ｎｂ２ｚｓ）Ｏｓ系焦電材料から所望の形状の焦電体
を製造するには、種々の方法を使用することができる。
例えば特開昭６０−８４７１２ 号に記載されているよ
うに、必要な成分の酸化物を所定の割合で配合し、焼成
、溶融、加工をすることにより一体的な焦電体とするこ
とができる。しかし、最近の焦電センサーの高性能化に
伴ない、焦電体が薄膜化され、それに応じてＲＦスパッ
タリング法、マグネトロンスパッタリング法、イオンビ
ームスパッタリング法、イオンブレーティング法、電子
ピース蒸着法、ＣＶＤ法等の薄膜化技術を使用するのが
好ましい。
うに、必要な成分の酸化物を所定の割合で配合し、焼成
、溶融、加工をすることにより一体的な焦電体とするこ
とができる。しかし、最近の焦電センサーの高性能化に
伴ない、焦電体が薄膜化され、それに応じてＲＦスパッ
タリング法、マグネトロンスパッタリング法、イオンビ
ームスパッタリング法、イオンブレーティング法、電子
ピース蒸着法、ＣＶＤ法等の薄膜化技術を使用するのが
好ましい。
本発明の焦電材料を用いて焦電センサーを作成する場合
、白金、Ｓｉ等の基板上に焦電体薄膜を形成し、その上
にＡｕ５Ａ１等で電極を形成する。焦電体薄膜の厚さは
一般に１〜１０μｍ程度とするのが好ましい。
、白金、Ｓｉ等の基板上に焦電体薄膜を形成し、その上
にＡｕ５Ａ１等で電極を形成する。焦電体薄膜の厚さは
一般に１〜１０μｍ程度とするのが好ましい。
本発明を以下の実施例によりさらに詳細に説明する。
実施例１
第２図の焦電センサーにおいて、＾ｌＯ３基板１上に下
部ｐｔ主電極をＲＦスパッタ法により形成し、下部電極
２上にｐｂＺｒ、）、ｓｚ Ｔｌａ、ｏａ ＩＬ と
Ｐｂ（Ｍｇ＋７＊Ｎｂ２ｚｓ）Ｌとを種々の割合で含有
する焦電体薄膜３を５μｍの厚さに形成した。ついで上
部Ｐｔ電極４をＲＦスパッタ法より形成した。
部ｐｔ主電極をＲＦスパッタ法により形成し、下部電極
２上にｐｂＺｒ、）、ｓｚ Ｔｌａ、ｏａ ＩＬ と
Ｐｂ（Ｍｇ＋７＊Ｎｂ２ｚｓ）Ｌとを種々の割合で含有
する焦電体薄膜３を５μｍの厚さに形成した。ついで上
部Ｐｔ電極４をＲＦスパッタ法より形成した。
このようにして得られた焦電センサーを用いて、３０℃
にふいて焦電係数ｐを測定した。結果を第３図に示す。
にふいて焦電係数ｐを測定した。結果を第３図に示す。
なお第３図に焦電材料のキューリー温度Ｔｃもあわせて
示す。
示す。
第３図から明らかな通り、Ｐｂ（Ｍｇｌ／３ Ｎｂ２／
３）Ｏｉが３５〜４０モル％の範囲におイテ約５０ ＜
Ｘ１Ｏ−９Ｃ／ｃｒｌ・℃）以上の焦電係数ｐを有する
。
３）Ｏｉが３５〜４０モル％の範囲におイテ約５０ ＜
Ｘ１Ｏ−９Ｃ／ｃｒｌ・℃）以上の焦電係数ｐを有する
。
実施例２
実施例１と同じ焦電センサにおいて、本発明の代表的組
成である（ １− Ｘ ） Ｐｔ１Ｚｒａ、 ９２ＴＩ
０．０１１０３・ｘＰｂ （Ｍｇ ＋１３ Ｎｂ２ｚ、
） ０３の焦電体について、温度と焦電係数との関係を
求めた。結果を第４図に示す。
成である（ １− Ｘ ） Ｐｔ１Ｚｒａ、 ９２ＴＩ
０．０１１０３・ｘＰｂ （Ｍｇ ＋１３ Ｎｂ２ｚ、
） ０３の焦電体について、温度と焦電係数との関係を
求めた。結果を第４図に示す。
第４図から明らかな通り、Ｐｔｌ（Ｍｇ＋７Ｊｂ２ｚｉ
）０３が３５〜４０モル％の範囲の場合、２５〜８０℃
の広い範囲において、特に室温付近において十分に高い
焦電係数ｐを有する。
）０３が３５〜４０モル％の範囲の場合、２５〜８０℃
の広い範囲において、特に室温付近において十分に高い
焦電係数ｐを有する。
以上に詳述した通り、本発明の焦電材料はＰｂＺｒ０．
−ＰｂＴｉ０３系にＰｂ（Ｍｇ１ｚ＋Ｎｂ２ｚ３）０＊
を添加したものであるので、広い温度範囲にわたって
、特に室温付近において、十分に高い焦電係数を有する
。
−ＰｂＴｉ０３系にＰｂ（Ｍｇ１ｚ＋Ｎｂ２ｚ３）０＊
を添加したものであるので、広い温度範囲にわたって
、特に室温付近において、十分に高い焦電係数を有する
。
このように焦電係数の温度特性が改善された焦電材料を
用いた焦電型赤外線センサーは、室温付近で使用される
人体検出センサー、非接触温度センサー等に広く利用す
ることができる。
用いた焦電型赤外線センサーは、室温付近で使用される
人体検出センサー、非接触温度センサー等に広く利用す
ることができる。
第１図は本発明の焦電材料の組成を示す三角グラフであ
り、 第２図は焦電センサーの一例を示す断面図であり、 第３図はＰｔｌ（Ｍｇ＋／３ Ｎｂ２／３）０３ の添
加量（モル％）と焦電係数ｐとの関係を示すグラフであ
り、第４図は本発明の焦電材料の焦電係数の温度依存性
を示すグラフであり、 第５図は（１−ｘ）Ｐｂ２ｒＯ３−ｘＰｂＴｉＯ，系焦
電材料の焦電係数の温度依存性を示すグラフである。 出 願 人 本田技研工業株式会社 代 理 人 弁理士 高 石 橘
馬第３図 Ｐｂ （Ｍｇ１／３Ｎｂ２／３］０３ｉ７）ｔｆｌＥＬ
％）第４図 ノｍ 層 （０Ｃ） 無電係数 （ｘｌｏ′９ｃ／ｃｍ２・’Ｃ）
り、 第２図は焦電センサーの一例を示す断面図であり、 第３図はＰｔｌ（Ｍｇ＋／３ Ｎｂ２／３）０３ の添
加量（モル％）と焦電係数ｐとの関係を示すグラフであ
り、第４図は本発明の焦電材料の焦電係数の温度依存性
を示すグラフであり、 第５図は（１−ｘ）Ｐｂ２ｒＯ３−ｘＰｂＴｉＯ，系焦
電材料の焦電係数の温度依存性を示すグラフである。 出 願 人 本田技研工業株式会社 代 理 人 弁理士 高 石 橘
馬第３図 Ｐｂ （Ｍｇ１／３Ｎｂ２／３］０３ｉ７）ｔｆｌＥＬ
％）第４図 ノｍ 層 （０Ｃ） 無電係数 （ｘｌｏ′９ｃ／ｃｍ２・’Ｃ）
Claims (1)
- ＰｂＺｒＯ＿３４０〜８６モル％と、ＰｂＴｉＯ＿３
４〜１０モル％と、Ｐｂ（Ｍｇ＿１＿／＿３Ｎｂ＿２＿
／＿３）Ｏ＿３１０〜５０モル％とからなる焦電材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63201634A JP2727327B2 (ja) | 1988-08-12 | 1988-08-12 | 焦電材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63201634A JP2727327B2 (ja) | 1988-08-12 | 1988-08-12 | 焦電材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0251426A true JPH0251426A (ja) | 1990-02-21 |
| JP2727327B2 JP2727327B2 (ja) | 1998-03-11 |
Family
ID=16444328
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63201634A Expired - Lifetime JP2727327B2 (ja) | 1988-08-12 | 1988-08-12 | 焦電材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2727327B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2347416A (en) * | 1999-02-22 | 2000-09-06 | Infrared Integrated Syst Ltd | Ferroelectric ceramics; pyroelectric infra red detectors |
-
1988
- 1988-08-12 JP JP63201634A patent/JP2727327B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2347416A (en) * | 1999-02-22 | 2000-09-06 | Infrared Integrated Syst Ltd | Ferroelectric ceramics; pyroelectric infra red detectors |
| JP2000319065A (ja) * | 1999-02-22 | 2000-11-21 | Infrared Integrated Syst Ltd | 強誘電セラミクス、焦電体及び焦電体赤外線検出器 |
| GB2347416B (en) * | 1999-02-22 | 2001-02-14 | Infrared Integrated Syst Ltd | Ferroelectric ceramics |
| EP1031545A3 (en) * | 1999-02-22 | 2001-03-28 | Infrared Integrated Systems Ltd. | Ferroelectric ceramics |
| US6329656B1 (en) | 1999-02-22 | 2001-12-11 | Infrared Integrated Systems, Limited | Ferroelectric ceramics |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2727327B2 (ja) | 1998-03-11 |
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