JPH0346988B2 - - Google Patents
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- JPH0346988B2 JPH0346988B2 JP11780681A JP11780681A JPH0346988B2 JP H0346988 B2 JPH0346988 B2 JP H0346988B2 JP 11780681 A JP11780681 A JP 11780681A JP 11780681 A JP11780681 A JP 11780681A JP H0346988 B2 JPH0346988 B2 JP H0346988B2
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- pyroelectric
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- particles
- crystal particles
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【発明の詳細な説明】
本発明は、焦電体の製造方法に関し、特に、焦
電性結晶の粒子を極性配向して積層することによ
り多結晶焦電体を製造する方法に関する。
電性結晶の粒子を極性配向して積層することによ
り多結晶焦電体を製造する方法に関する。
先ず、本発明における焦電体について説明す
る。一般に圧電体は、電気的な自発分極
（spontaneous polarization）Psの有無に応じて
焦電体と非焦電体とに分類でき、さらにこの焦電
体は、上記自発分極Psが電界によつて方向を反転
し得るか否かに応じて、強誘電体と非強誘電体と
に分類できる。したがつて、焦電体はすべて圧電
体としても使用でき、また、焦電体の一部に強誘
電体として使用できるものもある。そして、焦電
体自体の特有の性質としては、焦電効果
（pyroelectric effect）、すなわち、材料の一部を
熱したときに表面に電荷が現われるという性質が
知られており、この性質を利用して、たとえば赤
外線センサ、感熱素子等への応用が進められてい
る。
る。一般に圧電体は、電気的な自発分極
（spontaneous polarization）Psの有無に応じて
焦電体と非焦電体とに分類でき、さらにこの焦電
体は、上記自発分極Psが電界によつて方向を反転
し得るか否かに応じて、強誘電体と非強誘電体と
に分類できる。したがつて、焦電体はすべて圧電
体としても使用でき、また、焦電体の一部に強誘
電体として使用できるものもある。そして、焦電
体自体の特有の性質としては、焦電効果
（pyroelectric effect）、すなわち、材料の一部を
熱したときに表面に電荷が現われるという性質が
知られており、この性質を利用して、たとえば赤
外線センサ、感熱素子等への応用が進められてい
る。
ここで、通常、焦電体は焦電性結晶の単結晶
体、多結晶体、あるいは他物質との複合体のいず
れかの形態をとる。そして一般的に、単結晶体を
得るためには、設備費、材料費が嵩み、製造時間
も長くかかり、また、大形のものや任意の形の単
結晶焦電体が作り難い。これに対して、上記多結
晶体や複合体は、上記設備費、材料費、および製
造時間のいずれの点でも有利であり、また、大形
のものや任意の形のものを作り易いという利点も
ある。なお、上記多結晶焦電体は焦電性結晶材料
のみから成るため、上記複合焦電体に比べて、よ
り大きな焦電効果を生じ得る。
体、多結晶体、あるいは他物質との複合体のいず
れかの形態をとる。そして一般的に、単結晶体を
得るためには、設備費、材料費が嵩み、製造時間
も長くかかり、また、大形のものや任意の形の単
結晶焦電体が作り難い。これに対して、上記多結
晶体や複合体は、上記設備費、材料費、および製
造時間のいずれの点でも有利であり、また、大形
のものや任意の形のものを作り易いという利点も
ある。なお、上記多結晶焦電体は焦電性結晶材料
のみから成るため、上記複合焦電体に比べて、よ
り大きな焦電効果を生じ得る。
ところで、このような多結晶焦電体や複合焦電
体を製造する従来の方法は、原材料として、前記
強誘電体合のうちの自発分極Psが比較的容易に方
向反転（スイツチング）するようなたとえば
BaTiO3等の焦電性結晶粒子あるいは粉末を用
い、この焦電性結晶粒子を集積又は積層して焼結
した後、電界を引加して上記自発分極Psをほぼ同
じ向きにそろえるような、いわゆるポーリングを
行なつている。しかしながら、原材料が比較的容
易に反転し得る強誘電性の焦電性結晶に限定さ
れ、上記反転が実質的にほぼ不可能な強誘電体材
料や、非強誘電性の焦電性材料を用いて、多結晶
焦電体や複合焦電体を製造することができなかつ
た。また、上記焼結後にポーリングを行なつて
も、自発分極Psの方向を完全に一致させることは
ほぼ不可能であり、上記単結晶焦電体程度の焦電
特性を得ることが困難であつた。
体を製造する従来の方法は、原材料として、前記
強誘電体合のうちの自発分極Psが比較的容易に方
向反転（スイツチング）するようなたとえば
BaTiO3等の焦電性結晶粒子あるいは粉末を用
い、この焦電性結晶粒子を集積又は積層して焼結
した後、電界を引加して上記自発分極Psをほぼ同
じ向きにそろえるような、いわゆるポーリングを
行なつている。しかしながら、原材料が比較的容
易に反転し得る強誘電性の焦電性結晶に限定さ
れ、上記反転が実質的にほぼ不可能な強誘電体材
料や、非強誘電性の焦電性材料を用いて、多結晶
焦電体や複合焦電体を製造することができなかつ
た。また、上記焼結後にポーリングを行なつて
も、自発分極Psの方向を完全に一致させることは
ほぼ不可能であり、上記単結晶焦電体程度の焦電
特性を得ることが困難であつた。
本発明は、このような従来の実情に鑑み、焦電
性を有するいかなる材料を用いても、多結晶焦電
体や複合焦電体を製造でき、しかも、自発分極Ps
の方向、すなわち極性を含めた焦電軸方向がほぼ
一様に配向されるような焦電体の製造方法の提供
を目的とする。
性を有するいかなる材料を用いても、多結晶焦電
体や複合焦電体を製造でき、しかも、自発分極Ps
の方向、すなわち極性を含めた焦電軸方向がほぼ
一様に配向されるような焦電体の製造方法の提供
を目的とする。
すなわち、本発明に係る多結晶焦電体および複
合焦電体の製造方法の特徴は、焦電性結晶粒子を
分散した分散液を電界が形成された空間に雰霧す
ることにより該焦電性結晶粒子を基板上に積層す
る際に、この積層前に上記焦電性結晶粒子に温度
変化を与えることにより、焦電軸の配向した焦電
性結晶粒子層を得ることである。
合焦電体の製造方法の特徴は、焦電性結晶粒子を
分散した分散液を電界が形成された空間に雰霧す
ることにより該焦電性結晶粒子を基板上に積層す
る際に、この積層前に上記焦電性結晶粒子に温度
変化を与えることにより、焦電軸の配向した焦電
性結晶粒子層を得ることである。
ここで、本発明において使用可能な上記焦電性
結晶粒子は、温度変化に応じて自発分極Psが変化
するすべての焦電性材料であり、たとえば、
LiNbO3、LiTaO3、TaTiO3、およびジルコン・
チタン酸鉛系の材料（いわゆるPZT等）その他
の強誘電体さらには非強誘電体を含む焦電体材料
である。そして、これらの焦電性結晶粒子の一種
類のみを分散した上記分散液を用いることにより
多結晶焦電体が、また、他の材料、たとえばバイ
ンダーとなるガラス材料やパラフイン等をも分散
した分散液を用いることにより複合焦電体がそれ
ぞれ得られる。なお、バインダー（結合剤）につ
いては、上記焦電性結晶粒子層を得た後に含浸さ
せてもよく、また、後で加熱処理等により化学変
化あるいは溶融して最終的な結合剤となるような
原材料を用いてもよい。
結晶粒子は、温度変化に応じて自発分極Psが変化
するすべての焦電性材料であり、たとえば、
LiNbO3、LiTaO3、TaTiO3、およびジルコン・
チタン酸鉛系の材料（いわゆるPZT等）その他
の強誘電体さらには非強誘電体を含む焦電体材料
である。そして、これらの焦電性結晶粒子の一種
類のみを分散した上記分散液を用いることにより
多結晶焦電体が、また、他の材料、たとえばバイ
ンダーとなるガラス材料やパラフイン等をも分散
した分散液を用いることにより複合焦電体がそれ
ぞれ得られる。なお、バインダー（結合剤）につ
いては、上記焦電性結晶粒子層を得た後に含浸さ
せてもよく、また、後で加熱処理等により化学変
化あるいは溶融して最終的な結合剤となるような
原材料を用いてもよい。
次に、本発明の実施例の説明に先立ち、焦電性
結晶粒子の一般的性質について第１図Ａ，Ｂを参
照しながら説明する。
結晶粒子の一般的性質について第１図Ａ，Ｂを参
照しながら説明する。
第１図Ａは、定常状態における焦電性結晶粒子
１の内部の状態を模式的に表わすものであり、図
中の矢印が電気的な自発分極Psを、また、が
内部電荷（電気双極子）をそれぞれ示している。
そして、１本の矢印Psと１対の内部電荷、と
が、互いに電気的に等しく対応するものとする。
第１図Ａの定常状態では、自発分極Psと、これを
打消す、あるいは中和させる内部電荷対とが、互
いに等しい量だけ存在するため、焦電性結晶粒子
１の外部からの見かけ上の電荷、見かけ上の電気
双極子はゼロとなつている。このような定常状態
にある焦電性結晶粒子１に温度変化を与えること
によつて、たとえば自発分極Psが第１図Ｂのよう
に減少した場合には、内部電荷対の量がPsよりも
多くなり、この差分の内部電荷対が実効的に表わ
れることになる。すなわち、焦電性結晶粒子１に
は、見かけ上第１図Ｂの矢印Peffに示すような電
気双極子が表われる。そして、上記温度変化後
に、いわゆる誘電緩和時間に応じた時間変化を伴
なう緩和現象によつて、たとえば上記差分の電荷
対が結合して消滅し、内部電荷対とPsとの量が互
いに等しい平衡状態（定常状態）に戻る。なお、
温度変化の向き（昇温あるいは降温）によつて、
上記自発分極Psの量の変化も異なり、内部電荷対
よりもPsが増加した場合には、見かけ上の電気双
極子PeffはPsと同じ向きに表われ、緩和現象は新
たな内部電荷対の発生となることは勿論である。
１の内部の状態を模式的に表わすものであり、図
中の矢印が電気的な自発分極Psを、また、が
内部電荷（電気双極子）をそれぞれ示している。
そして、１本の矢印Psと１対の内部電荷、と
が、互いに電気的に等しく対応するものとする。
第１図Ａの定常状態では、自発分極Psと、これを
打消す、あるいは中和させる内部電荷対とが、互
いに等しい量だけ存在するため、焦電性結晶粒子
１の外部からの見かけ上の電荷、見かけ上の電気
双極子はゼロとなつている。このような定常状態
にある焦電性結晶粒子１に温度変化を与えること
によつて、たとえば自発分極Psが第１図Ｂのよう
に減少した場合には、内部電荷対の量がPsよりも
多くなり、この差分の内部電荷対が実効的に表わ
れることになる。すなわち、焦電性結晶粒子１に
は、見かけ上第１図Ｂの矢印Peffに示すような電
気双極子が表われる。そして、上記温度変化後
に、いわゆる誘電緩和時間に応じた時間変化を伴
なう緩和現象によつて、たとえば上記差分の電荷
対が結合して消滅し、内部電荷対とPsとの量が互
いに等しい平衡状態（定常状態）に戻る。なお、
温度変化の向き（昇温あるいは降温）によつて、
上記自発分極Psの量の変化も異なり、内部電荷対
よりもPsが増加した場合には、見かけ上の電気双
極子PeffはPsと同じ向きに表われ、緩和現象は新
たな内部電荷対の発生となることは勿論である。
したがつて、このような性質を有する焦電性結
晶粒子を、電気絶縁性の良い高抵抗率（たとえ
ば、ρ＞1010Ωcm程度）の有機液体中に分散して
コロイド液を作り、このコロイド液を、電界が表
面に垂直に印加されている基板電極面上に雰霧す
ることによつて、該基板の面上に、極性を含めて
焦電軸の配向した（極性配向した）結晶粒子層が
積層され、有機成分を蒸発あるいは分散させて乾
燥し、必要に応じて焼結することにより、多結晶
焦電体を得ることができる。またバインダー等の
他材料を同時に用いて、複合焦電体を得ることも
できる。
晶粒子を、電気絶縁性の良い高抵抗率（たとえ
ば、ρ＞1010Ωcm程度）の有機液体中に分散して
コロイド液を作り、このコロイド液を、電界が表
面に垂直に印加されている基板電極面上に雰霧す
ることによつて、該基板の面上に、極性を含めて
焦電軸の配向した（極性配向した）結晶粒子層が
積層され、有機成分を蒸発あるいは分散させて乾
燥し、必要に応じて焼結することにより、多結晶
焦電体を得ることができる。またバインダー等の
他材料を同時に用いて、複合焦電体を得ることも
できる。
以下、本発明の好ましい実施例について説明す
る。
る。
本発明の第１の実施例は、自発分極Psの反転が
常温ではほぼ不可能に近いLiNbO3単結晶粒子を
用いて多結晶焦電体を製造する方法の一例であ
る。
常温ではほぼ不可能に近いLiNbO3単結晶粒子を
用いて多結晶焦電体を製造する方法の一例であ
る。
まず、焦電性結晶であるLiNbO3の単結晶を乳
鉢で粉砕して紛末にし、これをエタノール中で沈
降分離することにより、粒径が約1μｍ径以下の
LiNbO3粉末を得る。この粉末粒子を上記有機液
体に分散させるに際し、表面親油性化処理するこ
とが必要である。すなわち、上記粉末を、シラン
カツプリング剤（たとえばトーレシリコーン社製
のSZ−6070）等を添加したトルエンの中に混合
して、たとえば超音波を加えながら十分に撹拌し
た後、遠心分離機を用いて粉末を回収し、この粉
末をさらに十分にトルエンで洗浄した後、熱風乾
燥器を用いて乾燥した。このようにして表面処理
されたLiNbO3粉末粒子を、上記分散液としての
トリクロルエチレン中に、超音波を加えながら十
分に分散してコロイド液とした。
鉢で粉砕して紛末にし、これをエタノール中で沈
降分離することにより、粒径が約1μｍ径以下の
LiNbO3粉末を得る。この粉末粒子を上記有機液
体に分散させるに際し、表面親油性化処理するこ
とが必要である。すなわち、上記粉末を、シラン
カツプリング剤（たとえばトーレシリコーン社製
のSZ−6070）等を添加したトルエンの中に混合
して、たとえば超音波を加えながら十分に撹拌し
た後、遠心分離機を用いて粉末を回収し、この粉
末をさらに十分にトルエンで洗浄した後、熱風乾
燥器を用いて乾燥した。このようにして表面処理
されたLiNbO3粉末粒子を、上記分散液としての
トリクロルエチレン中に、超音波を加えながら十
分に分散してコロイド液とした。
ここで、上記トリクロルエチレン中に、たとえ
ばバインダーとしての（固形）パラフインを約
0.1重量％程度予め添加しておいてもよい。
ばバインダーとしての（固形）パラフインを約
0.1重量％程度予め添加しておいてもよい。
次に、第２図に示すように、加熱台１１上に石
英板１２等の電気絶縁板を載置し、この石英板１
２上に、電極ともなる基板１３を載置する。この
基板１３は、ガラス板１３ａの一表面上に、透明
導電性のネサ膜（SnO2膜）１５を被着形成した
ものであり、このネサ膜１５を電極として図中上
方約５mm程度の対向する位置に、たとえば金網状
電極１６を配設し、これらのネサ膜１５の電極と
金網状電極１６との間に直流電源１８を挿入接続
している。そして、これらの電極間にたとえば約
2kV程度の直流電圧を印加して電界を形成し、上
記コロイド液をスプレーノズル１７を介して、こ
の電界が形成された空間に雰霧する。ここで第２
図においては、上記金網状電極１６の外側にスプ
レーノズル１７の噴出口を配しているが、金網状
電極１６とネサ膜電極１５との間に上記噴出口を
配してもよい。
英板１２等の電気絶縁板を載置し、この石英板１
２上に、電極ともなる基板１３を載置する。この
基板１３は、ガラス板１３ａの一表面上に、透明
導電性のネサ膜（SnO2膜）１５を被着形成した
ものであり、このネサ膜１５を電極として図中上
方約５mm程度の対向する位置に、たとえば金網状
電極１６を配設し、これらのネサ膜１５の電極と
金網状電極１６との間に直流電源１８を挿入接続
している。そして、これらの電極間にたとえば約
2kV程度の直流電圧を印加して電界を形成し、上
記コロイド液をスプレーノズル１７を介して、こ
の電界が形成された空間に雰霧する。ここで第２
図においては、上記金網状電極１６の外側にスプ
レーノズル１７の噴出口を配しているが、金網状
電極１６とネサ膜電極１５との間に上記噴出口を
配してもよい。
このようにしてスプレーノズル１７から噴出さ
れた上記コロイド液は、トリクロルエチレンの雰
霧時の気化熱により分散粒子であるLiNbO3粉末
粒子が冷却され、また、基板１３のネサ膜１５上
に到達したときも、加熱台１１の加熱によりトリ
クロルエチレンが蒸発して気化熱が奪われ、冷却
される。すなわち、加熱台１１は、たとえば約
200℃に加熱してトリクロルエチレンを蒸発させ
るために設けられるものであり、LiNbO3粉末粒
子は常に降温変化を受ける。この降温時に、前述
した焦電効果により各LiNbO3粉末粒子に電気双
極子が表われ、上記電界によつて焦電軸が極性を
含めて配向（極性配向）されながら、基板１３の
ネサ膜１５上に積層される。
れた上記コロイド液は、トリクロルエチレンの雰
霧時の気化熱により分散粒子であるLiNbO3粉末
粒子が冷却され、また、基板１３のネサ膜１５上
に到達したときも、加熱台１１の加熱によりトリ
クロルエチレンが蒸発して気化熱が奪われ、冷却
される。すなわち、加熱台１１は、たとえば約
200℃に加熱してトリクロルエチレンを蒸発させ
るために設けられるものであり、LiNbO3粉末粒
子は常に降温変化を受ける。この降温時に、前述
した焦電効果により各LiNbO3粉末粒子に電気双
極子が表われ、上記電界によつて焦電軸が極性を
含めて配向（極性配向）されながら、基板１３の
ネサ膜１５上に積層される。
このようにして、極性配向されながら積層した
粒子層の厚さが約0.2mmとなつた時点で雰霧を停
止し、基板１３を冷却して取出し、その後、たと
えば電気炉を用いて約300℃まで加熱し、上記パ
ラフインを蒸発あるいは分解により取除く。必要
があれば、基板としてたとえば白金板等の耐熱性
のものを用いて、更に高温で焼成して、焼結体と
することも可能である。
粒子層の厚さが約0.2mmとなつた時点で雰霧を停
止し、基板１３を冷却して取出し、その後、たと
えば電気炉を用いて約300℃まで加熱し、上記パ
ラフインを蒸発あるいは分解により取除く。必要
があれば、基板としてたとえば白金板等の耐熱性
のものを用いて、更に高温で焼成して、焼結体と
することも可能である。
次に、第３図は、このようにして得られた多結
晶焦電体２１の焦電効果を試験するための装置の
一例を示している。この第３図において、白熱電
球や赤外線ランプ等の光源２３からの光を、レン
ズ２４で集束して焦電体２１の表面の一点Ｑに照
射することにより、この点Ｑの温度を高めてい
る。そして、レンズ２４と焦電体２１との間に、
開口窓２６を有する回転円板２５を光シヤツター
として配設し、この回転円板２５を軸２７の回り
に回転駆動することにより、上記点Ｑへの光を照
射、遮断制御して温度変化を与えている。多結晶
焦電体２１の上記点Ｑには、たとえば銀ペースト
付着等により約２mm径の電極２２を設け、この電
極２２をリード線等を介して高感度電流計２８の
一端に電気的に接続している。また、多結晶焦電
体２１の裏面側のたとえばネサ膜１５からもリー
ド線を引き出し、高感度電流計２８の他端に電気
的に接続している。
晶焦電体２１の焦電効果を試験するための装置の
一例を示している。この第３図において、白熱電
球や赤外線ランプ等の光源２３からの光を、レン
ズ２４で集束して焦電体２１の表面の一点Ｑに照
射することにより、この点Ｑの温度を高めてい
る。そして、レンズ２４と焦電体２１との間に、
開口窓２６を有する回転円板２５を光シヤツター
として配設し、この回転円板２５を軸２７の回り
に回転駆動することにより、上記点Ｑへの光を照
射、遮断制御して温度変化を与えている。多結晶
焦電体２１の上記点Ｑには、たとえば銀ペースト
付着等により約２mm径の電極２２を設け、この電
極２２をリード線等を介して高感度電流計２８の
一端に電気的に接続している。また、多結晶焦電
体２１の裏面側のたとえばネサ膜１５からもリー
ド線を引き出し、高感度電流計２８の他端に電気
的に接続している。
このような試験装置における回転円板２５を回
転駆動したときの高感度電流計２８から得られる
電流は、たとえば第４図のようになる。この第４
図において、光源２３からの光が開口窓２６を介
して上記点Ｑに照射される時間TONが昇温状態
に、上記光が円板２５で断される時間TOFFが降温
状態にそれぞれ対応し、焦電効果が得られている
ことが明らかである。
転駆動したときの高感度電流計２８から得られる
電流は、たとえば第４図のようになる。この第４
図において、光源２３からの光が開口窓２６を介
して上記点Ｑに照射される時間TONが昇温状態
に、上記光が円板２５で断される時間TOFFが降温
状態にそれぞれ対応し、焦電効果が得られている
ことが明らかである。
この実施例における焦電軸の配向は、次のよう
な作用によるものと考えられる。すなわち、コロ
イド液の雰霧粒は、雰霧された時点で多数の
LiNbO3結晶粒子を含むが、その後のトリクロル
エチレンの蒸発による気化熱で急冷されるため
に、焦電効果により、上記計晶粒子は液粒の中で
それぞれ焦電軸に対応した電気双極子を持つ。こ
れが印加電界のもとで配向するとともに、トリク
ロルエチレン液は蒸発して、各雰霧粒は配向した
LiNbO3粒子から成る２次粒子となつて、基板電
極上に積層するものである。
な作用によるものと考えられる。すなわち、コロ
イド液の雰霧粒は、雰霧された時点で多数の
LiNbO3結晶粒子を含むが、その後のトリクロル
エチレンの蒸発による気化熱で急冷されるため
に、焦電効果により、上記計晶粒子は液粒の中で
それぞれ焦電軸に対応した電気双極子を持つ。こ
れが印加電界のもとで配向するとともに、トリク
ロルエチレン液は蒸発して、各雰霧粒は配向した
LiNbO3粒子から成る２次粒子となつて、基板電
極上に積層するものである。
次に、本発明の第２の実施例は、ガラス物質を
バインダーとした複合焦電体を製造する方法の一
具体例である。
バインダーとした複合焦電体を製造する方法の一
具体例である。
すなわち、上記第１の実施例では、雰霧法を用
いて多結晶焦電体を基板電極上に得ているが、未
焼結の状態では結晶粒子間や粒子と基板との間の
結合力が弱い、しかも、焦電性結晶粒子が酸化物
の場合等では、焼結に必要な焼成温度がかなり高
く、使用する基板電極材料として高耐熱性等の制
約を受け、安価な材料（ガラス板等）を使用でき
ない。また、焼結前の多結晶焦電体のすき間に有
機物質を含浸させる等の方法により、複合焦電体
を得ることもできるが、この場合には、焦電体自
体の耐熱性に難がある。
いて多結晶焦電体を基板電極上に得ているが、未
焼結の状態では結晶粒子間や粒子と基板との間の
結合力が弱い、しかも、焦電性結晶粒子が酸化物
の場合等では、焼結に必要な焼成温度がかなり高
く、使用する基板電極材料として高耐熱性等の制
約を受け、安価な材料（ガラス板等）を使用でき
ない。また、焼結前の多結晶焦電体のすき間に有
機物質を含浸させる等の方法により、複合焦電体
を得ることもできるが、この場合には、焦電体自
体の耐熱性に難がある。
そこで、本発明の第２の実施例として、比較的
低融点のガラス材料を上記コロイド液中に予め分
散した例について説明する。
低融点のガラス材料を上記コロイド液中に予め分
散した例について説明する。
すなわち、バインダーとなるガラス材料とし
て、比較的低融点のたとえばソルダーガラスの粉
末を用い、前述した第１の実施例のLiNbO3粉末
の場合と同様に、乳鉢で粉砕した後、エタノール
中で沈降分離して約1μｍ径以下の粉末とし、シ
ランカツプリング剤を用いて表面親油性化処理を
施し、遠心分離機を用いて粉末を回収し、さらに
この粉末をトルエンで十分に洗浄した型、熱風乾
燥機で乾燥する。このようにして得られた1μｍ
径以下の親油性表面を持つソルダーガラス粉末
を、前記LiNbO3粉末に対して約10重量％の割合
で混合し、この混合物をトリクロルエチレン中に
超音波を加えながら十分に分散してコロイド液と
する。このコロイド液を対向電極間に雰霧して、
ほぼ一様な温度変化を与えながら焦電性結晶粒子
を基板電極上に積層する。これは、前述した第１
の実施例と同様であるから説明を省略する。そし
て、電極板上に積層された焦電軸が配向した粒子
層を、たとえば電気炉を用いて約480℃に加熱処
理すると、上記バインダーとしてのソルダーガラ
スによつて、LiNbO3粒子が電極基板上にガラス
融着される。このようにして得られた複合焦電体
は、耐熱性に優れ、また焼結工程までの高温加熱
処理の必要がないため、電極として用いたネサガ
ラス基板をそのまま焦電体基板として使用するこ
とができる。
て、比較的低融点のたとえばソルダーガラスの粉
末を用い、前述した第１の実施例のLiNbO3粉末
の場合と同様に、乳鉢で粉砕した後、エタノール
中で沈降分離して約1μｍ径以下の粉末とし、シ
ランカツプリング剤を用いて表面親油性化処理を
施し、遠心分離機を用いて粉末を回収し、さらに
この粉末をトルエンで十分に洗浄した型、熱風乾
燥機で乾燥する。このようにして得られた1μｍ
径以下の親油性表面を持つソルダーガラス粉末
を、前記LiNbO3粉末に対して約10重量％の割合
で混合し、この混合物をトリクロルエチレン中に
超音波を加えながら十分に分散してコロイド液と
する。このコロイド液を対向電極間に雰霧して、
ほぼ一様な温度変化を与えながら焦電性結晶粒子
を基板電極上に積層する。これは、前述した第１
の実施例と同様であるから説明を省略する。そし
て、電極板上に積層された焦電軸が配向した粒子
層を、たとえば電気炉を用いて約480℃に加熱処
理すると、上記バインダーとしてのソルダーガラ
スによつて、LiNbO3粒子が電極基板上にガラス
融着される。このようにして得られた複合焦電体
は、耐熱性に優れ、また焼結工程までの高温加熱
処理の必要がないため、電極として用いたネサガ
ラス基板をそのまま焦電体基板として使用するこ
とができる。
次に、上記第１、第２の実施例においては、コ
ロイド液の雰霧のためにスプレイノズルを用いた
が、この代りに超音波による雰霧装置（いわゆる
加湿器）を用いてもよく、この超音波雰霧装置を
用いた場合には、長時間の安定な雰霧が可能とな
つて、さらに均質性の良好な極性配向された
LiNbO3粒子層を得ることができる。
ロイド液の雰霧のためにスプレイノズルを用いた
が、この代りに超音波による雰霧装置（いわゆる
加湿器）を用いてもよく、この超音波雰霧装置を
用いた場合には、長時間の安定な雰霧が可能とな
つて、さらに均質性の良好な極性配向された
LiNbO3粒子層を得ることができる。
また、粒子に与える温度変化としては、気化熱
による降温変化の代わりに、昇温変化を与えても
よく、たとえば上記加熱台により気化熱による冷
却に勝る加熱を行なつたり、雰霧されて電極面に
向う上記結晶粒子を、該粒子が吸収し易い波長の
の光、マイクロ波等の電磁輻射によつて直接的に
加熱すればよい。この場合には、上記吸収波長に
応じた着色等の表面処理を上記結晶粒子に対して
予め施すことが好ましい。このようにすると、雰
霧された後に電極面に近づこうとしている粒子
は、いずれもが一様な温度変化を受け、前述した
焦電効果により焦電極性に対応した電気双極子を
持つことになるため、上記電界下で極性配向しな
がら電極面に付着沈積する。この沈積した粒子層
を乾燥することにより、極性配向した焦電結晶粒
子層、すなわち多結晶焦電体が得られる。必要が
あれば、これを焼成してもよく、また、複合焦電
体を得ることも容易である。
による降温変化の代わりに、昇温変化を与えても
よく、たとえば上記加熱台により気化熱による冷
却に勝る加熱を行なつたり、雰霧されて電極面に
向う上記結晶粒子を、該粒子が吸収し易い波長の
の光、マイクロ波等の電磁輻射によつて直接的に
加熱すればよい。この場合には、上記吸収波長に
応じた着色等の表面処理を上記結晶粒子に対して
予め施すことが好ましい。このようにすると、雰
霧された後に電極面に近づこうとしている粒子
は、いずれもが一様な温度変化を受け、前述した
焦電効果により焦電極性に対応した電気双極子を
持つことになるため、上記電界下で極性配向しな
がら電極面に付着沈積する。この沈積した粒子層
を乾燥することにより、極性配向した焦電結晶粒
子層、すなわち多結晶焦電体が得られる。必要が
あれば、これを焼成してもよく、また、複合焦電
体を得ることも容易である。
したがつて、本発明によれば、自発分極Psの反
転（スイツチング）が困難あるいは不可能な焦電
性材料を用いることができるのみならず、Psの反
転が可能な強誘電性材料を用いる場合でも個々の
焦電軸の方向がほぼ完全に一致するため、優れた
特性の多結晶焦電体や複合焦電体を容易に得るこ
とができる。
転（スイツチング）が困難あるいは不可能な焦電
性材料を用いることができるのみならず、Psの反
転が可能な強誘電性材料を用いる場合でも個々の
焦電軸の方向がほぼ完全に一致するため、優れた
特性の多結晶焦電体や複合焦電体を容易に得るこ
とができる。
第１図Ａ，Ｂは焦電効果を説明するための模式
的な説明図、第２図は本発明の第１の実施例を説
明するための断面図、第３図は焦電体の試験装置
の一例を示す概略断面図、第４図は第３図の装置
により得られる電流信号の一例を示すタイムチヤ
ートである。 １……焦電体結晶粒子、１３……基板、１５…
…ネサ膜、１６……金網状電極、１７……スプレ
ーノズル、１８……直流電源。
的な説明図、第２図は本発明の第１の実施例を説
明するための断面図、第３図は焦電体の試験装置
の一例を示す概略断面図、第４図は第３図の装置
により得られる電流信号の一例を示すタイムチヤ
ートである。 １……焦電体結晶粒子、１３……基板、１５…
…ネサ膜、１６……金網状電極、１７……スプレ
ーノズル、１８……直流電源。
Claims (1)
- １ 焦電性結晶粒子を分散した分散液を電界が形
成された空間に雰霧することにより該焦電性結晶
粒子を基板上に積層する際に、この積層前に上記
焦電性結晶粒子に温度変化を与えることにより、
焦電軸の配向した焦電性結晶粒子層を得ることを
特徴とする焦電体の製造方法。
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US95262A US2112571A (en) | 1936-08-10 | 1936-08-10 | Paper container |
| JP56117806A JPS5821314A (ja) | 1981-07-29 | 1981-07-29 | 焦電体の製造方法 |
| EP82902210A EP0083667B1 (en) | 1981-07-27 | 1982-07-27 | Method of manufacturing a pyroelectric unit |
| NL8220244A NL8220244A (nl) | 1981-07-27 | 1982-07-27 | Werkwijze ter bereiding van een pyroelektrisch materiaal. |
| GB08306410A GB2112571B (en) | 1981-07-27 | 1982-07-27 | Method of manufacturing a pyroelectric unit |
| PCT/JP1982/000290 WO1983000404A1 (fr) | 1981-07-27 | 1982-07-27 | Procede de fabrication d'une unite pyroelectrique |
| DE823248885T DE3248885A1 (de) | 1981-07-29 | 1982-07-27 | Verfahren zur herstellung eines pyroelektrischen materials |
| US06/478,556 US4500397A (en) | 1981-07-27 | 1982-07-27 | Method for the preparation of a pyroelectric material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56117806A JPS5821314A (ja) | 1981-07-29 | 1981-07-29 | 焦電体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5821314A JPS5821314A (ja) | 1983-02-08 |
| JPH0346988B2 true JPH0346988B2 (ja) | 1991-07-17 |
Family
ID=14720731
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56117806A Granted JPS5821314A (ja) | 1936-08-10 | 1981-07-29 | 焦電体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5821314A (ja) |
-
1981
- 1981-07-29 JP JP56117806A patent/JPS5821314A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5821314A (ja) | 1983-02-08 |
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