JPS6335497A - 強誘電体単結晶の単一分域化方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はリチウムニオベート（以下ＬｉＮｂ０゜と記す
）またはりチウムタンタレート（以下ＬｉＴａｇ、と記
す）等の強誘電体単結晶の単一分域化方法に関するもの
である。

（従来の技術） 従来例えばＬ　ｉ　Ｎ　ｂ　０３単結晶を２例えば２軸
引上げ後車−分域化するには、第２図のようにして行う
。すなわち上下に電極１を設けた容器２内に所定の電気
抵抗率を有する結晶粉末３を介してＬｉＮｂＯ５単結晶
４を封入し、所定の温度に加熱してリード線５を介して
電源６により所定の電圧を印加する。この場合のＬ　ｉ
　Ｎ　ｂ　Ｏ３単結晶の加熱曲線および電圧印加曲線を
、第３図に各々実線および破線で示す。一般的に単結晶
の温度上昇は１００″Ｃ／時間前後９時刻ｔ０から時刻
ｔ２までの保持温度はキューリー温度Ｔｃより僅かに高
い１１５０〜１２００°Ｃ２温度降下は１００″Ｃ／時
間前後である。そして一定温度に保持を開始する時刻ｔ
０から３０分後の１．の時刻において電圧ＩＶ／ｃｍを
印加し、更に３０分後ｔ２から温度を降下させ＋　　ｔ
ｌから１５時間後（、で電圧の印加を解除する。以上の
操作によってＬｉＮｂ０ｚ単結晶の単一分域化が終了す
るのである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記方法によって単一分域化したＬｉ　Ｎ　ｂ　Ｏ：１
単結晶には、上記分域化を終了した時点で単結晶のクラ
ンクを生じていることがある。これらのクラ、りは、生
産コストを上昇させるのみならず。

単結晶の品質特性を著しく低下させるため、極力減少さ
せなければならない。上記問題点を解決するために３例
えば第４図に示すような方法がある（特開昭５８−１１
５０９６号公報参照）。第４図は前記第３図と対応する
図であり、上記単結晶に所定の電圧を印加するに当たり
１時間に対して傾斜を与えるように緩やかに印加する方
法である。すなわち前記第３図に示すような急峻な電圧
印加によるクランク発生を防止する目的でなされたもの
である。しかしながらこの方法によってもなお単結晶の
クラック発生を完全に防止することができないという問
題点がある。

本発明は上記従来の方法に存在する問題点を解消し、ク
ラックの発生を完全に防止し得る強誘電体単結晶の単一
分域化方法を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

上記従来の問題点解決のために１本発明では。

Ａ０強誘電体単結晶の両端若しくは両端近傍に電界印加
のための電極を設け、前記単結晶をキューリー温度近傍
の温度に加熱すると共に、この　　　一温度において前
記単結晶に所定の電界を印加する工程を含む強誘電体単
結晶の単一分域化方法において。

Ｂ、前記単結晶が前記キューリー温度近傍の温度に到達
する前に前記所定の電界の３〜１５％の電界を印加する
。

Ｃ０前記単結晶が前記キューリー温度近傍の温度に到達
後単結晶への印加電界を前記所定の電界まで漸増させる
。

という技術的手段を採用したのである。

本発明において、所定の電界の３〜１５％の電界を予め
印加するのであるが、前記単結晶に当初から所定の電界
を印加すると強誘電体特有の電界印加によって発生する
歪の量が大きいためクラックを発生するので不都合であ
る。而して強誘電体単結晶は、キューリー温度以上にお
いて強誘電性を消失し、電界の印加により、電極反転若
しくは単一分域化が可能になるのである。しかしながら
上記単一分域化は単結晶の温度がキューリー温度に到達
したとしても、単結晶内で一斉に開始されることはなく
、若干の時間を必要とする。すなわち単結晶内において
単一分域化し易い領域においては、むしろキューリー温
度到達前においても単一分域化が比較的早く進行し、一
方単一分域化が困難な領域においては、キューリー温度
に到達後においても比較的上記分域化の進行が遅いため
であると推察される。更には上記単一分域化し易い領域
の一部は、単結晶の温度がキューリー温度に到達する前
においても、電極反転若しくは単一分域化が可能な状態
となっていると推定できる。従って所定の電界より若干
低い値の電界、好ましくは所定の電界の強さの３〜１５
％の強さの電界を印加することにより、上記単一分域化
容易な領域の単一分域化を進行させ得るのである。上記
電界の強さが所定の電界の強さの３％未満では、単結晶
のキューリー温度到達前における前記単一分域化を開始
する作用が不充分である。一方１５％を越える強さの電
界を印加することは、単結晶の表面および内部が不均質
であることに起因し１局部的に高電界を印加することと
なり、クランクを発生させるため不都合で゛ある。

〔作用〕 上記のような電界の印加により、単結晶の温度がキュー
リー温度に到達する前においても、単一分域化容易領域
から単一分域化を進行させることができるから、単結晶
内部および表面における歪の発生を防止し、クラックの
発生を回避することができる。また単−分域化処理前の
不均質かつ不安定な単結晶内部に、不本意な局部的高電
界を誘起する不都合を回避する作用がある。

〔実施例１〕 第１図は本発明の実施例におけるＬｉＮｂ０゜単結晶の
加熱曲線および電圧印加曲線を示す図であり、前記第３
図および第４図と同様に、前者を実線で、後者を破線に
て各々示しである。２軸引上げにより直径９０ｎ＋＋＋
＋長さ１００ｍｍに育成したＬｉＮｂｏ、単結晶４を第
２図に示すように容器２内に封入し、電気炉（図示せず
）内に装入して。

８０”Ｃ／時間の割合で加熱する。単結晶の温度が４０
°Ｃに到達した時点において、前記第２図に示す電源６
により１■の電圧を印加する。次に単結晶の温度が１１
５０°Ｃの保持温度に到達した時刻ｔ０から２０■／時
間の割合で印加電圧を漸次上昇させて２時刻ｔｌから１
５〜２０Ｖの所定電圧に保持する。そしてこの電圧に保
持開始１５０分後の時刻ｔ２から単結晶の温度を降下さ
せ９時刻Ｌ１から１２〜１５時間後の時刻ｔ３において
電圧の印加を解除し、ｌ、　ｉ　Ｎ　ｂ　Ｏ３単結晶の
単一分域化処理を終了する。以上のようにして８０個の
単一分域化処理を行ったところクランクの発生は２個で
あった。

〔実施例２〕 実施例１と同様に直径６０１長さ１００ｍｍのし１Ｔａ
０３単結晶の２軸方向に第２図に示すような電極ｌを配
設し、第１図に示すような曲線によって加熱および電圧
印加を行った。すなわち、まずＬｉＴａＯ３単結晶を８
０°Ｃ／時間の割合で加熱し、４０°Ｃに到達した時点
からｌＯ■の電圧を印加する。次に単結晶の温度が７５
０°Ｃの保持温度に到達した時刻ｔ０から２００　Ｖ／
待時間割合で印加電圧を漸増させて９時刻１．から２０
０■の所定電圧に保持する。而してこの電圧に保持開始
３００分後の時刻ｔ２から単結晶の温度を降下させ９時
刻ｔ１から１２〜１５時間後の時刻ｔ３において電圧の
印加を解除し、ＬｉＴａＯ５単結晶の単一分域化処理を
終了する。以上のようにして、５５個の単一分域化処理
を行ったところ。

クラックの発生は１個に留まった。

本実施例においては、ｌ、１Ｎｂｏ：＋単結晶およびＬ
　ｉ　Ｔ　ａ　Ｏ３単結晶の例について記述したが。

上記以外の他の強誘電体単結晶についても作用は同様で
ある。また引上軸と単一分域化方向が同一であるものに
限定せず、異なるものについても上記と同様に適用でき
ることは勿論である。更にまた所定の電圧若しくは電界
より低い値の電圧若しくは電界を印加する単結晶の温度
は、単結晶の種類１面方位、形状２寸法等を勘案して定
めるべきであるが、大略キューリー温度Ｔｃの８５〜１
５０％の範囲で選定するのが好ましい。

〔発明の効果〕

本発明は以上記述のような構成および作用であるから１
強誘電体単結晶の単一分域化処理において、所定の電界
より低い値の電界を予め印加することにより、単一分域
化を円滑に進行させることができ、単結晶の表面若しく
は内部におけるクラックの発生を大幅に減少させ得ると
いう効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例における温度および電圧と時間
との関係を示す図、第２図は強誘電体単結晶の単一分域
化処理状態の説明図、第３図および第４図は各々従来方
法における温度および電圧と時間との関係を示す図であ
る。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）強誘電体単結晶の両端若しくは両端近傍に電界印
   加のための電極を設け、前記単結晶をキューリー温度近
   傍の温度に加熱すると共に、この温度において前記単結
   晶に所定の電界を印加する工程を含む強誘電体単結晶の
   単一分域化方法において、前記単結晶が前記キューリー
   温度近傍の温度に到達する前に前記所定の電界の３〜１
   ５％の電界を印加すると共に、前記単結晶が前記キュー
   リー温度近傍の温度に到達後単結晶への印加電界を前記
   所定の電界まで漸増させることを特徴とする強誘電体単
   結晶の単一分域化方法。
2. （２）強誘電体がリチウムニオベート（ＬｉＮｂＯ＿３
   ）またはリチウムタンタレート（ＬｉＴａＯ＿３）であ
   る特許請求の範囲第１項記載の強誘電体単結晶の単一分
   域化方法。