(57)【要約】【課題】圧電材料の圧電性の大きさの程度を評価する圧電材料の評価方法に関し、分極処理前の段階でも、圧電性の大きさの程度を把握することができる圧電材料の評価方法を提供する。【解決手段】圧電材料の厚み方向に伝搬する縦波が該圧電材料を伝搬する際の縦波速度を取得する縦波速度取得ステップと、前記圧電材料の厚み方向に伝搬する横波が該圧電材料を伝搬する際の横波速度を取得する横波速度取得ステップと、前記縦波速度と前記横波速度との比率を算出する比率算出ステップと、前記比率から前記圧電材料の圧電性の大きさの程度を評価する評価ステップとを有する。【選択図】図９
2014055900.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電材料の厚み方向に伝搬する縦波が該圧電材料を伝搬する際の縦波速度を取得する縦波速度取得ステップと、
前記圧電材料の厚み方向に伝搬する横波が該圧電材料を伝搬する際の横波速度を取得する横波速度取得ステップと、
前記縦波速度と前記横波速度との比率を算出する比率算出ステップと、
前記比率から前記圧電材料の圧電性の大きさの程度を評価する評価ステップとを有することを特徴とする圧電材料の評価方法。
【請求項２】
前記圧電材料は、未分極の圧電材料であることを特徴とする請求項１記載の圧電材料の評価方法。
【請求項３】
前記縦波速度取得ステップが、１０ＭＨｚ以上５０ＭＨｚ以下の周波数をもつ縦波の速度を取得するステップであり、
前記横波速度取得ステップが、１０ＭＨｚ以上５０ＭＨｚ以下の周波数をもつ横波の速度を取得するステップであることを特徴とする請求項１又は２記載の圧電材料の評価方法。
【請求項４】
前記評価ステップが、前記比率と圧電性の関係を表す検量線を用いて評価するステップであることを特徴とする請求項１から３のうちいずれか１項記載の圧電材料の評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電材料の圧電性の大きさの程度を評価する圧電材料の評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、センサーやアクチュエータとして、加えられた
1347517614246_0
を電圧（電荷）に相互変換する圧電材料が広く利用されている。この圧電材料として、これまでは、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）が広く使用されている。しかしながら、近年、チタン酸ジルコン酸鉛等の鉛を含む材料は、人体に対して悪影響を与えるとして規制の対象になり、非鉛系圧電材料の研究開発が盛んに行われている。
【０００３】
圧電材料の研究開発においては、材料円板の径方向振動モードでの電気機械結合係数（ｋｐ）や圧電歪定数（ｄ３３）等の圧電性の大きさの程度が評価され、種々の評価方法が提案されている（例えば、特許文献１等参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３４３０３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、圧電材料を得るためには、直流電界下で分極処理（ＤＣ分極）を施し、内部の自発分極の向きに方向性を与え、残留分極を保持させる必要がある。しかしながら、分極処理は、一定の温度下（６０℃〜２００℃）、材料に直流高電圧をある程度の時間（例えば、３０分間）、印加し続けなければならず、研究開発においては手間がかかる処理である。また、工場で圧電材料を大量生産するにあたり、分極処理前の段階で、圧電性の大きさの程度を把握することができれば、品質管理の上で極めて有益である。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑み、分極処理前の段階でも、圧電性の大きさの程度を把握することができる圧電材料の評価方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を解決する本発明の圧電材料の評価方法は、圧電材料の厚み方向に伝搬する縦波が該圧電材料を伝搬する際の縦波速度を取得する縦波速度取得ステップと、
前記圧電材料の厚み方向に伝搬する横波が該圧電材料を伝搬する際の横波速度を取得する横波速度取得ステップと、
前記縦波速度と前記横波速度との比率を算出する比率算出ステップと、
前記比率から前記圧電材料の圧電性の大きさの程度を評価する評価ステップとを有することを特徴とする。
【０００８】
ここにいう圧電材料には、例えば、圧電セラミックスや圧電単結晶等が含まれる。また、圧電性の大きさの程度を表すファクターとしては例えば、圧電セラミック円板の径方向振動モードでの電気機械結合係数（ｋｐ）や圧電歪定数（ｄ３３）等があげられる。
【０００９】
本発明の圧電材料の評価方法では、圧電性の大きさの程度を表すファクターは、圧電材料のＤＣ分極後のものから得た値を用いる。したがって、未分極の圧電材料の圧電性の大きさの程度を評価する場合には、その圧電材料をＤＣ分極させたものの検量線等の基準を用いて評価することになる。一方、未分極の圧電材料を分極させると、上記基準から求めた圧電性の大きさの程度を表すファクターと非常に近い値になることを本願発明者は鋭意研究の結果、突き止めた。このため、本発明の圧電材料の評価方法によれば、分極処理前の段階でも、圧電性の大きさの程度を把握することができる。
【００１０】
なお、本発明の圧電材料の評価方法は、分極後の圧電材料にも適用することができる。また、前記縦波速度取得ステップと前記横波速度取得ステップの実施の順番はどちらが先であってもよく、あるいは同時に実施してもよい。
【００１１】
また、本発明の圧電材料の評価方法において、前記圧電材料は、未分極や飽和分極していない（分極の状態が低程度や中程度である）圧電材料であってもよい。
【００１２】
また、本発明の圧電材料の評価方法において、前記縦波速度取得ステップが、１０ＭＨｚ以上５０ＭＨｚ以下の周波数をもつ縦波の速度を取得するステップであり、
前記横波速度取得ステップが、１０ＭＨｚ以上５０ＭＨｚ以下の周波数をもつ横波の速度を取得するステップであってもよい。
【００１３】
前記縦波速度取得ステップにおいても前記横波速度取得ステップにおいても、使用する周波数が１０ＭＨｚ未満であると、伝搬距離を１０ｍｍ以上と長くしなければならず、厚みが１ｍｍ程度と薄い材料の計測が困難になる。一方、５０ＭＨｚを越えると、波が減衰してしまい、正しい速度が得られにくくなる。
【００１４】
なお、前記縦波速度取得ステップにおいて使用する周波数と、前記横波速度取得ステップにおいて使用する周波数は、同じであってもよいし、前者の方が後者よりも高くてもよいし、反対に低くてもよい。すなわち、両者を異ならせてもよい。
【００１５】
さらに、本発明の圧電材料の評価方法において、前記評価ステップが、前記比率と圧電性の関係を表す検量線を用いて評価するステップであってもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の圧電材料の評価方法によれば、分極処理前の段階でも、圧電性の大きさの程度を把握することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】鉛系および非鉛系を含めた典型的な圧電材料の組成を示す図である。
【図２】図１に示す各組成の圧電材料の分極条件を示す図である。
【図３】分極処理前後の図１に示す圧電材料における誘電・圧電特性を示した図である。
【図４】超音波発振器を用いた計測の様子を示す概略図である。
【図５】分極前後の図１に示す圧電材料を伝搬する際の、縦波速度（ＶＬ）と横波速度（Ｖｓ）、ならびに分極前後の図１に示す圧電材料のヤング率（Ｅ）とポアソン比（σ）を示した図である。
【図６】（ａ）は分極後の圧電材料を伝搬する際の縦波速度（ＶＬ）と電気機械結合係数（ｋｐ）との関係を表すグラフであり、（ｂ）は分極後の圧電材料を伝搬する際の横波速度（ＶＳ）と電気機械結合係数（ｋｐ）との関係を表すグラフである。
【図７】（ａ）は分極後の圧電材料のヤング率（Ｅ）と電気機械結合係数（ｋｐ）との関係を表すグラフであり、（ｂ）は分極後の圧電材料のポアソン比（σ）と電気機械結合係数（ｋｐ）との関係を表すグラフである。
【図８】（ａ）は分極後の圧電材料の縦波速度と横波速度の比と、電気機械結合係数（ｋｐ）との関係を表すグラフであり、（ｂ）は分極前の圧電材料の縦波速度と横波速度の比と、電気機械結合係数（ｋｐ）との関係を推定したグラフである。
【図９】図８（ｂ）に示すグラフに、図８（ａ）に示す実線の直線を書き込んだものである。
【図１０】（ａ）は、分極後の圧電材料の縦波速度と横波速度の比と、圧電歪定数（ｄ３３）との関係を表すグラフであり、（ｂ）は、分極前の圧電材料の縦波速度と横波速度の比と、圧電歪定数（ｄ３３）との関係を推定したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１９】
図１は、鉛系および非鉛系を含めた典型的な圧電材料の組成を示す図である。
【００２０】
図１には、分極反転電界である抗電界の低いチタン酸ジルコン酸鉛系の圧電材料（ｓｏｆｔ  ＰＺＴ）、抗電界の高いチタン酸ジルコン酸鉛系の圧電材料（ｈａｒｄ  ＰＺＴ）、ニオブ酸アルカリをジルコン酸ストロンチウムで少量置換した系の圧電材料（ＳＺ）、チタン酸アルカリビスマス（ＮＢＴ−ＫＢＴ）系の圧電材料（ＫＢＴ）、チタン酸アルカリ（ナトリウム）ビスマス（ＮＢＴ）をチタン酸バリウム（ＢＴ）で一部置換した系の圧電材料（ＢＴ）、チタン酸鉛系の圧電材料（ＰｂＴｉＯ３）が示されている。これらの圧電材料のうち、ＳＺ、ＫＢＴ、ＢＴが非鉛系圧電材料になる。
【００２１】
圧電素子となる圧電材料は、研究開発段階では、直径１５ｍｍ弱、厚さ０．５ｍｍ〜１．５ｍｍ程度の円板状の形状で焼成されることが多い。焼成された圧電材料は分極処理を施すことで圧電性能が付与される。
【００２２】
図２は、図１に示す各組成の圧電材料の分極条件を示す図である。
【００２３】
分極処理では、圧電材料を高温度の絶縁オイルの中で直流高電圧を所定時間印加し続け、内部の自発分極の向きに方向性を与え、残留分極を持たせる。図２には、印加する直流高電圧の電界強度（Ｖ／ｍｍ）、ならびに分極に必要な、直流高電圧印加時間（分極時間（分））および分極温度（℃）が示されている。
【００２４】
図３は、分極処理前後の図１に示す圧電材料における誘電・圧電特性を示した図である。
【００２５】
この図３には、分極処理前後の比誘電率（εｒ）が示されている。また、飽和分極処理後の電気機械結合係数（ｋｐ（％））、圧電歪定数（ｄ３３（μＣ／Ｎ））、周波数定数（ｆｃｐ（Ｈｚ・ｍ））も示されている。なお、圧電歪定数は、圧電ｄ定数とも呼ばれる。
【００２６】
電気機械結合係数（ｋｐ）は、電気的と機械的との相互変換能力を表す係数であり、生じた機械的エネルギと与えた電気的エネルギ、あるいは反対に、生じた電気的エネルギと与えた機械的エネルギの比の平方根で定義される圧電性の大きさの程度を表すファクターの一つである。図３に示す電気機械結合係数（ｋｐ）は、社団法人日本電子材料工業会標準規格ＥＭＡＳ−６１００に準拠して求めた値である。
【００２７】
圧電歪定数（ｄ３３）は、材料の厚さ方向を３軸にとって、電極に発生した電荷（Ｐ）と厚さ方向に加えた応力（Ｔ）との係数（Ｐ／Ｔ）であって、これもまた圧電性の大きさの程度を表すファクターの一つである。なお、ここでの圧電歪定数（ｄ３３）は、いわゆる３３方向の応力当たりの発生電荷量の割合、すなわち電極面に垂直な厚み方向に分極されたものから発生する電荷を表すものであるが、他の方向、例えば、３１方向（電極面にそった分極方向とは垂直な方向）の電界当たりの機械的変位割合を表す圧電歪定数（ｄ３１）や、３２方向の電界当たりの機械的変位割合を表す圧電歪定数（ｄ３２）等であってもよい。
【００２８】
なお、これらの電気機械結合係数（ｋｐ）や圧電歪定数（ｄ３３）は、分極前では残留分極が存在しないため取得できないファクターである。
【００２９】
周波数定数（ｆｃｐ）は、圧電材料を伝搬する際の縦波速度（ＶＬ）の１／２に相当する圧電性の大きさの程度を表すファクターの一つで、共振周波数と直径の大きさを乗じて求められる。
【００３０】
なお、この他、圧電性の大きさの程度を表すファクターとしては、圧電ｇ定数（ｇ（Ｖ・ｍ／Ｎ））、圧電ｈ定数（ｈ（Ｖ／ｍ））、機械的品質係数（Ｑｍ）、ヤング率（Ｅ（Ｎ／ｍ２））、ポアソン比（σ）等があげられる。
【００３１】
本実施形態では、圧電材料を伝搬する際の、縦波速度（ＶＬ）および横波速度（Ｖｓ）を、分極前後で求める。
【００３２】
ここでの計測には、周波数３０ＭＨｚの縦波、および２０ＭＨｚの横波を発振可能な超音波発振器（オリンパス株式会社製３５ＤＬ）を用いる。計測した圧電材料の形状は、直径１５ｍｍ弱、厚さ０．５ｍｍ〜１．５ｍｍ程度の円板状である。
【００３３】
図４は、超音波発振器を用いた計測の様子を示す概略図である。
【００３４】
図４に示す圧電材料１０は、未分極のものであるが、分極後は、上下の端面１１，１２がそれぞれ電極になる。上記超音波発振器のプローブＰは直径１０ｍｍで高さ１５ｍｍ程度の小型のものである。厚み方向に振幅を有する縦波の周波数は３０ＭＨｚであり、プローブＰを圧電材料１０の上の端面１１に当て、圧電材料を縦波が伝搬する時間を計測した。また、面方向に振幅を有する横波の周波数は２０ＭＨｚであり、縦波と同じく、プローブＰを圧電材料１０の上の端面１１に当て、圧電材料を横波が伝搬する時間を計測した。より具体的に説明すれば、各時間は、測定精度面から２往復目のパルスエコー間の伝搬時間とした。このように分極前後で縦波および横波それぞれが圧電材料を伝搬する時間を計測し、計測した時間と圧電材料の厚みから、縦波および横波の速度を算出した。なお、未分極測定時には、上下面に銀電極が存在してもよいし、存在しなくてもよい。また、分極測定時は厚み方向に分極されている。
【００３５】
なお、縦波速度（ＶＬ）や横波速度（Ｖｓ）を求めるにあたり使用する周波数は、１０ＭＨｚ以上５０ＭＨｚ以下の周波数であればよい。使用する周波数が１０ＭＨｚ未満であると、伝搬距離を長くしなければならず、厚みが薄い材料の計測が困難になる。一方、５０ＭＨｚを越えると、波が減衰してしまい、正しい速度が得られにくくなる。
【００３６】
図５は、分極前後の図１に示す圧電材料を伝搬する際の、縦波速度（ＶＬ）と横波速度（Ｖｓ）、ならびに分極前後の図１に示す圧電材料のヤング率（Ｅ）とポアソン比（σ）を示した図である。
【００３７】
ここでの各速度の単位は、ｍ／秒である。この図５から、縦波速度（ＶＬ）は、分極前に比べて分極後は速くなる傾向にあり、横波速度（Ｖｓ）は、反対に、分極前に比べて分極後は遅くなる傾向にあることがわかる。
【００３８】
また、ヤング率（Ｅ）は、図５に示す値に１０１０を乗じた値であり、その単位はＮ／ｍ２である。
【００３９】
ヤング率（Ｅ）は式（１）より求めた。
【００４０】
【数１】
2014055900.tif 000003
【００４１】
また、ポアソン比（σ）は式（２）より求めた。
【００４２】
【数２】
2014055900.tif 000004
【００４３】
ただし、ρは円板形状の圧電材料の密度であり、ＶＬは図５に示す縦波速度であり、ＶＳは図５に示す横波速度である。
【００４４】
図６（ａ）は、分極後の圧電材料を伝搬する際の縦波速度（ＶＬ）と電気機械結合係数（ｋｐ）との関係を表すグラフであり、同図（ｂ）は、分極後の圧電材料を伝搬する際の横波速度（ＶＳ）と電気機械結合係数（ｋｐ）との関係を表すグラフである。
【００４５】
図６（ａ）では、横軸が図５に示す縦波速度（ＶＬ）（ｍ／ｓ）であり、縦軸が図３に示す電気機械結合係数（ｋｐ）（％）である。また、同図（ｂ）では、横軸が図５に示す横波速度（ＶＳ）（ｍ／ｓ）であり、縦軸が図３に示す電気機械結合係数（ｋｐ）（％）である。
【００４６】
両図とも、圧電材料は、図１に示す各組成の圧電材料であり、三角印のプロットはニオブ酸アルカリ系の圧電材料（ＳＺ）を表し、バツ印のプロットはチタン酸アルカリビスマス系の圧電材料（ＫＢＴ）を表し、四角印のプロットはチタン酸アルカリ（ナトリウム）ビスマス（ＮＢＴ）をチタン酸バリウム（ＢＴ）で一部置換した系の圧電材料（ＢＴ）を表し、アスタリスク印のプロットは抗電界の高いチタン酸ジルコン酸鉛系の圧電材料（ｈａｒｄ  ＰＺＴ）を表し、ダイヤ印のプロットは抗電界の低いチタン酸ジルコン酸鉛系の圧電材料（ｓｏｆｔ  ＰＺＴ）を表し、丸印のプロットはチタン酸鉛系の圧電材料（ＰｂＴｉＯ３）のうちの組成略称がＰＬＴ（ランタン（Ｌ）変性量が１０ｍｏｌ％）の圧電材料（ＰＬＴ）を表し、プラス印のプロットはチタン酸鉛系の圧電材料（ＰｂＴｉＯ３）のうちの組成略称がＰＴ（ほぼ純粋のチタン酸鉛に近い組成）の圧電材料（ＰＴ）を表す（以下のグラフでも同じ）。
【００４７】
また、実線の直線は、ｈａｒｄ  ＰＺＴとｓｏｆｔ  ＰＺＴを合わせたチタン酸ジルコン酸鉛系の圧電材料における最小二乗法による回帰直線を表し、点線の直線は、ニオブ酸アルカリ系の圧電材料（ＳＺ）における最小二乗法による回帰直線を表し、１点鎖線の直線は、チタン酸アルカリビスマス系の圧電材料（ＫＢＴおよびＢＴ）における最小二乗法による回帰直線を表す。
【００４８】
図７（ａ）は、分極後の圧電材料のヤング率（Ｅ）と電気機械結合係数（ｋｐ）との関係を表すグラフであり、同図（ｂ）は、分極後の圧電材料のポアソン比（σ）と電気機械結合係数（ｋｐ）との関係を表すグラフである。
【００４９】
図７（ａ）では、横軸が図５に示したヤング率（Ｅ）（×１０１０Ｎ／ｍ２）であり、縦軸が図３に示す電気機械結合係数（ｋｐ）（％）である。また、同図（ｂ）では、横軸が図５に示したポアソン比（σ）であり、縦軸が図３に示す電気機械結合係数（ｋｐ）（％）である。
【００５０】
両図とも、実線の直線は、全圧電材料における最小二乗法による回帰直線を表す。図７（ａ）から、電気機械結合係数（ｋｐ）が高いものほど、ヤング率（Ｅ）は低いことがわかる。また、同図（ｂ）から、電気機械結合係数（ｋｐ）が高いものほど、ポアソン比（σ）も高いことがわかる。
【００５１】
図８（ａ）は、分極後の圧電材料の縦波速度と横波速度の比と、電気機械結合係数（ｋｐ）との関係を表すグラフである。
【００５２】
この図８（ａ）における縦波速度（ＶＬ）と横波速度（ＶＳ）は、図５に示す分極後のものであり、縦波速度と横波速度の比として、ここではＶＳ／ＶＬを算出する。また、電気機械結合係数（ｋｐ）は、図３に示す分極後のものである。実線の直線は、全圧電材料における最小二乗法による回帰直線を表し、検量線に相当する。このグラフにおける相関係数は−０．９５９である。
【００５３】
図８（ｂ）は、分極前の圧電材料の縦波速度と横波速度の比と、電気機械結合係数（ｋｐ）との関係を推定したグラフである。ここでも実線の直線は、全圧電材料における最小二乗法による回帰直線を表し、検量線に相当する。
【００５４】
この図８（ｂ）のグラフの作成にあたっては、まず、分極前の圧電材料の縦波速度と横波速度の比として、ＶＳ／ＶＬを算出する。次に、算出した速度比（ＶＳ／ＶＬ）の圧電材料と同じ組成の圧電材料における飽和分極後の電気機械結合係数（ｋｐ）を、当該速度比（ＶＳ／ＶＬ）に対応付け、グラフにプロットする。この作業を、図１に示す各組成の圧電材料総てについて行うことで完成したグラフが、図８（ｂ）に示すグラフである。図８（ｂ）に示す実線の直線は、全圧電材料における最小二乗法による回帰直線を表し、検量線に相当する。
【００５５】
図８（ａ）に示すように、分極後においては、縦波速度と横波速度の比と、電気機械結合係数（ｋｐ）とは良好な直線性を示しており、本願発明者は、分極前においても、この直線性は保たれていると推定し、図５に示す分極前の圧電材料の縦波速度と横波速度の比を算出し、その算出結果を上述のようにしてプロットしてみたところ、図８（ｂ）に示すような良好な直線性が得られた。このグラフにおける相関係数は−０．８９１である。
【００５６】
なお、縦波速度と横波速度の比は、ＶＬ／ＶＳであってもよい。
【００５７】
図９は、図８（ｂ）に示すグラフに、図８（ａ）に示す実線の直線を書き込んだものである。
【００５８】
図９に示す実線の直線は、分極前の回帰直線を表し、点線の直線は、分極後の回帰直線を表す。
【００５９】
図９からも明らかなように、分極前の圧電材料の縦波速度と横波速度の比と、電気機械結合係数（ｋｐ）との関係は、良好な相関関係にあり、分極前であっても、分極後にしか測定できない電気機械結合係数（ｋｐ）を十分に推定できることがわかる。
【００６０】
本実施形態における圧電材料の評価方法では、未知の圧電材料（新規な組成の圧電材料）を形成した段階で、分極前に、図４に示すようにして、縦波が未知の圧電材料を伝搬する際の縦波速度（ＶＬ）を取得するとともに横波が該圧電材料を伝搬する際の横波速度（ＶＳ）を取得する（縦波速度取得ステップ、横波速度取得ステップ）。
【００６１】
次いで、取得した縦波速度（ＶＬ）と横波速度（ＶＳ）との比率（ＶＳ／ＶＬ）を算出する（比率算出ステップ）。
【００６２】
続いて、算出した比率（ＶＳ／ＶＬ）から、図８（ｂ）に示すグラフを用いて、未知の圧電材料の圧電性の大きさの程度を評価する。
【００６３】
なお、分極後の圧電材料であれば、電気機械結合係数（ｋｐ）を算出しなくとも、図８（ａ）に示すグラフを用いて圧電性の大きさの程度を評価することができる。さらに、飽和分極していない圧電材料、すなわち分極の状態が低程度や中程度である圧電材料についても、縦波速度と横波速度の比と、電気機械結合係数（ｋｐ）との関係は良好な直線性を有しており、飽和分極していない圧電材料について、図８（ｂ）に示すようなグラフを用意しておけば、圧電性の大きさの程度を評価することができる。
【００６４】
図１０（ａ）は、分極後の圧電材料の縦波速度と横波速度の比と、圧電歪定数（ｄ３３）との関係を表すグラフである。
【００６５】
この図１０（ａ）における縦波速度（ＶＬ）と横波速度（ＶＳ）は、図５に示す分極後のものであり、縦波速度と横波速度の比として、ＶＳ／ＶＬを算出する。また、圧電歪定数（ｄ３３）は、図３に示す分極後のものである。実線の直線は、全圧電材料における最小二乗法による回帰直線を表し、検量線に相当する。このグラフにおける相関係数は−０．８７である。
【００６６】
図１０（ｂ）は、分極前の圧電材料の縦波速度と横波速度の比と、圧電歪定数（ｄ３３）との関係を推定したグラフである。
【００６７】
ここでもまず、分極前の圧電材料の縦波速度と横波速度の比として、ＶＳ／ＶＬを算出する。そして、算出した速度比（ＶＳ／ＶＬ）の圧電材料と同じ組成の圧電材料における分極後の圧電歪定数（ｄ３３）を、当該速度比（ＶＳ／ＶＬ）に対応付け、グラフにプロットする。この作業を、図１に示す各組成の圧電材料総てについて行うことで完成したグラフが、図１０（ｂ）に示すグラフである。図１０（ｂ）に示す実線の直線は、全圧電材料における最小二乗法による回帰直線を表し、検量線に相当する。
【００６８】
図１０（ａ）に示すように、分極後においては、縦波速度と横波速度の比と、圧電歪定数（ｄ３３）とは良好な直線性を示しており、本願発明者は、分極前においても、この直線性は保たれていると推定し、図５に示す分極前の圧電材料の縦波速度と横波速度の比を算出し、その算出結果をプロットしてみたところ、図１０（ｂ）に示すような良好な直線性が得られた。このグラフにおける相関係数は−０．８７である。
【００６９】
なお、縦波速度と横波速度の比は、ＶＬ／ＶＳであってもよい。
【００７０】
圧電歪定数（ｄ３３）においても、縦波速度と横波速度の比との関係は良好な相関関係にあり、分極前であっても、分極後にしか分からない圧電歪定数（ｄ３３）を十分に推定できることがわかる。
【００７１】
分極前の未知の圧電材料（新規な組成の圧電材料）の圧電歪定数（ｄ３３）についての評価でも、上述の電気機械結合係数（ｋｐ）についての評価と同様な方法で、圧電歪定数（ｄ３３）についての評価を行うことができる。
【００７２】
以上、本実施形態における圧電材料の評価方法について説明したが、近年、チタン酸ジルコン酸鉛等の鉛を含む材料は、人体に対して悪影響を与えるとして規制の対象になり、非鉛系圧電材料の研究開発が盛んに行われているものの、ＰＺＴに相当する高圧電性は実現できていない。本実施形態における圧電材料の評価方法は、非鉛系圧電材料開発において、ＰＺＴに相当する高圧電性をもつ材料探索の開発手法としても利用することができ、極めて有用な評価方法である。
【００７３】
本実施形態では、圧電性の大きさの程度を表すファクターを推定できる例として、電気機械結合係数（ｋｐ）を推定する例と、圧電歪定数（ｄ３３）を推定する例を説明したが、これらに限らず、縦波速度と横波速度の比との関係は、圧電性の大きさの程度を表す他のファクターにも適用可能である。他のファクターとしては、例えば、異なる振動モードから得られる電気機械結合係数や圧電歪定数があげられる。すなわち、横振動モードから得られる電気機械結合係数（ｋ３１）や圧電歪定数（ｄ３１）、厚み縦振動モードから得られる電気機械結合係数（ｋ３３）や圧電歪定数（ｄ３３）、厚みすべり振動モードから得られる電気機械結合係数（ｋ１５）や圧電歪定数（ｄ１５）があげられる。
【００７４】
また、検量線を用いた推定を行ったが、検量線に限らず、何らかの関係式を導き出して、推定することも可能である。
【００７５】
さらに、ここでの説明では、圧電セラミックスを例にあげて説明したが、圧電セラミックスに限らず、一般的なセラミックスや単結晶、さらにそれらの厚膜等の材料にも縦波速度と横波速度の比との関係を用いて特性を推定することは可能である。
【符号の説明】
【００７６】
１０    圧電材料
１１    上の端面
１２    下の端面
Ｐ    プローブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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