(57)【要約】      （修正有）【課題】Ｐｂを使用することなく、アクチュエータとしての変位量を高くし、さらにＢａＴｉＯ３量を抑え、複合圧電磁器のキュリー温度（Ｔｃ）をＢａＴｉＯ３よりも高くすることにより、変位量の温度特性を改善する。【解決手段】ニオブ酸カリウム（ＫＮｂＯ３）、ニオブ酸ナトリウム（ＮａＮｂＯ３）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）のうち少なくともニオブ酸カリウム（ＫＮｂＯ３）、ニオブ酸ナトリウム（ＮａＮｂＯ３）のどちらか一種から構成される結晶粒子成形体表面に、ＢａＴｉＯ３で構成されたヘテロ接合を有する層を有する複合圧電磁器１。【選択図】図１
2015180585.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ニオブ酸カリウム（ＫＮｂＯ３）、ニオブ酸ナトリウム（ＮａＮｂＯ３）のうち少なくともいずれか一種を含む固溶体表面に、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）を含む化合物層を有し、その界面がヘテロ接合されていることを特徴とする、複合圧電磁器。
【請求項２】
前記固溶体に、さらにニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）を含むことを特徴とする、請求項１記載の複合圧電磁器。
【請求項３】
前記前記固溶体成分の全量に対するＢａＴｉＯ３の比率が、０．０５〜１．０であることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載された複合圧電磁器。
【請求項４】
一対の電極と、該一対の電極の間に、請求項１〜３のいずれか一項に記載の複合圧電磁器よりなる圧電材料を含有することを特徴とする圧電素子。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか一項に記載複合圧電磁器と内部電極とを交互に積層された構造である素体と、前記内部電極と電気的に接続されている一対の該端子電極とを備えることを特徴とする圧電素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合圧電磁器および圧電素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電界を加えると機械的な歪み及び応力を発生する、いわゆる圧電現象を示す圧電磁器が知られている。このような圧電磁器は、アクチュエータや圧電ブザー、発音体、センサなどの各種圧電素子に用いられている。また、最近では振動発電にも利用されている。
【０００３】
圧電磁器を利用したアクチュエータは、微量な変位を高精度に得ることができると共に、発生応力が大きい等の特徴を有しており、例えば、精密工作機械や光学装置の位置決めに用いられている。アクチュエータに用いられる圧電磁器としては、優れた圧電性を有するチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）が最も多く利用されている。しかし、ＰＺＴは鉛（Ｐｂ）を多く含んでいるので、最近では、酸性雨によるＰｂの溶出など地球環境に及ぼす影響が懸念されている。そこで、ＰＺＴに代わる、Ｐｂの量が十分に低減された圧電磁器の材料が求められている。かかる要求に応じて、Ｐｂを含有しない様々な圧電磁器の材料が提案されている。
【０００４】
Ｐｂを含有しない圧電磁器の材料としては、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）やニオブ酸カリウム（ＫＮｂＯ３）が知られている。そして、これらの圧電特性を改善するために、ＢａＴｉＯ３とＫＮｂＯ３等が固溶した圧電磁器の材料が提案されている。
例えば、ｘ（Ｂａ１−ａＣａａ）ＴｉＯ３−ｙＫＮｂＯ３−ｚＮａＮｂＯ３の化学式で表される圧電磁器組成物が提案されている（特許文献１参照）。
【０００５】
複数の成分が固溶している圧電磁器は、例えば、正方晶／斜方晶の結晶相境界、即ち、ＭＰＢ（Ｍｏｒｐｈｏｔｒｏｐｉｃ  Ｐｈａｓｅ  Ｂｏｕｎｄａｒｙ）が存在することにより、高い圧電特性を示すことが一般的に知られている。このため、２成分系や３成分系の固溶体における結晶相境界付近での研究が頻繁に行われている。
【０００６】
特許文献２では、ＫＮｂＯ３とＢａＴｉＯ３の２成分系の固溶した固溶体を主成分として含有し、２成分の合計に対する前記ＫＮｂＯ３のモル比率が０．５〜０．９である圧電セラミックスが開示されている。
【０００７】
しかし、特許文献２のような２成分系では、一方の成分の割合が極端に高く、他方の成分の割合が極端に低い組成に結晶構造の相境界があると認識されていた。そのため、一方の成分の割合が極端に高い、偏った組成でのみ圧電性を示すと考えられていた。
また、ＫＮｂＯ３とＢａＴｉＯ３の２成分系は、焼成可能な温度領域が非常に狭いため、焼成温度が低い場合には、焼結せず圧電特性が十分に得られなく、焼成温度が高い場合には、カリウム（Ｋ）等が蒸発するため組成変動が生じる等の問題が生じる。
【０００８】
また特許文献３には、ＢａＴｉＯ３結晶粒子成形体の表面にＫＮｂＯ３、ＮａＮｂＯ３等を形成する複合圧電セラミックスが開示されている。
特許文献３に示される構造にした場合、ＢａＴｉＯ３結晶粒子成形体をベースとしている材料のため、ＢａＴｉＯ３のキュリー温度（Ｔｃ）付近で正方晶から立方晶へと構造が変化してしまう。そのため、誘電率、圧電特性が大きく変化する。一度キュリー温度（Ｔｃ）以上で立方晶の構造になった場合、温度を下げても圧電特性が十分に得られないという不具合があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−２５２６８１号公報
【特許文献２】特開２００９−２２７４８２号公報
【特許文献３】特開２０１２−２５４９１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ＢａＴｉＯ３のキュリー温度（Ｔｃ）は約１２０℃と低いため、ＢａＴｉＯ３のみからなる圧電セラミックス、またはＢａＴｉＯ３を主成分とする圧電セラミックスでは、使用温度が１００℃以下に限定されてしまう。
また、これまで提案されているＢａＴｉＯ３と他の成分との固溶体は、Ｐｂ系の材料に比べて圧電特性が低く、十分に大きな発生変位量を得ることができない。このため、Ｐｂを含まない材料で構成され、前述のように使用温度が１００℃以下に限定されることなく、かつ十分に優れた圧電特性を有する圧電磁器およびその製造方法が求められている。
【００１１】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、本発明の構造にすることでＰｂを使用することなく、アクチュエータとしての変位量を高くすることが可能となる。さらにＢａＴｉＯ３量を抑えたことにより、複合圧電磁器のキュリー温度（Ｔｃ）をＢａＴｉＯ３よりも高くすることができ、変位量の温度特性を改善することが可能となる。しかも成形体を３００℃以下の低温で容易に製造することが可能である、圧電磁器及び圧電素子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】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明者らは、ニオブ酸カリウム（ＫＮｂＯ３）、ニオブ酸ナトリウム（ＮａＮｂＯ３）のうち少なくともいずれか一種を含む固溶体表面に、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）を含む化合物層を有し、その界面がヘテロ接合されている複合圧電磁器を見出した。
キュリー温度（Ｔｃ）の高いＫＮｂＯ３等の固溶体である成形体表面に、ＢａＴｉＯ３を含むヘテロ接合を有する層を薄く設けることにより、キュリー温度（Ｔｃ）を高温側にすることができる。ＢａＴｉＯ３層は、１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の厚みにするが好ましい。前記の厚みにすることで、ＢａＴｉＯ３の持つキュリー温度（Ｔｃ）の影響が小さくなり、１００℃を超える温度においても圧電特性（変位）を有する複合圧電磁器とすることが出来る。
それにより、１００℃を超える温度においても圧電特性（変位）を有する複合圧電磁器が可能である。また焼成温度が３００℃以下の低温で製造することも可能である。
【００１３】
さらに前記固溶体に、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）を含む複合圧電磁器を提供する。
【００１４】
結晶粒子成形体に、さらにＬｉＮｂＯ３を含ませることで、さらに圧電特性（変位）が高くなる効果がある。
【００１５】
本発明は、ヘテロ接合を有する層を構成するＢａＴｉＯ３のモル比率が、ＫＮｂＯ３、ＮａＮｂＯ３、ＬｉＮｂＯ３の合計に対し、０．０５〜１．０である複合圧電磁器を提供する。
【００１６】
ＫＮｂＯ３、ＮａＮｂＯ３、ＬｉＮｂＯ３の合計に対するＢａＴｉＯ３のモル比率が０．０５未満の場合は、ＢａＴｉＯ３相が十分に成長しないため、圧電特性（変位）が高くならない。
またＢａＴｉＯ３のモル比率が１．０を超えた場合は、ＢａＴｉＯ３の比率が高くなるため、キュリー温度（Ｔｃ）の高いコア部、すなわちＫＮｂＯ３、ＮａＮｂＯ３のいずれか一種を含む固溶体の影響が小さくなり１００℃以上の高温領域で相変化を起こし、圧電特性（変位）が大きく低下する。
【００１７】
本発明は、一対の電極と、該一対の電極の間に前記複合圧電磁器を用いる事を特徴とする圧電素子である。
【００１８】
本発明は、複合圧電磁器と内部電極とを交互に積層された構造である素体と、素体を挟むように両端面に、それぞれ端子電極が設けられ、前記内部電極と電気的に接続されている一対の該端子電極とを備えることを特徴とする圧電素子である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明では、ＢａＴｉＯ３とは異なる化学組成の酸化物、すなわち、ＫＮｂＯ３、ＮａＮｂＯ３のうち、少なくともいずれか一種を含む固溶体である成形体の表面に、ＢａＴｉＯ３を含むヘテロ接合を有する層を形成することで、Ｐｂを使用しなくても優れた圧電特性、温度特性を示す圧電磁器を備える圧電素子を提供する事ができる。
キュリー温度（Ｔｃ）の高いＫＮｂＯ３等の固溶体である成形体表面に、ＢａＴｉＯ３を含むヘテロ接合を有する層を薄く設けることにより、キュリー温度（Ｔｃ）を高温側にすることができ、１００℃を超える温度においても圧電特性（変位）を有する複合圧電磁器が可能である。また焼成温度が３００℃以下の低温で製造することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の圧電素子の一実施形態を示す斜視図である。
【図２】本発明の反応の進行を示すラメール図である。
【図３】本発明のヘテロ接合を有する層を示すＸ線回折であり、表１の◎印（実施例３）の説明図である。
【図４】本発明のヘテロ接合を有する層を示すＸ線回折であり、表１の○印（実施例１）の説明図である。
【図５】本発明のヘテロ接合を有する層が正しく形成されていない時のＸ線回折であり、表１の×印（比較例２）の説明図である。
【図６】本発明のヘテロ接合を有する層を示すＳＴＥＭ−ＥＤＳ画像であり、表１の◎印（実施例３）の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。  さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。なお、図面の説明において、同一又は同等の要素には同一符号を用い、重複する説明を省略する。
【００２２】
図１は本発明の圧電素子の一実施形態を示す斜視図である。圧電素子４は、複合圧電磁器１と、この複合圧電磁器１の対向する一対の面上にそれぞれ設けられた一対の電極２，３とを備えている。
複合圧電磁器１は、例えば、厚さ方向、すなわち一対の電極２，３が対向する方向に分極されており、電極２，３を介して電圧が印加されることにより、厚み方向に縦振動および径方向に広がり振動することができる。電極２，３は、例えば、金（Ａｕ）などの金属により構成されている。電極２，３には、ワイヤなどを介して外部電源と電気的に接続することができる（図示しない）。
【００２３】
すなわち、複合圧電磁器１は、複合酸化物であるＫＮｂＯ３、ＮａＮｂＯ３、ＬｉＮｂＯ３のうち、少なくともＫＮｂＯ３、ＮａＮｂＯ３のいずれか一種を含む結晶粒子成形体表面において、ＫＮｂＯ３、ＮａＮｂＯ３、ＬｉＮｂＯ３の合計に対するＢａＴｉＯ３のモル比率（ｚ）は０．０５〜１．０である。
当該モル比率は、０．２〜１．０であることが好ましく、０．２〜０．８であることが特に好ましい。
組成式としては一般式（１）のように表すことができる。
（１−ｘ−ｙ）ＫＮｂＯ３−ｘＮａＮｂＯ３−ｙＬｉＮｂＯ３−ｚＢａＴｉＯ３    （１）
ＮａＮｂＯ３のモル比率（ｘ）は、０〜１．０の範囲で効果がみられる。一方、ＬｉＮｂＯ３のモル比率（ｙ）は０〜０．１であることが好ましく、０〜０．０５であることが特に好ましい。
【００２４】
一般式（１）で表わされる、ニオブ（Ｎｂ）の一部がタンタル（Ｔａ）で、チタン（Ｔｉ）の一部がジルコニウム（Ｚｒ）及び／又はハフニウム（Ｈｆ）で、バリウム（Ｂａ）の一部がマグネシウム（Ｍｇ），カルシウム（Ｃａ），ストロンチウム（Ｓｒ）で置換されていてもよい。
【００２５】
複合圧電磁器１の製法としては、例えばソルボサーマル法がある。ソルボサーマル法とは溶媒に有機溶媒を用い、高圧下で反応させる方法である。この手法を用いると、３００℃以下の低温での合成が可能である。セラミック粒子、焼成体、成形体等の表面に別の化合物層を成長させる場合、低温で成長（反応）させることで、相互の反応（固溶）を抑制した磁器が作製可能となる。本件は、ソルボサーマル法に限定されるのでなく、その他の製造方法としては、一般的な水熱合成法でもよい。
【００２６】
図２は、ソルボサーマル反応の進行に関するラメール図で温度を横軸にとり、縦軸に反応する元素の濃度（本発明の場合はＢａ（ＯＨ）２）をとったものである。
臨界過飽和曲線を超えることで核が生成するようになり、準安定領域では核生成が起こらず、核成長のみが起こる。まずＢａＴｉＯ３の核が生成（発生）する条件、準安定領域の条件を調べる。この準安定領域（温度、濃度）で反応させることで、ＫＮｂＯ３粒子を核としてその表面にヘテロ接合を有するＢａＴｉＯ３層を成長させて人工的なヘテロ接合を有する層（ＭＰＢ構造）を持つ複合圧電磁器１を作製することが可能となる。
【００２７】
複合圧電磁器１の相対密度は３０％以上であることが好ましい。圧電発電素子に利用する場合は、相対密度が通常の圧電磁器に比べて低くすることで大きな発電量を得ることができる。
一方、アクチュエータのような圧電磁器の場合は、複合圧電磁器１の相対密度は９０％以上であることが好ましい。なお、複合圧電磁器１の相対密度は、アルキメデス法によって測定することができる。複合圧電磁器１の相対密度は、結晶粒子成形体の密度（バインダ種、バインダ量、成形圧力等）、ソルボサーマル反応の条件（濃度、反応温度、反応時間等）で調整することができる。
【００２８】
複合圧電磁器１は副成分として、マンガン（Ｍｎ）酸化物などのＭｎ化合物や銅（Ｃｕ）酸化物などのＣｕ化合物を含んでいてもよい。
Ｍｎ化合物やＣｕ化合物を含むことによって、複合圧電磁器１の機械的品質係数（Ｑｍ）を向上させることができる。
【００２９】
複合圧電磁器１はＫＮｂＯ３、ＢａＴｉＯ３で示されるような化学量論組成であるが、必ずしも化学量論組成ではなくてもよい。これは化学量論組成で製造することは困難であるとともに、例えば意図的にカリウム（Ｋ）を減らすことで信頼性を向上することもできる。
【００３０】
複合圧電磁器１は、Ｐｂを含んでいてもよいが、その含有量は１質量％以下であることが好ましく、Ｐｂを全く含んでいないことがより好ましい。
Ｐｂの含有量が十分に低減された圧電磁器は、焼成時におけるＰｂの揮発、および圧電素子などの圧電部品として市場に流通し廃棄された後に、環境への放出を最小限に抑制することができる。
このような複合圧電磁器１は、例えば、圧電素子である圧電発電素子、アクチュエータなどの振動素子、発音体またはセンサなどの材料として好ましく用いることができる。
【００３１】
次に図１に示す圧電素子４の製造方法について以下に説明する。
まず、複合圧電磁器１の主成分の原料として、例えば、ＫＮｂＯ３粉末を準備して十分乾燥させる。また、ＫＮｂＯ３表面にＢａＴｉＯ３を形成するための原料となるＴｉＯ２粉末も同様に乾燥させる。これらのＫＮｂＯ３粉末とＴｉＯ２粉末を量りとり、ボールミルにより混合し、乾燥させ、バインダを加えた有機溶媒中で混合した後、乾燥し、ディスク状に成形を行った。ディスク状に成形されたＫＮｂＯ３、ＴｉＯ２混合成形体を、５００℃〜８００℃で２〜１２時間脱バインダを行い混合粉末成形体とした。
【００３２】
容器に、溶媒と所定量のＢａ（ＯＨ）２等を入れてよく攪拌し、その中に混合粉末成形体を入れ、オートクレーブ中で１７０℃〜２５０℃で、２〜２４時間反応させた（ソルボサーマル法）。反応後、混合粉末成形体をエタノールおよび純水で洗浄して１５０℃〜３００℃で乾燥させてＫＮｂＯ３−ＢａＴｉＯ３複合圧電磁器１とした
【００３３】
次に、得られた複合圧電磁器１を、必要に応じて加工して、複合圧電磁器１の一対の面上に電極２，３を設け、加熱したシリコーンオイル中で電界を印加して分極処理を行う。これにより、図１に示す複合圧電磁器１、及び複合圧電磁器１と該複合圧電磁器１を挟むように設けられる電極２、３とを備える圧電素子４を得る事ができる。電極２、３は、金（Ａｕ）などをスパッタリング法で形成することができる。
【実施例】
【００３４】
（実施例１〜６）
＜ＫＮｂＯ３−ＢａＴｉＯ３複合圧電磁器の作製＞
ＫＮｂＯ３粉末およびＴｉＯ２粉末を準備してよく乾燥させ、表１に示したＫＮｂＯ３／ＢａＴｉＯ３比率（反応後）となるように秤量後、フッ素加工された樹脂製容器にジルコニアボール（φ３ｍｍ）とともに入れてエチルアルコールで１６時間混合した。
【００３５】
混合したスラリーはジルコニアボールと分離し８０℃で乾燥後、乳鉢、乳棒で粉砕し、バインダであるポリビニルブチラール（ＰＶＢ）を乾燥試料の２ｗｔ％加えて良く混合した。混合後、目開き２５０μｍのふるいで分級を行った。
【００３６】
分級後の粉末約０．５ｇを秤量し直径１０ｍｍの金型で油圧プレスを用いて２ｔｏｎの圧力でディスク状に成形を行った。ディスク状に成形されたＫＮｂＯ３−ＴｉＯ３成形体を６００℃で１０時間脱バインダを行い混合粉末成形体とした。
【００３７】
内容量２５ｍｌの容器中に、溶媒となる水１０ｍｌおよび表１に示す、所定量のＢａ（ＯＨ）２を入れてよく攪拌し、その中に脱バインダ後のＫＮｂＯ３−ＴｉＯ２混合粉末成形体を入れ、オートクレーブ中で１８０℃、２０時間反応させた。反応後、混合粉末成形体をエタノールおよび純水で洗浄して２００℃で乾燥させてＫＮｂＯ３−ＢａＴｉＯ３複合圧電磁器１とした。
【００３８】
＜ＫＮｂＯ３−ＢａＴｉＯ３複合圧電磁器の電気的評価＞
実施例１から６で作製した試料に、図１の２，３のように金（Ａｕ）電極をスパッタリング法で形成し、図１の圧電素子４を作製した。この圧電素子４に北本電子株式会社製の電界誘起歪み測定器（ＪＰ００５−ＳＥ）で周波数０．１Ｈｚ、１〜３０ｋＶ／ｃｍの電界を印加して圧電歪（変位）を測定、その値からｄ３３を計算してその結果も表１に示した。その結果、ＢａＴｉＯ３比が０．０５から１．５の範囲で大きな圧電特性を持つことを確認した。
【表１】
2015180585.tif 000003
【００３９】
さらに、恒温槽およびアジレント・テクノロジー株式会社製のインピーダンスアナライザ（４２９４Ａ）を使用して、これらの試料の−４０℃から１５０℃まで比誘電率の温度
特性を測定した。２５℃のときの比誘電率を基準として、この温度範囲で最も大きな比誘電率の変化率も表１に示した。その結果、ＢａＴｉＯ３比が０．０５から１．０の範囲では比誘電率の変化率の最大値は１０％以内と良好であったが、ＢａＴｉＯ３比が１．５の場合は比誘電率の変化率は２０％以上となった。
【００４０】
＜ＢａＴｉＯ３相の確認＞
作製したＫＮｂＯ３−ＢａＴｉＯ３複合圧電磁器１をリガク製ＸＲＤ装置によりＣｕＫα線を使用して、管電圧５０ｋＶ、管電流４０ｍＡ、走査速度２０°／分でＸＲＤ測定を行った。
複合圧電磁器１の結晶構造は、斜方晶であるＫＮｂＯ３を含む固溶体の、特に（２２０）、（００２）面のピーク形状は反応前後で変化がみられる。ＫＮｂＯ３、ＢａＴｉＯ３は、ともに格子定数の近いペロブスカイト構造であるため、これらの面のピークの形状によりＫＮｂＯ３の結晶粒子のほかに、ＢａＴｉＯ３が成長しているかを確認することできる。
【００４１】
例えば図３は実施例３のＸＲＤピークである。斜方晶であるＫＮｂＯ３の（２２０）、（００２）面ピークであるが、ソルボサーマル反応後は、反応前のＫＮｂＯ３のピークと比較すると、ＫＮｂＯ３の（２２０）、（００２）ピークが低くなり、４５．２度付近に正方晶であるＢａＴｉＯ３の（２００）のピークが現れてくるため、ピークの形状が歪んでくる。この変化が、ＢａＴｉＯ３が形成したことを示している。このようにしてＢａＴｉＯ３の生成を確認した結果を表１に示した。図３のようにＢａＴｉＯ３の（２００）ピーク強度がＫＮｂＯ３の（２２０）ピーク強度の０．７から２倍程度のものには、表１に◎印で示した。
【００４２】
また、図４は実施例１の斜方晶のＫＮｂＯ３の（２２０）、（００２）面ピークであるが、図３と比較して斜方晶のＫＮｂＯ３（２２０）、（００２）面ピークの低下が小さく、ＢａＴｉＯ３の（２００）のピークも小さいことがわかる。これはＢａＴｉＯ３の生成量が少ないことを意味している。このようにＢａＴｉＯ３の（２００）ピーク強度がＫＮｂＯ３の（２２０）ピーク強度の０．７倍よりも小さくなったものには、表１に○印で示した。
【００４３】
斜方晶のＫＮｂＯ３の表面に正方晶であるＢａＴｉＯ３が形成されると、それぞれの格子定数がわずかに違うため、これらの界面で格子定数の不整合により歪が発生することで誘電特性、圧電特性が向上すると考えられる。
【００４４】
実施例３に示したＫＮｂＯ３−ＢａＴｉＯ３複合圧電磁器１を集束イオンビーム（ＦＩＢ）により薄膜形状に加工して、微細構造および組成分析測定の試料とした。株式会社日立ハイテクノロジーズ製ＳＴＥＭを使用して、加速電圧２００ｋＶ、視野サイズ約１×１μｍで、この試料の走査透過像を撮影した。また、ＢａはＬβ２線、ＴｉはＫα線、ＫはＫα線、ＮｂはＬα線をそれぞれの特性Ｘ線として付属するＥＤＳによる各元素のマッピングを行った。その結果を図６に示す。図６の（Ａ）はＳＴＥＭ像を示し、（Ｂ）はＢａ、（Ｃ）はＴｉ、（Ｄ）はＫ、（Ｅ）はＮｂの元素マッピングをそれぞれ示しており、図中の白色が濃い部分に各元素が多く分布している。図６の（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）および（Ｅ）によりＫＮｂＯ３を核とし、その核の周りを覆うようにＢａＴｉＯ３が形成されていることがわかる。
また、ＳＴＥＭにより格子像を観察して、ＫＮｂＯ３のまわりに形成されたＢａＴｉＯ３がヘテロ接合されていることを確認した。
【００４５】
（実施例７〜１１）
ＫＮｂＯ３粉末の代わりにＮａＮｂＯ３粉末を使用したもの、ＫＮｂＯ３粉末にＮａＮｂＯ３粉末を加えたもの、またＫＮｂＯ３にＮａＮｂＯ３とＬｉＮｂＯ３粉末を加えたものを実施例１〜６と同様にして試料を作製し、評価した結果も表１に示した。その結果、いずれの試料とも高い圧電特性を示し、比誘電率の温度特性が１０％以内で、良好なものとなった。このときＢａＴｉＯ３が生成していることをＸＲＤで確認した。
【００４６】
（比較例１〜３）
表１に示すようにＫＮｂＯ３、ＮａＮｂＯ３、ＬｉＮｂＯ３とＢａＴｉＯ３のモル比率を変えた以外は実施例１から１１と同様の方法でＫＮｂＯ３、ＮａＮｂＯ３、ＬｉＮｂＯ３−ＢａＴｉＯ３複合圧電磁器１を作製し、同様にして電極を形成して圧電歪（変位）を測定、ｄ３３を求めて表１に示した。ＢａＴｉＯ３がヘテロ接合を有する層を形成しなかった場合は、ｄ３３を測定することはできず、またＢａＴｉＯ３比が０．０２の場合はｄ３３が小さいことを確認した。また、ＬｉＮｂＯ３を０．１２とした場合はｄ３３が大きく低下した。
【００４７】
また、実施例１から１１と同様の方法でＢａＴｉＯ３相の確認を行い、その結果も表１に示した。比較例２についてはソルボサーマル反応後においても、図５に示すように斜方晶のＫＮｂＯ３の（２２０）、（００２）面ピークのみであり、ＢａＴｉＯ３のピークは確認されなかった（表１の×印）。
【００４８】
（比較例４、５）
従来のセラミックスの製造工程（固相法）を用いて１１５０℃で焼成して作製したＫＮｂＯ３−ＢａＴｉＯ３圧電セラミックスを実施例１から１１と同様の評価方法によりｄ３３を求め表１に示した。ＢａＴｉＯ３比が０．２の場合、ｄ３３は１２８ｐｍ／Ｖと低くいが、ＢａＴｉＯ３比を０．５とすると、ｄ３３は２６０ｐｍ／Ｖと高い値を示す。しかし、合成（焼成）温度が高く、焼成時に大きなエネルギーを使うということでコストが高くなる要因となる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
電界を加えると機械的な歪み及び応力を発生する、いわゆる圧電現象を示す圧電磁器が知られている。このような圧電磁器は、アクチュエータや圧電ブザー、発音体、センサ、などの各種圧電素子に用いられている。また、最近では振動発電にも利用されている。
【符号の説明】
【００５０】
１        複合圧電磁器
２，３    電極
４        圧電素子
【図１】
2015180585.tif 000004
【図２】
2015180585.tif 000005
【図３】
2015180585.tif 000006
【図４】
2015180585.tif 000007
【図５】
2015180585.tif 000008
【図６】
2015180585.tif 000009