JFE 技報 No. 8（2005 年 6 月）p. 43–48

大口径高変換効率圧電単結晶 PMN-PT
Development of Large Diameter Piezo-single Cr ystal PMN-PT
of High Energy Transfer Efficiency
松下三芳

MATSUSHITA Mitsuyoshi JFE ミネラル

技術研究所

機能素材開発センター

主任研究員（部長）・理博

舘

義仁

TACHI Yoshihito

JFE ミネラル

技術研究所

機能素材開発センター

主任研究員（副部長）岩﨑洋介

IWASAKI Yosuke

JFE ミネラル

技術研究所

機能素材開発センター

要旨
一回仕込み融液ブリッジマン法で育成した直径 80 mmφ マグネシウムニオブ酸・チタン酸鉛固溶体（PMN-PT) 圧電単結晶には，偏析によるチタン（Ti）組成変動が成長方向にある。これを逆に利用して，単結晶中のチタン濃度変動状況と誘電・圧電特性のチタン濃度依存性を詳細に明らかにした。特性としては，従来の PZT（ジルコンチタン酸鉛）に比較して，はるかに高変換効率の電気機械結合係数，圧電歪定数が得られるが，これらの特性はチタン濃度に依存することが分かった。また，同一チタン濃度でも，誘電・圧電特性に幅があるという結果が得られた。チタン組成の均一化には，原料連続供給育成法の確立，特性均一化には分極条件の最適化やドメイン制御技術の開発などが今後の課題となることを指摘した。

Abstract:
The variation of titanium concentration is inevitable due to the segregation along the growth direction of a large PMN-PT
piezoelectric single crystal with 80 mm in diameter grown by the Bridgman method using one-batch. Ti distribution along withthe growth direction and the dependence of dielectric and piezoelectric properties on Ti concentration have been investigated.
It is concluded that these properties which strongly depend on Ti concentration are superior to those of usual PZT(Pb(Zr,Ti)O3) ceramics. It is also observed that the dielectric and piezoelectric properties vary even with the same Ti concentration. In
order to make uniform Ti concentration, it is necessary to develop the growth method by continuous feeding. And optimizationof poling conditions and the development of a domain control technique need to be developed to keep dielectric andpiezoelectric properties within the desirable range.

単結晶が注目を集めている

1. 緒言3,4)。リラクサーとは，誘電率のピークとなる周波数およびそのピーク値が試料温度に依存し，チタン酸バリウム（BaTiO3）などに比べるとピークが現在，圧電材料の主流となっているジルコン・チタン酸5)ブロードであるという特性を有する誘電体である 。

鉛（PZT：PbZrxTi1xO3，x：0.45〜0.48）に代わる，より大リラクサー，チタン酸鉛，ジルコン酸鉛の三元系相図をきな電気機械変換効率を持つ材料の開発は，圧電素子の小Fig. 1 に示す 。ジルコン酸鉛（PbZrO3）とチタン酸鉛型化，駆動電圧の低圧化，感度の向上，ひいては，省エネ（PbTiO3）固溶体の中間組成部とリラクサー（Pb（B1,B2）

ルギー材料の開発の観点からも重要な課題であった。

O3）とチタン酸鉛（PbTiO3）固溶体の中間組成部にそれぞ

6)

一方，公害防止の観点から，PZT などの鉛系材料からビれモルフォトロピック相境界（MPB) と呼ばれる領域があスマス系などの非鉛系材料への転換も，今後の社会的要請り，その組成近傍で圧電・誘電特性が大きい値を示すこととして浮上してきている。残念ながら，これらの非鉛系材が 知られている。ジルコン酸 鉛とチタン酸 鉛 の 場 合を料では薄膜材料としては開発が進展しているが，バルク材

MPB I，リラクサーとチタン酸鉛の場合を MPB II と呼ぶ。

料，単結晶材料としては，安定的な実用化工程に至っていこれらの全率固溶体の基本格子であるペロブスカイト格子ないように思われる

1,2)

。

中の各イオンの配置を Fig. 2 に示す。ペロブスカイト格子

PZT に代わる材料の中で，高い電気的エネルギー ( 電圧・電荷）と機械的エネルギー（振動・変位）との変換効率を2の角に Pb2が，面心位置に Oが，そして，体心位置には，Fig. 2 で B1，B2 と書かれた種々のイオンが位置する構持つ単結晶（高変換効率圧電単結晶）としてリラクサーと造をとり，体心位置のイオンの平均電荷が 4 価となること呼ばれる鉛系化合物とチタン酸鉛（PbTiO3）の全率固溶体で，電気的中性が保たれる。

− 43 −

大口径高変換効率圧電単結晶 PMN-PTRelaxor
Pb (B1, B2) O3

100 mm

B1: Mg2, Zn2, Ni2, Se3, .....
B2: Nb5, Ta5, W6, .....
MPB-II
Pseudo-cubic(Rhombo)

RhomboTetragonal
80 mm

Modified PZTPbZrO3Fig. 1

MPB-I

PbTiO3

Photo 1Ternary phase diagram of relaxer, lead zirconate (PZ),
and lead titanate (PT) showing MPBs and the region ofmodified PZT in the diagram

PMN-PT single crystal obtained by one batch
Bridgman method (Diameter: 80 mm, Weight:3 500 g)などに譲り，初めに，固液界面での Ti の偏析に起因する単結晶成長方向での Ti 濃度の分布を示す。単結晶インゴットの各部位から切り出したウエーハのキュリー温度を測定し，それを PMN と PT の擬似二元系相図のキュリー温度 -Ti 濃度曲線を直線近似した換算式により Ti 濃度を求めた。次いで，種々の圧電・誘電特性の Ti 濃度依存性を測定した結果を示す。単結晶の各部位から切り出した Ti 濃度の異なる

Pb2

ウェーハの圧電・誘電特性の系統的評価は，80 mmφ 大口

B1, B2 ion

径単結晶では，初めてのものである。PMN-PT 圧電単結晶2OFig. 2においては，圧電・誘電特性を決定する要因として，ここUnit cell of perovskite lattice structureに示す Ti 濃度に代表される構成各元素・化合物の組成だ
これらのリラクサー  チタン酸鉛全率固溶体のうち，現けでなく，ドメイン構造なども大きな影響を及ぼす

11)

。本

在，実用規模の大きさである直径 50 mmφ 以上の単結晶が論文においては，ドメイン構造などの詳細な検討に代えて，得られているのは，B1 として Zn，B2 として Nb を用いた

圧電・誘電特性の系統的評価の文献値などから，当社の亜鉛ニオブ酸鉛・チタン酸鉛固溶体（PZN-PT）と，B1 にPMN-PT 単結晶の結晶品質を評価した。

Mg を用いたマグネシウムニオブ酸鉛・チタン酸鉛固溶体（PMN-PT）の二種である。JFE ミネラルでは，PZN-PT の2. 実験方法

大型単結晶の育成と圧電素子基板の開発を行い，世界最大2.1の 80 mmφ 単 結 晶 育 成と圧 電 素 子 基 板 の開 発 に 成 功した7,8)。

PMN-PT 単結晶育成と誘電・圧電特性測定試料の作成

一方，圧電特性が PZN-PT とほぼ同等であり，単結晶育はじめに，PMN-PT 大口径単結晶の育成に簡単に触れる。

成方法として，MnZn フェライト単結晶と同様に，融液か単結晶育成用種結晶を得るために，50 mmφ 単結晶を自発らのブリッジマン法育成と種結晶による方位制御が可能で核生成による一回仕込み融液ブリッジマン法で育成した。

あるマグネシウムニオブ酸鉛・チタン酸鉛固溶体（PMN9)PT）単結晶育成と圧電素子基板開発も進めてきた 。

80 mmφ 大口径単結晶育成は一回仕込み育成で行ったが，従来行われていた＜111＞方位成長でなく，(100) ウェーハ

PZN-PT は，フラックスを用いた溶液からの一方向凝固を 切 り 出 す 際 に，より 小 さ な 角 度（45°） が 利 用 で き，による溶液ブリッジマン法で育成される。一方，PMN-PT（＜111＞の場合約 54°）面内の Ti 濃度変動を少なくできるは原料を融解することが可能であるため，MnZn フェライ＜110＞方位成長を行うことが有利と考え，50 mmφ 単結晶

トなどと同様に融液ブリッジマン法で育成される。PMN-から＜110＞方位の棒状結晶を切り出して種結晶とした。

PT 単結晶に関しては，現在，直径 80 mmφ の大口径単結

80 mmφ 単結晶育成での問題点は，結晶全体にわたって晶の原料一回仕込み育成に成功し，Photo 1 に示すように発生したクラックであるが，（1）育成後冷却工程，（2）結約 3.5 kg の単結晶を安定的に供給できるレベルになってい晶後端部の組成変化にともなう後端割れなどの要因を解析る。JFE ミネラルにおけるこれら圧電単結晶の開発状況にし，改善することにより単結晶直胴部でのクラックの低減

関しては，ホームページを参照されたい

10)。

本論文では，PMN-PT 単結晶育成に関しては他の資料
JFE 技報 No. 8（2005 年 6 月）に成功し，現在，安定的に育成可能となっている。
9)− 44 −得られた 80 mmφ 単結晶を成長方向と平行なほぼ（100）大口径高変換効率圧電単結晶 PMN-PT

Dielectric constant, ε r

35 00035 mm25 000

Photo 2Trt

20 000
15 000
10 0005 000
075 mmTc

30 000050120150
Temperature (°C)

200250Fig. 3 An example of the measurement of dielectric constantvs. sample temperature(100) wafers obtained from 80 mm in diameter PMNPT single crystal ingot

る。
電気的エネルギーと機械的エネルギーの変換効率の平方

Series 1 wafers
Series 2 wafers

根に相当する電気機械結合係数（k）を算出するための共振周波数（fr）と反共振周波数（fa）の測定には，ヒューレッX’トパッカード HP4194A インピーダンス / ゲイン - フェイズ
アナライザーを用いた。横方向振動モード（31 モード）の電気機械結合係数（k31）および圧電歪定数（d31）の算出にはこの装置で得られた fr および fa の値を用いた。縦方向振X動モード（33 モード）の電気機械結合係数（k33）の測定に

Ti concentration is varying along with X-X’ direction.

Photo 3は，アスペクト比３以上の棒状（ロッド）試料の長手方向

Series 1 and series 2 wafers

振動を用いる必要があるが，今回の試料は板状試料（ウェーにそって二つに切断し，切断面の方位を背面ラウエ法で概ハ ) であるため，fr および fa を用いて得られた電気機械結略決定し，X 線方位測定機で精密に決定した。成長方向の合係数は kt（板状振動子の縦方向振動モードの電気機械結方位も同様に決定したインゴットを，内周刃切断機または合係数）となっている。また，縦振動モード（33 モード）

ワイヤーソー切断機を用いて，Photo 2 に示す半円形ウェーの 圧 電 歪 定 数（d33）は，Institute of Acoustics Academia

ハに切り出した。半円形ウェーハは，（001）面であり，単Sinica 製 の d33 メ ー タ ー（MODEL ZJ-3D PIEZO d33

結晶成長方向と 45° をなして切り出されている。そのため，METER）を用いて，直接的に測定した。

半円形ウェーハの左右では，Ti 濃度が異なっている。インゴットからの半円形ウェーハの切り出し状況と系列 1，23. 結果と考察

ウェーハの切り出し位置を Photo 3 に示す。系列 1，2 の

3.1ウェーハは，半円形ウェーハの左右端から 10 mm〜15 mmの位置で切り出した。また，その大きさは，横振動モード一回仕込み単結晶の成長方向での Ti 濃度変化

（31 モ ー ド ） で の 圧 電 特 性 評 価 が 可 能 で あ る よ う に

前章で述べたように，クラックの少ない 80 mmφ 単結晶

13 mm  4 mm とし，厚みは約 0.35 mm，ウェーハ表面はが得られるようになったことから，インゴット全体にわた切り出したままとした。系列 1，2 ウェーハの６つの表面はる圧電・誘電特性評価が可能となった。一回仕込み育成ですべて {100} 面とした。

は，PMN-PT 単結晶中に Ti の偏析による Ti 濃度変動が発2.2生する。PMN-PT 中での Ti の偏析係数は 1 より小さいた

誘電・圧電特性の測定方法

め，結晶後端に行くほど Ti 濃度は増加する。

電極は，厚み約 100 nm の金電極とした。電極形成後，また，単結晶の育成時には，相図に示される液相線・固室温から 200°C 以上まで昇温し，横河・ヒューレット・相線での予想析出組成と一般的に異なる組成の単結晶が析パッカード（株）YHP4192A インピーダンスアナライザーで出する。これは，結晶育成時には非定常的な状況で固化す比誘電率を測定し，試料温度に対する比誘電率のピーク位ることを示していると考えられるが，組成制御育成を行う

置の低温側を擬立方晶から正方晶への相転移温度（Trt) とためには，初期原料の組成に応じて，どの組成範囲の結晶し，高温側を正方晶から立方晶への相転移温度（キュリーが生成するかを把握する必要がある。

温度，Tc) とした。測定周波数は 1 kHz を用い，交流振幅測定ウェーハのウェーハ番号と Ti 濃度変化を Fig. 4 に1 V，直流バイアスなしとした。測定例を Fig. 3 に示す。

示す。Ti 濃度を mol％で表した理由は，これが PMN-PT をt

ここに，横軸は試料温度（°C），縦軸は誘電率（ε 33）であ構成する化合物であるチタン酸鉛（PbTiO3) の固溶体中で− 45 −JFE 技報 No. 8（2005 年 6 月）

大口径高変換効率圧電単結晶 PMN-PTの組成と等価であるためである。インゴット中での位置は，インゴット全体を制御するためには，JFE ミネラルにおいウェーハ番号で示され，図の左側のウェーハほど種結晶にて実用化されている，MnZn フェライト単結晶での原料連近い部分（コーン部）に相当する。測定された値は，各続供給技術と同様な技術の開発が必須である。同育成法に

12)

ウ ェ ー ハ の キ ュ リー 温 度（Tc) で あり，Fig. 5に示す

おいて，MnZn フェライトの主要成分である Fe2O3，MnO，13)

PMN-PT の相図上の Tc vs. Ti 濃度曲線を用いて，Tc からZnO の組成は 0.5 mol％以内に制御されている。現在，Ti 濃度に換算した。換算式は，当社においては，PMN-PT 単結晶の原料連続供給技術開発を進めている。

Y  (X  9.626 7) / 4.859 1 ……………………（1）3.2

X：キュリー温度 Tc（°C），Y：Ti 濃度（mol％）

キュリー温度（Tc）および相転移温度（Trt）の Ti 濃度依存性

系列 1 および系列 2 ウェーハごとの Tc，Trt の Ti 濃度依である。

存性を Fig. 6 に示す。図中の最も高温部の直線（Tc 線）

Fig. 4 中の実線は，Ti 濃度変化の近似曲線である。このは，前述の換算式に相当する直線であり，Fig. 5 の相図の曲線から，Ti 濃度変化の大きな領域は，コーン部と直胴Tc 線と一致する。Tc および Trt 曲線上で，系列 1 と 2 の（コーン部の後の直径一定部分）後端部であることが分かウェーハの値が連続的に変化し，一部重なり合っており，る。この後端部の Ti 濃度変化が，熱膨張率などの大きな結晶成長方向に垂直な面内で，Ti 濃度が均一になっている変化を誘発し，結晶後端部のクラック発生要因になっていこ と を 示 し て い る。 ま た， 本 実 験 の 結 果 で は，Ti 濃ることが考えられる。これらに比較して，直胴部での Ti 濃度  33 mol％付近に実線で示した文献

度変化は小さく，直胴部長を伸ばすことによって，有効利フォトロピック相境界（MPB II）を超えた Ti 組成まで，用できる Ti 濃度の単結晶部分が延伸できると考えられる。

Trt で示される擬立方晶から正方晶への相転移の存在が示

また，一回仕込み育成では，Ti の偏析による濃度分布は唆されており，この点で従来の文献と異なる結果と言える必然的に発生するものであることから，以下の節で示すよが，相境界近傍において，複雑な結晶相の存在が最近の文うな優れた誘電・圧電特性を示す Ti 濃度の範囲に単結晶

献14)12)などによるモロには論じられており，それらとの整合性を確認する必要がある。
Ti 濃度 31 mol％以下では，Trt  90°C となる結果が得ら

40

他の特性とのバランスを考える必要はあるが，31 mol％以35下の Ti 濃度の組成が適すると考えられる。また，（Ti 濃度）30

 35 mol％では，Trt  25°C では観察されず，正方晶が室温から存在することが明らかになった。

2520Fig. 4

れており，PMN-PT の耐用温度を重視する使用目的には，

Corn010Straight body

2030

3.3

End portion

40 50 60
Wafer number

708090εr の Ti 濃度依存性を Fig. 7 に示す。(001) ウェーハにおVariation of Ti concentration along with the growth
direction straight line is a polinomial fitting curve

Temperature (°C)

250250CubicCurie temperature

150
Tetragonal
500 0.1
PMN

0.20.3
X0.4 0.5
PT

Ti concentrations are calculated using Curie
temperature line in the phase diagram.

Fig. 5

Fig. 6

Pseudo binary phase diagram of PMN-PT as acompound of PMN and PT

JFE 技報 No. 8（2005 年 6 月）

200
150

− 46 −

Tc series 1
Trt series 1
Tc series 2
Trt series 2

MPB II7)

10050020

Pseudocubic
150

誘電・圧電特性の Ti 濃度依存性

3.3.1 比誘電率（εr）

Temperature (°C)

Ti concentration (mol%)

4525303540
Ti concentration (mol%)

45Curie temperature (Tc)(circles), which are plotted
according to the phase diagram of Fig. 5, and phasetransition temperature (T r t) from pseudocubic totetragonal phase (Trt) measured in this experiment vs.
Ti concentrations

大口径高変換効率圧電単結晶 PMN-PT

3.3.2 電気機械結合係数（kt, k31）

いては，正方晶構造である  33 mol％の比誘電率は  2 000であり，実用的でないと考えられる。一方，擬立方晶構造

kt，k31 の Ti 濃度依存性を Fig. 8 に示す。板厚み方向のである  33 mol％では  3 000 であり，実用的といえるが，kt は，55〜60％である。先の比誘電率の場合に見られた個々の測定ウェーハでは，Ti 濃度が同一の値であるにも関

28〜29 mol％での急峻なピークは，kt の場合，見られない。

わらず比誘電率の値に幅があり，最大で 2 000 程度の比誘要因は明確でないが，板厚み方向の振動は，単一モードで電率の変動が見られる。この変動の原因のひとつとして，なく混合モードであるので，その影響が考えられるが，こas grown 結晶中での微細なドメイン構造（細かな領域で自れも今後の検討課題である。

発分極方向の揃った分域構造）が考えられ，分極条件など縦方向振動モードの k33 については，アスペクト比 3 以を最適化することにより，より小さい範囲に制御すること上の棒状試料（ロッドサンプル）を用いて測定する必要がが可能と考えられる。

あるため，今回の試料では実施できなかったが，他のインFig. 7 に見られるように，比誘電率  6 000 を与える大きゴットで，Ti 濃度の異なる棒状試料を用いて測定した結果なピークが Ti 濃度が 28〜29 mol％の範囲に存在する。こを Table 1 に示す。28〜32 mol％の範囲でいずれも 90％以の小さい濃度範囲で急峻なピークが見られる理由について上 の 値を示した。 横 方 向 振 動 モードの k31 の 最 大 値は，はまだ明らかでない。先に引用した文献

14)によれば，モルPZN-PT の最大値，約 80％に比較して15)，約 60％と 3/4 程フォトロピック相境界（MPB II）近傍で擬立方晶構造中に度である。この場合も，比誘電率の場合と同様に Ti 濃度単斜晶系（モノクリニック）の領域が存在し，その場合，28〜31 mol％の範囲でピークを示す。しかし，PZT セラ擬立方晶と異なる比誘電率が測定される可能性があると考ミックスの k31 の 30％に比較して 1.5 倍の値となっている。

えられる。しかし，文献では，これらの晶系が存在する Ti

変換効率は，結合係数の 2 乗に比例するので，PZT に対し濃度は，30〜36 mol％であり，今回測定された濃度より高て 2.25 倍となる。
3.3.3 圧電歪定数（d33, d31）

い側になっている。今回の測定では，3.2 節に示したように，MPB II が高 Ti 濃度側にずれる結果となっており，Ti 濃度板厚方向の d33 と横方向振動モードの d31 の Ti 濃度依存が高く換算されている可能性があるが，その場合，誘電率性を Fig. 9，10 に示す。いずれの定数も，比誘電率の場合のピークを与える濃度はさらに低い値となり文献値12)とのと同様な濃度依存性を示す。特に，Ti 濃度 28〜30 mol％近乖離は大きくなると考えられる。したがって，この大きな傍では大きなピークを示す。d33 の最大値は約 2 700 pC/N，比誘電率が得られる原因については，今後の検討が必要でd31 の最大値は約 1 100 pC/N に達するが，比誘電率の項ある。

でも述べたように，同一 Ti 濃度のウェーハ間での値の変動が大きい。この変動の制御が比誘電率の場合と同様必要で
8 000
7 000
6 00060

5 000
4 000
3 0005040302 00020

1 00010020Fig. 7kt series 1k31 series 1kt series 2k31 series 270kt and k31 (%)

Dielectric constant, εr80Series 1Series 225303540
Ti concentration (mol%)

Dependence of dielectric constant (εr) on Ti
concentration
Table 102045

ItemC(nF)

Sample A

8.10

Sample B

8.10Sample C

8.10

30

354045

Ti concentration (mol%)Fig. 8 Dependence of electro-mechanical coupling constant (kt,k31) on Ti concentration

Dielectric and piezoelectric properties of rod sample

Before poling
Density(g/cm3)

25

After poling
εrC(nF)

0.020

2 484

0.018

2 436

0.019

2 322

εr

fr
(kHz)

fa
(kHz)

k33(%)

d33(pC/N)Tc(°C)

Trt(°C)Ti(mol%)

0.043 5

5 429

84.0

194.0

91.7

1 594

14894

28.1

0.041 5

5 493

78.5

194.5

92.9

1 741

152

83

29.4

0.044 1

5 446

67.5

196.5

94.9

2 060

16457

31.8

Sample dimension: 9.2 mm  2.9 mm  2.9 mm
Direction of poling and vibration is [001].
− 47 −

JFE 技報 No. 8（2005 年 6 月）

大口径高変換効率圧電単結晶 PMN-PTがあることを述べた。このような Ti 濃度依存性を示す誘3 000d33 series 1d33 series 2d33 (pC/N)

2 500

電・圧電特性のうち，優れた特性を示す Ti 濃度範囲に単結晶全体を制御するためには，原料連続供給育成が必須で2 000あることを，MnZn フェライトで実用化されている内容を1 500

参考文献として引用することで示した。また，これら物性値が同一 Ti 濃度で変動を示すことから，この対策として分1 000

極条件の最適化によるドメイン制御を進めることが課題で

500
020Fig. 9あることを指摘した。本論文での圧電・誘電特性評価は，25303540
Ti concentration (mol%)

45PMN-PT 育成原料組成の決定や，ユーザへの納入仕様の決定，他材料の特性との比較などに有用であり，用途別に最Dependence of piezoelectric constant (d33) on Ti
concentration

適な組成を決定するための基礎データとなるものであると考える。

1 200d31 (pC/N)

1 000d31 series 1d31 series 2

参考文献1） たとえば，第 49 回人工結晶討論会予稿集，「圧電体・焦電体」セッ800ション．2004-11-09–10．

6002） 圧電材料・デバイスシンポジウム 2005 予稿集．2005-02-23–24．
3） たとえば，Setter, N., ed. Piezoelectric Materials in Devices, 2002, (ISBN4002-9700346-0-3).
4） Trolier-McKinstry, S.; Cross, L. E.; Yamashita, Y., ed. PiezoelectricSingle Crystals and Their Application. 2004.
5） Smolenskii, G. A.; Isupov, V. A.; Aganovskaya, A. L. Soviet Phys. Solid200020Fig. 1025303540Ti concentration (mol%)State 1, 1958, p. 150–151.

456） Park, S. -E.; Shrout, T. R. IEEE Trans. On Ultrasonics, Ferroelectrics,
and Frequency Control 44, 1997, p. 1140–1146[5].

Dependence of piezoelectric constant (d31) on Ti
concentration

7） Matsushita, M.; Tachi, Y.; Nagata, S.; Echizenya, K. Proc. of the 10thある。ロッドサンプルを用いた時の d33 は，Table 1 に示すように 1 600〜2 060 pC/N を示した。これらの値は，現在
主 流 で あ る PZT セ ラミック ス の d33 の 500 pC/N，d31 の200 pC/N に比べ大きな値を示している。

4.

US-Japan Seminor on Dielectric and Piezoelectric Ceramics. 2001,
p. 209–212.
8） Matsushita, M.; Tachi, Y.; Echizenya, K. J. Cryst. Growth. vol. 237-239,p. 853–857.
9） たとえば，Matsushita, M.; Tachi, Y.; Iwasaki, Y. Proc. of 2004 U.S. NavyWorkshop on Acoustic Transduction Materials and Devices. 2004, p.I-14.
10） <http://www.jfe-mineral.co.jp>
11） Cao, Wenwu. Piezoelectric Single Cr ystals and Their Application.
Trolier-McKinstry, S.; Cross, L. E.; Yamashita, Y., ed. 2004, p. 236–256.

結言12） Rehrig, P. W.; Hackenberger, W. S.; Park, S. -E.; Shrout, T. R.
Piezoelectric Matrials in Devices. Setter, N., ed. 2002, p. 433–454.

高変換効率圧電単結晶，マグネシウムニオブ酸・チタン酸鉛固溶体（PMN-PT）の一回仕込みブリッジマン育成で，世界最大級の直径 80 mmφ，重量 3.5 kg 単結晶の安定的育成に成功した。得られた単結晶結晶全体から結晶成長方位

13） Nagata, S.; Matsuzaki, S.; Echizenya, K. Kawasaki Steel Giho. vol. 34,no. 3, p. 116–119.
14） Noheda, B.; Cox, D. E.; Shirane, G.; Gao, J.; Ye, Z. -G. Phys. Rev. B66[5],054104-1-10, 2003.
15） Ogawa, T.; Yamauchi, Y.; Numamoto, Y.; Matsushita, M.; Tachi, Y. Jpn. J.
App. Phys. vol. 41 2002, p. L55–L57.

＜110＞と 45° をなす（001）ウェーハを切り出した。この（001）ウェーハから，インゴットの成長方向の部位が異なるため，Ti 濃度の異なる系列 1，系列 2 の小型（001）角ウェーハを切り出し，単結晶インゴット成長方向での Ti 濃度変化状況を把握した。濃度変化は，結晶先端部と後端部で大きく，安定成長部である直胴部では比較的少ないこと，インゴット同一部位では Ti 濃度が一定であることが分かった。また，同じ角ウェーハを用いて，比誘電率（εr），電気機械結合係数（kt，k31），圧電歪定数（d33，d31）の Ti 濃度依存性を測定した。その結果，これらの物性値が，Ti 濃度に大きく依存することが分かった。特に，28〜30 mol％では，突出したピーク値を示すことが分かった。この原因として，Ti 濃度近傍で現れる単斜晶系との関連を考える必要− 48 −

松下三芳舘義仁

岩﨑洋介