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非鉛圧電体 NaNbO3–BaTiO3 粉末の作製とその構造
（名古屋工業大学） ○坂野聡一・青柳倫太郎
【はじめに】BaTiO3 と NaNbO3 の固溶体(Na1-xBax)(Nb1-xTix)O3 (NNBT)は x=0.10 付近で圧電定数 d33=160
pC/N、キュリー温度 220 °C 程度と比較的大きな圧電定数と高いキュリー温度を示すペロブスカイト型非鉛
強誘電体である。NNBT のようなアルカリニオブ系の多成分系ではアルカリ金属の揮発や成分間の反応
による二次相の生成が問題となるため、原料や仮焼条件の選択が重要となる。本発表では出発原料や
仮焼温度が NNBT の反応挙動や微構造に及ぼす影響について報告する。
【実験方法】出発原料に炭酸塩、酸化物である Na2CO3、Nb2O5、BaCO3、TiO2 の各試薬および NNBT を
構成する固溶体の端成分である NaNbO3、BaTiO3 を先に固相法で反応させた粉末を用い、目的組成で
ある(Na0.88Ba0.12)(Nb0.88Ti0.12)O3 が得られるよう混合した。混合した粉末は 900~1050 °C で 2 h 仮焼しボー
ルミルにより粉砕した。仮焼粉末の結晶構造は XRD により評価し、微構造は SEM により観察した。
【実験結果】出発原料として(a)Na2CO3、Nb2O5、BaCO3、TiO2、(b)Na2CO3、Nb2O5、BaTiO3、(c)NaNbO3、
BaCO3、TiO2、(d)NaNbO3、BaTiO3 の 4 通りの組み合わせを用いて NNBT 粉末の合成を行った。図 1 に
950 °C で 2 h 仮焼した粉末の XRD を示す。炭酸塩、酸化物のみを用いて合成した(a)の粉末の XRD は
ペロブスカイト相によるピークのみが確認されるが、NaNbO3 や BaTiO3 を出発原料に含む(b)-(d)の粉
末の XRD からは NaNbO3 や BaTiO3 によるピークも確認された。図 2 に図 1 の 30~35°を拡大した図を
示す。原料に BaTiO3 を含む(b)および(d)の XRD からは NNBT に加え未反応の BaTiO3 や NaNbO3 の
ピークも確認される。一方 BaCO3、TiO2 と NaNbO3 から合成した(c)の XRD では NaNbO3 のピークより低
角に BaTiO3-rich 組成と考えられる NNBT のピークが確認される。NNBT 単相が得られていない(b)-(d)
は仮焼温度を 1000~1050 °C に上げることにより単相の NNBT が得られた。このように NNBT では原料の
種類により異なる反応の挙動を示し、端成分を合成せずに炭酸塩や酸化物から直接 NNBT を合成した
方がより低温・短時間でペロブスカイト単相を得られることが分かった。仮焼粉末の微構造を観察すると、
炭酸塩、酸化物を 950 °C で 2 h 仮焼した(a)の粒子サイズは 0.5 から 1.0 µm 程度であった。一方 NaNbO3
を原料に含み 1050 °C で 2 h 仮焼した(c)や(d)は 2 µm 以上ある大きな粒子とサブミクロンサイズの小さな
粒子の集合体であった。このように NNBT では用いる原料により粉末の微構造も異なることが分かった。
謝辞:本研究で使用した BaTiO3 粉末は共立マテリアル株式会社に提供していただきました。

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