注目の誘電体セラミックス材料(1) 応用に根ざした非鉛圧電材料の設計
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注目の誘電体セラミックス材料(1) 応用に根ざした非鉛圧電材料の設計

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注目の誘電体セラミックス材料(1) 応用に根ざした非鉛圧電材料の設計 本文880頁 2014年3月10日 第1版第1刷発行  チタン・ジルコン酸鉛 (PZT) の主成分である鉛の毒性のため,鉛を用いない非鉛系圧電体の研究が,近年非常に活発になっています.  企業では万が一の鉛使用規制に備えるため,大学や公的研究機関では万が一の新材料発見の夢にかけるため,非鉛系圧電材料の探索に取り組んでいます.これらの研究・開発の過程で新非鉛系材料の探索は基より各プロセスの改善,使用目的に応じた材料設計,新しいナノ構造の提案など目覚ましい研究開発の展開が見られ材料技術の粋が集積されていると云っても過言ではありません.  そこで, 前版の「注目の誘電体セラミックス材料」をベースにこの10年のマテリアルインテグレーション誌に掲載された関連記事を編集しなおし, 非鉛系圧電材料を中心とした増補改訂版を発行することにしました. この分野での調査, 企画, 研究開発, 製造, 応用などを目指される方々に活用頂ければ幸甚です. 執筆者一覧(50音順)肩書は執筆当時 Gisele Foulon Silicon Light Machines Shou-Qi WANG 三菱マテリアル(株) 電子デバイス開発センター 明渡 純 (独)産業技術総合研究所 先進製造プロセス研究部門 集積加工研究グループ 安達 正利 富山県立大学 工学部 教授 阿部 洋 (株)トーキン 商品開発研究所 飯島 高志 (独)産業技術総合研究所 水素材料先端科学研究センター 越智 篤 日本電気(株)機能材料研究所 一ノ瀬 昇 早稲田大学理工学部物質開発工学科 教授 稲垣 友美 名古屋工業大学大学院 工学研究科 大学院生 日本学術振興会 特別研究員 稲葉 秀弘 (株)富士セラミックス 生産部生産2課 井上 真司 京セラ(株)中央研究所 井上 武志 日本電気(株)機能材料研究所 猪 義博 (株)トーキン 商品開発研究所 首席技師長 上田 真二郎 松下電子部品(株)開発技術センター カーエレクトロニクス技術研究所 主任技師 宇田 聡 東北大学 金属材料研究所 教授 打越 哲郎 物質・材料研究機構 先端材料プロセスユニット 内野 研二 ペンシルバニア州立大学工学部 教授 王 瑞平 (独)産業技術総合研究所  電子光技術研究部門 酸化物デバイスグループ 太田 一徳 (独)産業技術総合研究所セラミックス研究部門機能複合粉体研究グループ 大野 留次 (株)トーキン 取締役 商品開発研究所長 大橋 優喜 (独)産業技術総合研究所セラミックス研究部門機能複合粉体研究グループ 岡 定人 (株)タムラ製作所 電子ユニット事業部 荻浦 美嗣 (株)村田製作所 センサモジュール事業推進部 奥山 雅則 大阪大学基礎工学部電気工学科 教授 柿本 健一 名古屋工業大学大学院 工学研究科 准教授 掛本 博文 東京工業大学大学院理工学研究科 加藤 一実 (独)産業技術総合研究所 先進製造プロセス研究部門 テーラードリキッド集積研究グループ  研究グループ長 上羽 貞行 東京工業大学精密工学研究所 唐木 智明 富山県立大学 工学部 准教授 川上 省二 (独)産業技術総合研究所セラミックス研究部門機能複合粉体研究グループ 川田 慎一郎 (株)村田製作所 技術・事業開発本部 材料開発統括部 材料1部 岸 輝雄 東京大学先端科学技術研究センター 教授 北中 佑樹 東京大学先端科学技術研究センター 北村 健二 物質・材料研究機構 光学単結晶グループ 木村 敏夫 慶應義塾大学理工学研究科 総合デザイン工学専攻 教授 木村 雅彦 (株)村田製作所 技術・事業開発本部 材料開発統括部 材料1部 宮山 勝    東京大学先端科学技術研究センター 楠本 慶二 (独)産業技術総合研究所セラミックス研究部門機能複合粉体研究グループ 工藤 すばる 石巻専修大学理工学部電子材料工学科 助手 熊田 明生 ピエゾ・テック(株)代表取締役 栗村 直 物質・材料研究機構 光学単結晶グループ 黒澤 実 東京大学工学部精密機械工学科 神野 伊策 神戸大学工学研究科 マイクロエンジニアリング専攻 准教授 神山 一司 京セラ(株)中央研究所 小林 剛史 (株)東芝 研究開発センター, 給電・材料デバイスラボラトリー 坂井 雄一 富山県工業技術センター 機械電子研究所 電子技術課 研究員 坂本 渉 名古屋大学 エコトピア科学研究所 ナノマテリアル科学研究部門 佐々木 康弘 日本電気(株)機能材料研究所 目 義雄 物質・材料研究機構 先端材料プロセスユニット 塩嵜 忠 京都大学工学部電子工学科 助教授 地頭所 典行 松下電子部品(株)開発技術センター カーエレクトロニクス技術研究所 主担当 柴田 憲治 日立電線(株) 技術本部 技術研究所 先端電子材料研究部 志波 光晴 東京大学先端科学技術研究センター 客員研究員 島村 清史 東北大学 金属材料研究所 白露 幸祐 (株)村田製作所 末永 和史 日立電線(株) 技術本部 技術研究所 先端電子材料研究部 菅原 澄夫 石巻専修大学理工学部電子材料工学科 助教授 鈴木 達 物質・材料研究機構 先端材料プロセスユニット 高尾 泰正 (独)産業技術総合研究所セラミックス研究部門機能複合粉体研究グループ 高橋 貞行 早稲田大学理工学総合研究センター 客員教授 高橋 弘文 (株)富士セラミックス 開発部 部長 竹内 友成 産業技術総合研究所ユビキタスエネルギー研究部門 主任研究員 竹川 俊二 物質・材料研究機構 光学単結晶グループ 武田 博明 東京工業大学大学院理工学研究科 竹中 正 東京理科大学理工学部 電気電子情報工学科 教授 谷 俊彦 (株)豊田中央研究所 無機材料研究室 主任研究員 土信田 豊 太陽誘電(株) 鶴見 敬章 東京工業大学 大学院理工学研究科 材料工学専攻 教授 董 敦灼 本多電子(株) 鴇田 正雄 SPSシンテックス(株) 専務取締役 開発センター 所長 砥綿 篤哉 (独)産業技術総合研究所セラミックス研究部門機能複合粉体研究グループ 中里 匡志 (株)康井精機 営業技術部 永田 肇 東京理科大学理工学部 中村 優 物質・材料研究機構 光学単結晶グループ 西戸 守仁 富士チタン工業(株) 電子材料事業部 取締役事業部長 野口 祐二 東京大学先端科学技術研究センター 野本 明 日立電線(株) 技術本部 技術研究所 先端電子材料研究部 橋口 裕作 (株)タムラ製作所 電子ユニット事業部 馬場 創 (独)産業技術総合研究所 先進製造プロセス研究部門 集積加工研究グループ 浜川 圭弘 大阪大学基礎工学部電気工学科 教授 浜口 佑樹 本多電子(株) 速水 浩平 (株)音力発電 代表取締役,慶應義塾大学大学院政策・メディア研究科 原田 耕一 (株)東芝 研究開発センター, 給電・材料デバイスラボラトリー 阪東 寛 (独)産業技術総合研究所  電子光技術研究部門 酸化物デバイスグループ 東 正樹 東京工業大学応用セラミックス研究所 福島 英沖 (株)豊田中央研究所 主任研究員 福田 承生 東北大学 金属材料研究所 二口 友昭 富山県工業技術センター 中央研究所 評価技術課 課長 布田 良明 (株)トーキン 商品開発研究所第2研究部 課長 保科 拓也 東京工業大学大学院理工学研究科 堀川 勝弘 (株)村田製作所 堀切 文正 日立電線(株) 技術本部 技術研究所 先端電子材料研究部 舞田 雄一 本多電子(株) 巻野 勇喜雄 大阪大学接合科学研究所 松堂 人士 名古屋工業大学大学院 工学研究科 大学院生 日本学術振興会 特別研究員 松村 禎夫 (株)東芝 ディスプレイ,部品材料社 材料部品技術部 参与 三宅 正司 近畿大学リエゾンセンター 三島 友義 日立電線(株) 技術本部 技術研究所 先端電子材料研究部 三輪 恭也 (株)村田製作所 技術・事業開発本部 村上 慎 京セラ(株) 中央研究所 森 正和 龍谷大学 理工学部 機械システム工学科 助教 山下 洋八 (株)東芝 研究開発センター 研究主幹 山本 孝 防衛大学校電気工学教室 助教授 山本 満 日本電気(株) 機能材料研究所 山森 春男 本多電子(株) 李 恩竹 東京工業大学大学院理工学研究科 和田 智志 山梨大学大学 院医学工学総合研究部工学領域物質工学系 渡辺 和俊 日立電線(株) 技術本部 技術研究所 先端電子材料研究部 目    次 第I部 要素技術の新展開  第1章 総論   第1節 誘電体セラミックス総論   第2節 圧電・焦電セラミックスの新しい動き   第3節 非鉛系圧電材料の問題と将来   第4節 非鉛系圧電材料の応用分野と将来展望  第2章 紛体合成   第1節 新しい合成法と特性評価   第2節 シュウ酸法によるチタン酸バリウムのナノパウダー   第3節 チタン酸バリウム微粒子の誘電特性におけるサイズ効果  第3章 単結晶   第1節 圧電単結晶材料と応用の研究動向   第2節 リラクサ系圧電単結晶とその応用   第3節 PyroFree  Lithium Tantalate (LiTaO3) for Surface Acoustic Waves Applications   第4節 SAWデバイス用LiNbO3,LiTaO3結晶   第5節 ランガサイト--- 新しい多目的圧電基板結晶   第6節 移動体通信用ランガサイト系結晶   第7節 SLN・SLT  第4章 ナノクリスタル   第1節 溶液内結晶化学に基づくナノクリスタルのボトムアップ技術   第2節 溶液化学を利用した誘電体単結晶ナノキューブの合成と集積  第5章 成膜技術   第1節 化学溶液法を用いたジルコン酸チタン酸鉛厚膜の作製とその圧電特性評価   第2節 常温衝撃固化現象とエアロゾルデポジション技術   第3節 PZTエアロゾル堆積膜の構造変化に及ぼすミリ波ポストアニール効果   第4節 AD法におけるプラズマ援用効果   第5節 基板の熱ダメージを抑えた圧電膜のレーザーアニール   第6節 スパッタ法による(K,Na)NbO鉛フリー圧電薄膜の開発   第7節 スクリーン印刷法による非鉛系強誘電体厚膜の作製と応用   第8節 インクジェット法によるチタン酸バリウム厚膜の作製   第9節 次世代シート成形技術の動向スロットダイ及びマイクログラビア工法  第6章 焼結法   第1節 二段階焼結法で作製されたチタン酸バリウム圧電セラミックス   第2節 マイクロ波プロセスの基礎,応用と世の中の動向   第3節 マイクロ波焼結によるチタン酸バリウムの高性能化    1 はじめに    2 非鉛系圧電材料の高性能化に関する手法    3 マイクロ波焼結を利用して作製したチタン酸バリウムの特性    4 おわりに   第4節 新しい焼結技術--放電プラズマ焼結 (SPS) 法    5 おわりに   第5節 SPSによる誘電体材料の創製 第II部 非鉛系圧電材料の高機能化  第7章 非鉛系圧電材料の探索   第1節 環境に優しい非鉛系圧電セラミックス   第2節 非鉛系圧電セラミックスの研究開発状況とその課題   第3節 (Bi_Na_) TiO3-BaTiO3-SrTiO3系無鉛圧電セラミック材料の開発   第4節 (Na,K)NbO 系固溶体の相転移と圧電特性   第5節 ニオブ系非鉛圧電体の現状と今後の展開   第6節 非鉛ニオブ酸塩系圧電体セラミックス薄膜   第7節 菱面体晶--正方晶固溶体BiFeO -BiCoO   第8節 (Bi,Na)TiO 系無鉛圧電セラミックスの実用化及び課題  第8章 ドメイン構造制御   第1節 強誘電体結晶の異方性を利用したエンジニアード・ドメイン構造   第2節 ドメインエンジニアリングによる非鉛系圧電材料の特性向上   第3節 ドメインエンジニアリングによる非鉛系圧電材料開発の最新   第4節 人工MPBエンジニアリングを用いた新規非鉛系圧電材料の提案  第9章 配向制御   第1節 RTGGプロセスで設計する配向圧電セラミックス   第2節 テンプレート粒成長法による圧電セラミックスの結晶配向プロセス   第3節 結晶配向性非鉛系圧電セラミックスの微細構造制御   第4節 ビスマス層状化合物配向セラミックスの圧電特性   第5節 強磁場と板状粒子を用いたBi TiNbO 圧電セラミックスの2軸配向制御  第10章 その他の高機能化   第1節 欠陥制御による非鉛圧電材料の高機能化   第2節 シェアモードを用いた非鉛系圧電材料の応用   第3節 Ni内部電極積層無鉛圧電セラミックスの研究 第III部 圧電材料の応用  第1章 圧電アクチュエータ   第1節 Piezoelectric Actuators Development History and the Future   第2節 内外のセラミックアクチュエータの研究開発動向   第3節 ナノメータアクチュエータの提案   第4節 マイクロアクチュエータ   第5節 積層圧電アクチュエータの変位特性に寄与する内部電極構造因子の解析  第2章 超音波モーター   第1節 超音波モータ   第2節 非鉛積層圧電セラミックスを用いた小型超音波モータ   第3節 非鉛積層圧電セラミックスを用いた小型超音波モータの研究  第3章 エネルギーハーベスト   第1節 圧電素子--究極のエコ発電   第2節 圧電薄膜を用いたMEMS振動エナジーハーベスト  第4章 圧電トランス   第1節 圧電トランス   第2節 冷陰極管用圧電インバータユニット   第3節 セラミックスインテグレーション技術を用いた電源用圧電トランス  第5章 超音波センサ   第1節 PbTiO3薄膜Siモノリシック超音波センサ   第2節 高感度AEセンサの開発   第3節 傾斜機能圧電セラミックスと超音波トランスデューサへの応用  第6章 加速度センサ   第1節 加速度センサ   第2節 表面実装型ショックセンサ  第7章 ジャイロ   第1節 圧電ジャイロ設計の基礎   第2節 セラミック単体円柱型振動ジャイロ