国外压电材料发展概况 (1)

向容 易加工 。 其它开发的单晶如 ； ｓ ｉ ｏ （ Ｂ Ｓ Ｏ ） 、 Ｂ ｉ Ｇｅ Ｏ ∞ （ Ｂ Ｇ Ｏ ） 、 Ｐ ｂ ２ ＫＮ Ｏ ｌ ５ 、 Ｔ Ｉ ３ Ｖ 等实用 化 比较慢 ｔ 其中 Ｂ Ｇ Ｏ和 Ｔ １ Ｖ Ｓ 的压 电基板 ， 利用其 Ｓ ＡＷ 速 度非常慢 的特性 ， 作为特殊 的声 表 面 渡器 件 用 基板 ， 一 部 分 巳实 用化 。
压 电单 晶 基 板 见表 Ｓ 其 中 ３ ６ 叮 切 基板 Ｌ ｉ Ｔ ａ Ｏ。 、 ６ ４ ’ Ｙ 切及 ４ １ Ｙ 切
高
基板 材料 Ｌ ｉ ｂ ｌ ｌ ￣ Ｏ，
Ｌ ｉ Ｎ ｌ ￣ Ｏｓ 或ＬHale Waihona Puke Baiduｉ Ｔ ， Ｏ，
ｌ ｊ Ｔ ａ ｏ｜
Ｌ ｉ Ｎｂ Ｏ ￣ ， 它 们的机 电耦合 系致特 别
页） 中。
在压电材料的研制方 面 ． 在不 断改 进现 有材料的同时 。 研制性能更好的 材料 ． 重 视开发尊 膜压电材料 。 有机高分子压电材料的发展也裉 迅速 。 研 究性 能好 、 价 格便宜的压 电奉 ｜ 辩仍是今
后 的 主 要 发 展 方 向。
二、 压 电单 晶材料 的进展
流 量计 ， 巍建 计 ， 风速计 。 藏 面计 等
抬音嚣， 话筒 ， 接收嚣 超声 波 翻探机 ， 声纳， 扬声嚣， 鱼群 探翻 嚣等 超 声掉 伤 ， 厚 度计 ， 地 下探 ｛ 赠 韧性 研究 用的各 种变 成 器 洗净 ， 加工 ， 焙接， 搅拌 ， 浮化 ， 混台 ， 促进 反 皮等 船声 渡诊 断装置 ． 脑， 心 脏障 碍诊断 ， 曲 瘤 治疗 辱 压 电火花发 生器 ． 压电 泵， 散 位移元 件 ． 超 声 波 马达等
切 酉
Ｂ ‘ 叮 埘
４ ｌ ’ Ｙ切
３ ６ ‘ Ｙ 协
ｌ ｎ
Ｓ ＡＷ 传■育 ＾ 毫■ 音囊 ｔ． ｘ ｛ （ ） ■直 薯ｔ ， ｐ 肿 ， ℃ ｓ ＾ ｗ 毫崖 ． Ｍ， ｓ
ｘ育 一
ｘ方 向
Ｘ古一
ｘ育一
三、 压 电 陶瓷 材 料 的 进 展
压 电陶瓷材料 主要 有 Ｂ ａ Ｔ ｉ Ｏ 、 Ｐ ｂ Ｔｉ Ｏ。 、 Ｐ ｂ （ Ｔ ｉ Ｚ ｒ ） Ｏ （ Ｐ ｚ Ｔ） 、 改性 Ｐ ｚ Ｔ 和 其 它 三 元 系 材 料
主要 压 电 晶体 的 性 能列 在表 ２中 ”。在 声 表 面 波应 用方 面寻 求 Ｋ值 大 的 温度 补接 材料 ， 开发的材科有 ： ＡＩ Ｐ Ｏ‘ 、 Ｔ１ ＡＸ ． （ Ａ＝Ｖ， Ｔ ａ ． Ｘ—ｓ， Ｓ ｅ ） 、 Ｌ ｉ ２ Ｂ ｜ Ｏ 、 Ｋ３ Ｌ ｉ ｛ Ｎｂ ５ Ｏｌ ｓ 、 Ｐ Ｓ ， ＫＮ ｓ 、 （ ｓ ５ Ｂ ａ ｓ ） Ｎｂ ｚ Ｏ。 等。 硼 酸 锂 单 晶 的开 发 引 人 注 目。 它 与 Ｌｉ Ｔａ 相 比． 温 度 特 性大 幅度 提 高 ， 转 换 效 率为水 晶的 ｌ ０倍 ． 用 Ｌ＿ ２ Ｂ ． ｑ 制成的滤波器 同以前的相 比， 能 从三 倍 以 上 的 宽广 范 围取 出 实 际需 要 的 频 率 信 号 ， 而 且 能 完 全 滤掉 不需 要 的 频 率 信 号 。 以前 的 一个 滤波 器 仅 有 ３个 渡道 份 鼓 的实用枯宽 ． 而 硼 酸 锂 制 成 的 产品 扩 大 到 ｌ ０个 波道 份 数 ， 可 使接 收机 滤 波 器 减 步到 １ ／ ３以下 。 可望 降 低滤 波器 的成 本 。 但 硼 酸 锂 单 晶拉 制 比较 困 难 ， 容 易 混进 气 泡 ．硼 酸 锂 单品 的 （ １ １ ０ ） 晶
铌酸锂单晶的发展动向是进一步改进 性能（ 特别是温 度系数） 和降低成本 。 为了降低 成本 ，
把拉晶 工艺与器件 工艺结合起来 ， 直接培育 出旋转 １ ２ ８ ￣ Ｙ方 向的单 晶。因为 １ ２ ８ ＂ Ｒ Ｙ 切型的 Ｌ ￣ ＮＳ Ｃ ｈ比 Ｙ 切 型 的 寄 生 信 号 小 ， 因此 型 板 变 得 简 单 ， 基 板 尺 寸 可 能 变 小 。除特 殊 用途 外 ， 世 界
关键词 垦皇 翌盟 塑
综述
一
Ｔ ３
｝
、
前 言
压 电 材料 是 一 种 重 要 的 电子 村料 ， 它 广 泛 应 用 于 各个 工 业 部 门和 高 科 技 领 域 ， 成 为 重 要 的
功能 材料 。压 电材 料 在 日本 发 展很 快 ， 其 产 量约 占世 界 的 ２ ／ ３ 。近年 来 ， 日本 压 电元 件 、 水 晶 振
在 声表 面谈 器 件 方面 ． 陶 瓷滤 波 器 已用 作 黑 白 电 视机 中援 图 像 滤波 器 。 已研 究 出 延迟 温 度 系数
接近于零的压电材料 ． 如Ｐ ｈ ¨。 （ Ｌ ａ ｔ …Ｎ ｄ） ¨ａ （ Ｔ Ｍｎ Ｉ ｎ ∞ ） Ｏ ， 选择适 当的 ａ 值， 可 使■ 度 系数接近于零 。 当ａ ＝０ ． ５时 ， 在一ｌ Ｏ ～５ Ｏ ℃范 国 内温 度 系数 小于 ｌ ｐ ｐ ｍ／ ℃。 对 陶 瓷原 辩 进行 特
使用 Ｌ ｉ Ｔ ａ Ｏ。 （ 见表 ４ ） 。 除 了彩 电、 录相机应用外 ， 声表 面渡器件还应用于汽车电话 、 无线 电话和 袖珍 式无线 电传呼机 等方 面 ． 应 用 寰 ４ 圈● 中葭 滤波 矗基 掘选 用情况 不断 扩 大 。利 用 模 拟 弹性 表 面 波 的
国家或 地区 Ｉ欧 囊 率 ｉ ｝ Ｉ Ｉ 低 美 国 由 日 本
压 电音 叉 ， 压 电音 片 ， 音游渡 器等 机械滤 波 器 电视 高压 电源用 升压变 压 器 电丰 毫、 通 讯机 、 计算 机用延 迟装置 压力计 ， 振动 计 ， 加速 度计
超声 波 畦用
空 中音 响变成 嚣 水 中音 响变成 嚣 固体 中 音响 变成 器 物 理音 响变 成嚣 强 力超 声发 生器 医 用超 声帔 发生 器 其 它
《 电子 材 料 》 ｌ ９ ９ ５年 摹 ｌ Ｏ辑
１ ９ ９ ０
８ ２ ６ ３ ． １ ４ ６
１ ９ ９ １
８ ６ ６ ２ １ ４ ８
嚣 电 景相 机 合 计
・２ ・
维普资讯 http://www.cqvip.com
率高 ， 一般 使 用 钮酸 锂 。图像 中援 滤波 器 由于 各 国使 用 的 鹱 率 不 同 ， 有 的使 用 Ｌ ｉ Ｎｂ Ｏ， ， 有 的 喇
压 电 单 晶 材 料 主要 有 水 晶 、 铌酸 锂 ， 钽酸 锂 、 硼 酸锂 、 锗酸铋 、 硅酸铋 、 锗 酸锂 等 。这 些 人工
生长的单晶是在高强和超高频领域 （ 特别是微波声学） 中主 要 使 用 的 压 电 材 料 。 人 工 合成 的水 晶仍 然 是 高 颡 振 子 的 主 要 材 料 。 钽酸锂、 铌酸 锂等 在 声 表 面 波 器 件 上 的用 量越 来 越 大 日本用 单晶直径钽酸锂为 ３ ， ５ ， 铌酸锂为 ４ ” ， 硼酸锂为 ３ 。
‘ 电子材 料 ｝ １ ９ ９ ５年 第 ｌ ０ 辑
维普资讯 http://www.cqvip.com
寰 ２ 压电 陶瓷 的应 用
功
能
压 电膏 瓷 的应用顿 域
压 电振 子
．
振子 ， 共 振子 ， 滤 渡器
应 用倒
电舱 电 能
复 合振 子 机 槭滤 波 器 压 电变 压 器 延 迟装置 电能 机 槭能 计 测
大， 近年正在迅速地普及 ， 在 无 舅 电
话、 ２ ０ ０ ＭＩ ＂ ｋ 以上高援 区域 的移动 电话通讯机中的各种表面渡器件 中已经实用化 ， 而且近年来 用■急增 。 目前 日本钽酸锂基板月产规模为 ４ 万块 ， 其中移动通讯中 ｌ 万块左右 。 日本粗簟乜 、 铌 酸 锂 单 晶 的市 场 规 模 为 ３ ５亿 日元 ， 其 中钽 酸 锂 为 ２ ５ ￣２ ６亿 日元 ． 匏酸锂为 ８ ～ ９亿 日元 ．
寰 ５ 轲用横 批弹 性寰 ∞波的 压电 簟‘ 基扳
ＵＮｂ Ｏｌ Ｉ ｊ Ｔｔ ０ｔ ｓ ｉ ０Ｉ Ｌ ｂ岫
ｆ ０ ， 】 ５ ４ ， Ｏ ） （ ０ ． １ ａ 】 ． ０ ） （ ２ ０ｔ ６ 】 ． Ｂ ， １ ７ ６ ． Ｂ ） ｛ Ｏ ， Ｉ 外 ｔ ０） ｔ ０ － ９ ｏ ， ２ ９ ． ２ ） （ ０． １ ５ ． ｏ ） ｆ ０． ７ ５ ． ７ ５ ） （ ０． ● Ｉ． Ｄ Ｏ ）
８ ２ ５ ９ １ ４ １
应 用 在彩 色 电 规机 和 录 像机 的 图像 中 顿 滤 波 嚣 和 录像 机 无 线 电频 率 ｉ 胃 制 器 振 子 等 方 面 。声 表 面 渡 器件的市场与 彩电、 录 像 机 和 移动 通 讯 市 墉 的 发 展 紧 密 相关 。世 界 声 表面 渡器 件 的 市 场 列 在 表 ３ 中 录 像机 中 无线 电频 率 ｛ 爵制 器 撮子 ， 由于 其 撅
维普资讯 http://www.cqvip.com
ｆ １ 厂 孑 一
Ｊ ｝ （ ，
／
‘
，
７ （ ’ ，
：
．
国 外 压 电材 料 发 展 概 况
、
， ，
抽蔓
北京 有色 金 属研究 总 院 钟俊辉
ｆ 一 ＿ ／
综 述 了 国外压 电材 料应 用 的发 展 ， 以 及压 电单 晶材 料 、 压 电陶 瓷 材 料 和 有
伸缩调节器的市场规模很大 ． １ ９ ９ ０ 年估计达到 １ ５ ０ ￣２ ０ ０ 亿 日元 。估计 民用机器 占 ８ ０ ｔ 精密 加工 占 １ Ｏ ． 其他如压 电继 电器 、 流 量控制 阀等占 ｌ Ｏ 。 。 压 电材料在传感器方面的应用也越 来越 多． 如声传感器用于超 声波诊断装置 、 超声波遥控 装置等 。压力 传感器用作电子直压计以 及汽 车上 的撞击敏感器 、 后方障碍物 敏感 器和 雨漓 敏感器等 。 晟近 压电材料用于隧道扫描 电子 星微镜 ， 这是一种能分析原子 层结构的先进 的电子显馓镜 。压 电陶瓷的应 用概 括列于表 ２ （ 下
噪音等 特点。 压 电微位移调节器的应用 已引起广泛的注意 ， 具有 代表性 的应用实倒有光情报处 理方面的可变形镜 、 切 削 误 差 补正 机 构 、 印刷机头等 ， 将 来 还 将 开 发 光位 移 碾 节 器 和 计 敷 位 移
元 件 等 。 压 电 材 料 作 为 电致 伸 缩 材 料 ， 已经 得 到 广 泛 的 应 用 。根 据 日本 有 关 方 面 的 调 查 ， 电致
酸崔单晶拉制方面是发展提拉大直径的单晶 。为了降低 成本 ， 采用含 Ｒ ｈ ２ ０ ￣４ ０ （ １量 ） ％的铂
坩 埚 材料 ， 其 加工 性 能 好 ． 熔点也能满足拉制 Ｌ ｉ Ｔａ Ｏ 单晶的要求。 钽 酸 锂 和 铌 酸 锂 主 要 用作 声 表 面 渡 滤 渡 器 ，
寰 ３ 世 界声 寰面 波毒 件 的市场 （ 百 万十 ） 年 份 ３ ． ０ ８ ９
如Ｘ Ｐ ｂ （ Ｍｇ ｌ ／ ３ 、 Ｎｂ ２ ／ ３ ） Ｏ 一ＹＰ ｂ Ｔ ｉ Ｏ －Ｚ Ｐ ｂ Ｚ ｒ Ｏ （ ｘ ＋Ｙ＋ｚ ＝１ ０ ０ ） 等 。日前 已批 量生产各种 系 列的产品 ， 用于制 作超声振子 、 换 能器 、 拾音器 、 压 电变压器、 陶 瓷滤波器 、 延迟 线及 蜂鸬 嚣尊 ．
子 的 生 产 额 列 在表 １中 “ 。１ ９ ９ ５年 日本 需 求 额 可 达 １ ５ ３ ０亿 日元 。
衰１ 日奉压 电元 件和 木昌振 子的 生产 颤 （ 亿 日元 ）
压 电 材 料 的 应 用 不 断扩 大 ， 最 近 开 发 的 压 电 马达 具有 体 积 小 、 重量轻 ， 不 用 线 圈 和 无 电彀