本发明专利技术为从由La2O?3、Ta2O5、Ga2O3、Al2O3的混合物制备的多晶体起始原料制造LTGA的单晶的方法，提供一种方法，作为多晶体起始原料，使用由y(La2O3)＋(1-x-y-z)(Ta2O5)＋z(Ga2O3)＋x(Al2O3)表示的组成(该式中，0＜x≤0.40/9、3.00/9＜y≤3.23/9、5.00/9≤z＜5.50/9)的混合物，且设结晶培养轴为Z轴，培养LTGA单晶。优选对培养了的LTGA单晶实施真空热处理。通过本发明专利技术的方法培养的、高绝缘、高稳定性LTGA单晶，能够应用于对内燃机燃烧室内的燃烧压力的测定有用的高可靠性的燃烧压传感器的压电元件等。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及高绝缘、高稳定性压电氧化物晶体的制造方法。更详细地说，本专利技术涉及适合在测定内燃机的燃烧室内的燃烧压的燃烧压传感器等压电元件中使用的压电氧化物即LTGA单晶的制造方法。另外，本专利技术还涉及用该制造方法得到的LTGA单晶和使用其的压电元件及燃烧压传感器。
技术介绍
例如，在利用内燃机的汽车中，为了对应失火或者异常燃烧等对燃烧进行最优控制，而通过检测燃烧室内的燃烧压力，控制燃料的供给量或点火时刻。在燃烧室内的燃烧压 力的检测中，一般地使用燃烧压传感器，其利用表示压电效果(作为根据所施加的力(压力)而产生的极化的结果而产生电荷)的氧化物压电材料的元件。在燃烧压传感器的压电元件中，使用氧化物压电材料的单晶。目前，作为氧化物压电材料使用水晶，而且从1990年年初开始，压电常数比水晶大的硅酸镓镧(LGS :La3Ga5SiO14)受到关注，以与硅酸镓镧带有相同的结构的铌酸镓镧(LGN :La3Ga5.5NbQ. 5014)为中心进行了研究。之后，由于压电常数的温度变化小，且为高绝缘性，钽酸镓镧(LTG:La3Ta0.5Ga5.5014)受到关注，现在，LTG被广泛使用。另外，用Al置换LTG的Ga的一部分的LTGA(La3Tatl.5Ga5.5_xAlx014(x = O. 2左右为主流))也在10多年前就已知。到了最近，LTGA显示出比LTG更高的绝缘电阻(专利文献I)，且受到关注。LTGA单晶的制造，是用对以付与目标的化学计量理论的单晶组成的方式秤量的起始原料La203、Ta205、Ga203、Al2O3的混合物进行预烧而制作LTGA烧结体(多晶体材料)，使制作的LTGA烧结体熔融，且将晶种浸溃于熔融液中再慢慢提起，由此得到单晶的方法(切克劳斯基法(Czochralski method;CZ法))等来进行。已知，关于三元结晶的LTG单晶，为了得到夹杂物及裂缝小的良好的单晶，报告了熔融液的调和熔融组成，在由熔融液制造氧化物压电材料的单晶时，使起始原料氧化镧、氧化钽、氧化镓的混合比在化学计量理论的组成的附近变化(例如，参照专利文献2)。已知在氧化物压电材料所要求的重要的特性中，越高温绝缘电阻率越下降，并且随着时间推移而减少。例如，在非专利文献I中，记载有将在氧气氛或者惰性气体气氛中培养的LTG单晶暴露在550°C时，绝缘电阻率在经过600小时后，降低到初始值的一半左右的情况。现有技术文献专利文献专利文献I:国际公开第2006/106875号小册子专利文献2:日本特开平11-322495号公报非专利文献非专利文献1:S. A. Sakharov et al.，Physical Properties of LanthanumGallium Tantalate Crystals for High-Temperature Application,2005IEEE,Ultrasonics symposium
技术实现思路
专利技术要解决的课题燃烧压传感器的压电元件中使用的压电材料，要求高绝缘性(压电材料的电阻率大)，并且要求绝缘电阻率的长期可靠性。具体地说，由于需要在内燃机中的高温下工作，因此要求在300°C时1Χ1Ο10Ω · cm以上、500°C时3Χ108Ω · cm以上的绝缘电阻率，同时，要求在500°C的大气中放置，绝缘电阻率长时间稳定。然而，迄今的LTGA初始的绝缘电阻率即使满足上述的条件，在500°C的大气中放 置，绝缘电阻率在短时间也会降低，用于压电元件时存在缺乏可靠性这样的难点。本专利技术的目的在于解决该难点，提供可以实现高绝缘、高稳定性LTGA单晶的制造的方法，该LTGA单晶能够用于对内燃机燃烧室内的燃烧压的测定有用的高可靠性的燃烧压传感器的压电元件。本专利技术的目的还在于，提供用该制造方法得到的高绝缘、高稳定性LTGA单晶，另外，提供作为压电材料含有该LTGA单晶的压电元件、及含有该压电元件的燃烧压传感器。用于解决课题的手段本专利技术的LTGA单晶的制造方法，其从由La203、Ta2O5, Ga203、Al2O3的混合物制备的多晶体起始原料制造LTGA的单晶，其特征在于，作为多晶体起始原料，使用由y(La203) +(1-x-y-z) (Ta2O5) + z (Ga2O3) + X(Al2O3)表示的组成(在该式中，O < x 彡 0. 40/9,3. 00/9<y 彡 3. 23/9,5. 00/9 ^ z < 5. 50/9，更优选 0. 17/9 彡 x 彡 0. 26/9,3. 06/9 ^ y ^ 3. 15/9、5. 14/9彡z彡5. 32/9)的混合物，且设结晶培养轴为Z轴，培养LTGA单晶。优选对于培养的LTGA单晶实施真空热处理。通过真空热处理，能够提高LTGA单晶的绝缘电阻率。优选在I托(133. 322Pa)以下的真空压力及1000°C以上1450°C以下的温度进行I 24小时真空热处理。优选在LTGA单晶的培养气氛中存在0. 2 5%的氧。由于在培养气氛中存在适度的浓度的氧，因此可以提高培养的LTGA单晶的绝缘电阻率。本专利技术的LTGA单晶，通过如下方法制造作为多晶体起始原料，使用由y (La2O3) +(1-x-y-z) (Ta2O5) + z (Ga2O 3) + x (Al2O3)表示的组成(在该式中，O < x 彡 0. 40/9、3· 00/9<y 彡 3. 23/9,5. 00/9 ^ z < 5. 50/9，更优选 0. 17/9 彡 x 彡 0. 26/9,3. 06/9 ^ y ^ 3. 15/9、5.14/9 ^ z ^ 5. 32/9)的混合物，且设结晶培养轴为Z轴，培养LTGA单晶，其特征在于，培养后在500°C的大气中放置100小时后的绝缘电阻率为3 X IO8 Ω · cm以上。另外，本专利技术的LTGA单晶，通过如下方法制造作为多晶体起始原料，使用由 y (La2O3) + (1-x-y-z) (Ta2O5) + z (Ga2O3) + x(Al2O3)表示的组成(在该式中，O<X 彡 0. 40/9,3. 00/9 < y 彡 3. 23/9,5. 00/9 ^ z < 5. 50/9，更优选0. 17/9 ^ x ^ 0. 26/9、3. 06/9彡y彡3. 15/9,5. 14/9彡z彡5. 32/9)的混合物，且设结晶培养轴为Z轴，培养LTGA单晶，其特征在于，刚培养后的初始绝缘电阻率在500°C时为3Χ108Ω · cm以上，并且培养后在500°C的大气中放置100小时后的绝缘电阻率也为3 XlO8 Ω · cm以上。优选本专利技术的LTGA单晶培养后在500°C的大气中放置100小时后的绝缘电阻率为5 X IO8 Ω · cm以上，更优选I XlO9 Ω · cm以上。优选本专利技术的LTGA单晶刚培养后在500°C时的初始绝缘电阻率也为5 XlO8 Ω -cm以上，更优选I Xio9 Ω · Cm以上。本专利技术还提供压电元件，其作为压电材料含有本专利技术的LTGA单 晶。本专利技术的压电元件的特征在于，压电常数的温度依赖性小，500°C以下的规定温度的压电常数值相对于25°C时的压电常数的值的变化率在本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：林贵之，有贺俊光，松仓诚，安斋裕，宫本晃男，松村祯夫，古川保典，
申请(专利权)人：西铁城精技美优达株式会社，
类型：
国别省市：
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