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JP4593124B2 - Method for producing perovskite-type nanoparticles - Google Patents
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JP4593124B2 - Method for producing perovskite-type nanoparticles - Google Patents

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Description

本発明は、ペロブスカイト型ナノ粒子の製造方法に関し、特に、光導波路、光スイッチ、変調素子、光偏向素子、キャパシタ、強誘電体メモリ、圧電素子等の各種デバイスに利用可能なペロブスカイト型ナノ粒子の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for producing perovskite-type nanoparticles , and in particular, perovskite-type nanoparticles usable for various devices such as optical waveguides, optical switches, modulation elements, optical deflection elements, capacitors, ferroelectric memories, and piezoelectric elements . It relates to a manufacturing method .

ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウムに代表されるABOの化学式で表されるペロブスカイト構造を有する複酸化物は、強誘電性、圧電性、焦電性等の電気的特性や電気光学的効果、音響光学効果、非線形光学効果等の光学的特性を持ち合わせた優れた機能性材料として知られており、強誘電体薄膜を用いた不揮発性メモリを始めとして、弾性表面波(SAW)素子、赤外線焦電素子、音響光学素子、電気光学素子、光導波路、光スイッチ、変調素子、光偏向素子、キャパシタ、弾性表面波(SAW)用基板、圧電超音波トランスデューサー、低周波バルク波複合圧電振動子、反射防止製品等、エレクトロニクスやオプトエレクトロニクスの分野において様々な製品が提案され、実用化されている。
このようなペロブスカイト構造を有する複酸化物は、光、電子デバイスへ応用する場合、薄膜化することが必要になる。
A double oxide having a perovskite structure represented by the chemical formula of ABO 3 typified by lithium niobate and lithium tantalate has electrical characteristics such as ferroelectricity, piezoelectricity, pyroelectricity, electrooptic effects, acoustic It is known as an excellent functional material with optical characteristics such as optical effects and nonlinear optical effects, and includes non-volatile memories using ferroelectric thin films, surface acoustic wave (SAW) elements, infrared pyroelectrics. Element, acousto-optic element, electro-optic element, optical waveguide, optical switch, modulation element, optical deflection element, capacitor, surface acoustic wave (SAW) substrate, piezoelectric ultrasonic transducer, low frequency bulk wave composite piezoelectric vibrator, reflection Various products, such as prevention products, have been proposed and put into practical use in the fields of electronics and optoelectronics.
A double oxide having such a perovskite structure needs to be thinned when applied to optical and electronic devices.

この様な複酸化物を薄膜化する方法として、高周波マグネトロンスパッタリング装置、プラズマスパッタリング装置、イオンビームスパッタリング装置、反応性スパッタリング装置、有機金属CVD(MOCVD)装置、プラズマCVD装置、レーザCVD装置等、薄膜の組成や厚みに応じて様々な成膜装置が用いられている。
また、300℃〜600℃程度の比較的低温で成膜することのできる方法としてゾルゲル法があり、例えば、強誘電体メモリ(FeRAM)では、このゾルゲル法を用いて強誘電体薄膜を成膜する方法が提案され、実用化されている(例えば、特許文献1参照)。
この強誘電体メモリは、アモルファスシリコン酸化膜(a−SiO膜)上にゾルゲル法により強誘電体薄膜を形成したもので、強誘電体薄膜を形成する際に、溶液の乾燥及び有機物の除去のために50℃〜150℃程度の温度で前処理が施された後、さらに強誘電体薄膜を結晶化させるために550℃以上の温度にて熱処理が施される。
As a method for thinning such a complex oxide, a high-frequency magnetron sputtering apparatus, a plasma sputtering apparatus, an ion beam sputtering apparatus, a reactive sputtering apparatus, an organic metal CVD (MOCVD) apparatus, a plasma CVD apparatus, a laser CVD apparatus, etc. Various film forming apparatuses are used depending on the composition and thickness.
Further, there is a sol-gel method as a method capable of forming a film at a relatively low temperature of about 300 ° C. to 600 ° C. For example, in a ferroelectric memory (FeRAM), a ferroelectric thin film is formed by using this sol-gel method. Have been proposed and put to practical use (see, for example, Patent Document 1).
In this ferroelectric memory, a ferroelectric thin film is formed on an amorphous silicon oxide film (a-SiO 2 film) by a sol-gel method. When the ferroelectric thin film is formed, the solution is dried and organic substances are removed. Therefore, after pretreatment is performed at a temperature of about 50 ° C. to 150 ° C., heat treatment is performed at a temperature of 550 ° C. or higher in order to further crystallize the ferroelectric thin film.

一方、近年のナノテクノロジーの進展に伴い、ナノ粒子を塗布・乾燥した薄膜や、ナノ粒子を有機ポリマー中に分散させたコンポジット膜等の機能化技術も進んできている。このナノ粒子の製造方法として様々な方法が提案されており、上記の複酸化物を粒子化する方法としては、固相法、沈殿法、ゾルゲル法等が挙げられる。
固相法は、各成分元素を含む酸化物や炭酸塩等の原料粉末をボールミルを用いて混合し、その後、濾過、乾燥、粉砕を行い、粉末状の混合物とし、この混合物を高温にて焼成することにより、複酸化物粉末を得る方法である。
また、沈殿法は、複酸化物の原料となる金属塩水溶液に沈殿剤を添加して水酸化物、水和物等の沈殿物を生じさせ、この沈殿物を濾過、洗浄、乾燥、焼成して複酸化物粉末を得る方法である。
さらに、ゾルゲル法は、複酸化物の原料となる金属アルコキシドを加水分解して非晶質前駆体とし、この非晶質前駆体を焼成して酸化物結晶粉末を得る方法である。
これらの方法では、1μm程度の大きさの複酸化物粒子を得ることが可能である。
特開2002−324895号公報
On the other hand, with the advancement of nanotechnology in recent years, functionalization techniques such as a thin film in which nanoparticles are applied and dried and a composite film in which nanoparticles are dispersed in an organic polymer are also being advanced. Various methods have been proposed as a method for producing the nanoparticles, and examples of the method for forming the double oxide into particles include a solid phase method, a precipitation method, and a sol-gel method.
In the solid phase method, raw powders such as oxides and carbonates containing each component element are mixed using a ball mill, and then filtered, dried, and pulverized to obtain a powdery mixture, which is fired at a high temperature. This is a method for obtaining a double oxide powder.
In the precipitation method, a precipitant is added to a metal salt aqueous solution that is a raw material of a double oxide to form a precipitate such as a hydroxide or a hydrate, and this precipitate is filtered, washed, dried, and calcined. Thus, a double oxide powder is obtained.
Further, the sol-gel method is a method of hydrolyzing a metal alkoxide as a raw material of a double oxide to form an amorphous precursor, and firing the amorphous precursor to obtain an oxide crystal powder.
In these methods, double oxide particles having a size of about 1 μm can be obtained.
JP 2002-324895 A

ところで、従来のゾルゲル法を用いた強誘電体薄膜の成膜方法では、シリコン酸化膜と強誘電体薄膜との間の熱膨張率の差が非常に大きいため、従来の下部電極上に形成された強誘電体薄膜と比べて結晶化が不十分なものになるという問題点があった。
また、熱処理による結晶化の際に、強誘電体薄膜とシリコン酸化膜が反応する虞がある。この場合、強誘電体薄膜中にクラックが入り、キャパシタとしての容量を保持することができなくなるという問題点がある。
By the way, in the conventional method for forming a ferroelectric thin film using the sol-gel method, the difference in the coefficient of thermal expansion between the silicon oxide film and the ferroelectric thin film is so large that it is formed on the conventional lower electrode. There is a problem that crystallization is insufficient as compared with the ferroelectric thin film.
Further, the ferroelectric thin film and the silicon oxide film may react during crystallization by heat treatment. In this case, there is a problem in that a crack occurs in the ferroelectric thin film, and the capacitance as a capacitor cannot be maintained.

一方、複酸化物を粒子化する方法においても、次の様な問題点があった。
固相法では、高温にて熱処理を施しているために、粗大な粒子になり易い。この粗大な粒子は、粉砕により微粒子化することもできるが、この粉砕過程では不純物の混入が避けられず、とても薄膜に適した微粒子を得ることはできない。
また、沈殿法では、沈殿物を500℃以上の高温にて焼成する必要があるが、この焼成により粒子が粗大化しており、しかも非常に強く凝集しているために分散が不可能であり、とても薄膜に適した微粒子を得ることはできない。
さらに、ゾルゲル法では、沈殿法と同様、結晶化に高温焼成を必要とし、また、得られた粒子は粗大で凝集が強く、薄膜には適さないものである。
On the other hand, the method for forming a double oxide into particles also has the following problems.
In the solid phase method, since the heat treatment is performed at a high temperature, the particles tend to be coarse. The coarse particles can be made into fine particles by pulverization, but impurities cannot be avoided during the pulverization process, and fine particles suitable for a thin film cannot be obtained.
In addition, in the precipitation method, it is necessary to calcinate the precipitate at a high temperature of 500 ° C. or higher, but the particles are coarsened by this calcination, and the particles are very strongly agglomerated and cannot be dispersed. It is not possible to obtain fine particles that are very suitable for thin films.
Furthermore, the sol-gel method requires high-temperature firing for crystallization, as in the precipitation method, and the obtained particles are coarse and strongly aggregated, and are not suitable for thin films.

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、より低温にて結晶化が可能であり、50nm以下という小さな粒径であっても高い結晶性を有し、さらに分散性に優れたペロブスカイト型ナノ粒子の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and can be crystallized at a lower temperature, has high crystallinity even with a small particle size of 50 nm or less, and further has dispersibility. An object of the present invention is to provide a method for producing perovskite-type nanoparticles excellent in.

本発明者は、鋭意検討を行った結果、A(ただし、AはIA族元素、IB族元素、IIA族元素、IIB属元素の群から選択される1種または2種の元素、Bは遷移金属元素から選択される1種以上の元素)からなるペロブスカイト構造のナノ粒子を製造するに際し、前記Aを含む化合物と前記Bを含む化合物とを超臨界流体の存在下にて反応させ、その後、この超臨界流体を凝縮させずに除去することにより、従来ペロブスカイト型構造の化合物の結晶化温度が500℃以上とされていたにもかかわらず、超臨界流体の存在下にて300℃以下で結晶化させることができ、したがって、50nm以下の粒子であっても高い結晶性を有し、しかも分散性に優れたペロブスカイト型ナノ粒子が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies, the present inventor has found that A x B y O z (where A is one or two selected from the group of group IA elements, group IB elements, group IIA elements, group IIB elements) In producing a nanoparticle having a perovskite structure composed of an element, B is one or more elements selected from transition metal elements), the compound containing A and the compound containing B are mixed in the presence of a supercritical fluid. By reacting and then removing the supercritical fluid without condensing it, in the presence of the supercritical fluid, the crystallization temperature of the compound having a perovskite structure is conventionally 500 ° C. or higher. The inventors have found that perovskite-type nanoparticles having high crystallinity and excellent dispersibility can be obtained even if the particles can be crystallized at 300 ° C. or lower, and even if the particles are 50 nm or less, the present invention is completed. This has led to the.

すなわち、本発明のペロブスカイト型ナノ粒子の製造方法は、A (ただし、AはIA族元素、IB族元素、IIA族元素、IIB属元素の群から選択される1種または2種の元素、Bは遷移金属元素から選択される1種以上の元素)からなるペロブスカイト構造のナノ粒子を製造する方法であって、前記Aを含む化合物と前記Bを含む化合物とを超臨界流体の存在下にて反応させ、その後、前記超臨界流体を凝縮させずに除去することを特徴とする。 That is, the manufacturing method of the perovskite type nanoparticles of the present invention is A x B y O z (where A is one or two selected from the group of group IA elements, group IB elements, group IIA elements, group IIB elements) A method for producing nanoparticles having a perovskite structure composed of a seed element, wherein B is one or more elements selected from transition metal elements, wherein the compound containing A and the compound containing B are supercritical fluids. And then removing the supercritical fluid without condensing.

前記超臨界流体は、アルコールであることが好ましい。
前記Aは、リチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウムから選択される1種または2種であり、前記Bは、ニオブ、またはタンタル、またはニオブおよびタンタルであることが好ましい。
前記Aを含む化合物及び前記Bを含む化合物は、水酸化物であることが好ましい。
The supercritical fluid is preferably alcohol.
The A is preferably one or two selected from lithium, sodium, potassium, calcium, strontium, and barium, and the B is preferably niobium, tantalum, or niobium and tantalum .
The compound containing A and the compound containing B are preferably hydroxides.

本発明のペロブスカイト型ナノ粒子の製造方法によれば、IA族元素、IB族元素、IIA族元素、IIB属元素の群から選択される1種または2種の元素Aを含む化合物と、遷移金属元素から選択される1種以上の元素Bを含む化合物とを超臨界流体の存在下にて反応させ、その後、前記超臨界流体を凝縮させずに除去するので、従来のゾルゲル法による熱処理温度より低い温度で超臨界乾燥を行うことにより、加熱処理なしでも高い結晶性及び分散性を有しかつ粒径が50nm以下のペロブスカイト型ナノ粒子を作製することができる。According to the method for producing perovskite-type nanoparticles of the present invention, a compound containing one or two elements A selected from the group of Group IA elements, Group IB elements, Group IIA elements, and Group IIB elements, and a transition metal A compound containing at least one element B selected from elements is reacted in the presence of a supercritical fluid, and then the supercritical fluid is removed without condensation. By performing supercritical drying at a low temperature, perovskite-type nanoparticles having high crystallinity and dispersibility and having a particle size of 50 nm or less can be produced without heat treatment.
また、超臨界状態を生じさせる装置は、CVD装置等と比べて比較的安価であるから、高価な装置が不必要になる上に、反応温度も500℃以上の高い温度を必要としないため、製造コストを低減することができる。In addition, since an apparatus that generates a supercritical state is relatively inexpensive as compared with a CVD apparatus or the like, an expensive apparatus is unnecessary, and the reaction temperature does not require a high temperature of 500 ° C. or higher. Manufacturing cost can be reduced.

本発明の膜によれば、本発明のペロブスカイト型ナノ粒子を含有したので、高結晶性のペロブスカイト型ナノ粒子を膜内に均一に分散させることができ、したがって、膜の特性を大幅に向上させることができ、より高機能の薄膜素子を提供することができる。
また、ペロブスカイト型ナノ粒子の組成を選択することにより、所望の特性を有する高機能の薄膜素子を提供することができる。
According to the film of the present invention, since the perovskite nanoparticle of the present invention is contained, the highly crystalline perovskite nanoparticle can be uniformly dispersed in the film, and thus the characteristics of the film are greatly improved. Therefore, it is possible to provide a highly functional thin film element.
Further, by selecting the composition of the perovskite type nanoparticles, it is possible to provide a highly functional thin film element having desired characteristics.

本発明のペロブスカイト型ナノ粒子の製造方法の最良の形態について説明する。
なお、この形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
The best mode of the method for producing perovskite nanoparticles of the present invention will be described.
This embodiment is specifically described for better understanding of the gist of the invention and does not limit the present invention unless otherwise specified.

本発明のペロブスカイト型ナノ粒子の製造方法により得られたペロブスカイト型ナノ粒子は、A(ただし、AはIA族元素、IB族元素、IIA族元素、IIB属元素の群から選択される1種または2種の元素、Bは遷移金属元素から選択される1種以上の元素)からなるペロブスカイト構造を有し、一次粒子径を10nm以上かつ50nm以下としたナノ粒子である。
本発明のナノ粒子は、このようにナノサイズの小さな粒径でありながら、一つ一つの粒子がペロブスカイト構造を有しており、しかも、その結晶性は非常に高いものである。
The perovskite type nanoparticles obtained by the method for producing perovskite type nanoparticles of the present invention are selected from the group consisting of A x B y O z (where A is a group of IA group element, IB group element, IIA group element, IIB group element) 1 or 2 elements, and B is a nanoparticle having a perovskite structure composed of a transition metal element and having a primary particle diameter of 10 nm or more and 50 nm or less.
The nanoparticles of the present invention have such a small nano-size particle diameter, but each particle has a perovskite structure, and its crystallinity is very high.

ここで、Aは、IA族元素、IB族元素、IIA族元素、IIB属元素の群から選択される1種または2種の元素であり、Li、Na、K、Rb、Cs、Fr、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Ra、Cu、Ag、Au、Bk、Zn、Cd、Hg、Cfの群から選択される1種、または2種を組み合わせたものである。
また、Bは、遷移金属元素から選択される1種以上の元素である。
特に実用上、Aは、Li、Na、K、Ca、Sr、Baの群から選択される1種または2種が好ましい。また、Bは、Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、Wの群から選択される1種以上が好ましく、さらに、Nbおよび/またはTaが好ましい。
Here, A is one or two elements selected from the group of Group IA elements, Group IB elements, Group IIA elements, and Group IIB elements, and Li, Na, K, Rb, Cs, Fr, Be , Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Cu, Ag, Au, Bk, Zn, Cd, Hg, Cf, or a combination of two.
B is one or more elements selected from transition metal elements.
In practice, A is preferably one or two selected from the group consisting of Li, Na, K, Ca, Sr, and Ba. B is preferably at least one selected from the group consisting of Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, and W, and more preferably Nb and / or Ta.

このAからなるペロブスカイト構造としては、例えば、ニオブ酸リチウム、ニオブ酸カリウム、ニオブ酸ナトリウム、ニオブ酸カルシウム、タンタル酸リチウム、タンタル酸カルシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム等が挙げられる。 Examples of the perovskite structure composed of A x B y O z include lithium niobate, potassium niobate, sodium niobate, calcium niobate, lithium tantalate, calcium tantalate, calcium titanate, barium titanate, titanate Strontium etc. are mentioned.

本発明のペロブスカイト型ナノ粒子の製造方法は、A(ただし、AはIA族元素、IB族元素、IIA族元素、IIB属元素の群から選択される1種または2種の元素、Bは遷移金属元素から選択される1種以上の元素)からなるペロブスカイト構造のナノ粒子を製造する方法であり、前記Aを含む化合物と前記Bを含む化合物とを超臨界流体の存在下にて反応させ、その後、この超臨界流体を凝縮させずに除去する方法である。 The method for producing perovskite-type nanoparticles of the present invention comprises A x B y O z (where A is one or two selected from the group of group IA elements, group IB elements, group IIA elements, group IIB elements) Element, B is a method for producing nanoparticles having a perovskite structure consisting of one or more elements selected from transition metal elements, wherein the compound containing A and the compound containing B are combined in the presence of a supercritical fluid. And then removing the supercritical fluid without condensing it.

ここで、Aは、IA族元素、IB族元素、IIA族元素、IIB属元素の群から選択される1種または2種の元素であり、Li、Na、K、Rb、Cs、Fr、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Ra、Cu、Ag、Au、Bk、Zn、Cd、Hg、Cfの群から選択される1種、または2種を組み合わせたものである。
また、Bは、遷移金属元素から選択される1種以上の元素である。
特に実用上、Aは、Li、Na、K、Ca、Sr、Baの群から選択される1種または2種が好ましい。また、Bは、Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、Wの群から選択される1種以上が好ましく、さらに、Nbおよび/またはTaが好ましい。
Here, A is one or two elements selected from the group of Group IA elements, Group IB elements, Group IIA elements, and Group IIB elements, and Li, Na, K, Rb, Cs, Fr, Be , Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Cu, Ag, Au, Bk, Zn, Cd, Hg, Cf, or a combination of two.
B is one or more elements selected from transition metal elements.
In practice, A is preferably one or two selected from the group consisting of Li, Na, K, Ca, Sr, and Ba. B is preferably at least one selected from the group consisting of Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, and W, and more preferably Nb and / or Ta.

このAからなるペロブスカイト構造としては、例えば、ニオブ酸リチウム、ニオブ酸カリウム、ニオブ酸ナトリウム、ニオブ酸カルシウム、タンタル酸リチウム、タンタル酸カルシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム等が挙げられ、ペロブスカイト構造を有する化合物(ペロブスカイト型化合物)全般に適用することができる。 Examples of the perovskite structure composed of A x B y O z include lithium niobate, potassium niobate, sodium niobate, calcium niobate, lithium tantalate, calcium tantalate, calcium titanate, barium titanate, titanate Examples thereof include strontium, and can be applied to all compounds having a perovskite structure (perovskite type compounds).

Aを含む化合物としては、特に制限されないが、例えば、A元素を含む水酸化物、硝酸塩、酢酸塩、アルコキシド等を用いることができ、特にA元素を含む水酸化物が好ましい。
A元素を含む水酸化物としては、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、水酸化ストロンチウム、水酸化バリウム等の結晶性水酸化物を挙げることができる。
Although it does not restrict | limit especially as a compound containing A, For example, the hydroxide, nitrate, acetate, alkoxide, etc. which contain A element can be used, The hydroxide containing A element is especially preferable.
Examples of the hydroxide containing A element include crystalline hydroxides such as lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, calcium hydroxide, strontium hydroxide, and barium hydroxide.

Bを含む化合物も特に制限されないが、例えば、B元素を含む水酸化物、硝酸塩、酢酸塩、塩化物、アルコキシド等を用いることができ、特にB元素を含む水酸化物が好ましい。
B元素を含む水酸化物としては、水酸化ニオブ、水酸化タンタル等の結晶性水酸化物を挙げることができる。
Although the compound containing B is not particularly limited, for example, a hydroxide, nitrate, acetate, chloride, alkoxide or the like containing B element can be used, and a hydroxide containing B element is particularly preferable.
Examples of the hydroxide containing B element include crystalline hydroxides such as niobium hydroxide and tantalum hydroxide.

また、A元素を含む水酸化物、B元素を含む水酸化物としては、非晶質の水酸化物を用いることができる。
A元素を含む非晶質の水酸化物、B元素を含む非晶質の水酸化物としては、A元素またはB元素を含む塩化物、硝酸塩、硫酸塩、酢酸塩等の金属塩水溶液に、アルカリ(塩基性物質)を作用させて得ることができる。
In addition, as the hydroxide containing the A element and the hydroxide containing the B element, an amorphous hydroxide can be used.
As an amorphous hydroxide containing A element and an amorphous hydroxide containing B element, metal salt aqueous solution such as chloride, nitrate, sulfate, acetate containing A element or B element, It can be obtained by the action of an alkali (basic substance).

アルカリとしては、例えば、アンモニア、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、水酸化バリウム、水酸化ストロンチウム、アミン等を用いることができる。
この際、アルカリとして、目的とするペロブスカイト型ナノ粒子の組成成分であるA元素の水酸化物を用いると、別個にアルカリを添加することなくA元素とB元素を含む非晶質水酸化物を得ることができるので好ましい。
例えば、LiNbOを得ることを目的とする場合、非晶質水酸化物の沈殿物を作製する際には水酸化リチウムを用いるのが好ましい。アンモニアやアミンはどのような組成の場合にも用いることができる。
Examples of the alkali that can be used include ammonia, lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, calcium hydroxide, barium hydroxide, strontium hydroxide, and amine.
At this time, when an A element hydroxide, which is a composition component of the target perovskite nanoparticles, is used as an alkali, an amorphous hydroxide containing the A element and the B element can be obtained without adding an alkali separately. It is preferable because it can be obtained.
For example, when it is intended to obtain LiNbO 3 , it is preferable to use lithium hydroxide when preparing an amorphous hydroxide precipitate. Ammonia and amine can be used in any composition.

また、A元素を含む非晶質の水酸化物としては、A元素を含むアルコキシドの加水分解物を、B元素を含む非晶質の水酸化物としては、B元素を含むアルコキシドの加水分解物を、それぞれ用いることができる。
この場合、A元素を含む非晶質の水酸化物、B元素を含む非晶質の水酸化物共に、アルコキシドの加水分解物から得られた非晶質の水酸化物を用いることが好ましい。さらに、A元素を含むアルコキシドとB元素を含むアルコキシドを予め良く混合し、共加水分解して作製した混合非晶質水酸化物を用いるのがより好ましい。
Moreover, as an amorphous hydroxide containing an A element, a hydrolyzate of an alkoxide containing an A element, and as an amorphous hydroxide containing an B element, a hydrolyzate of an alkoxide containing an B element. Can be used respectively.
In this case, it is preferable to use an amorphous hydroxide obtained from a hydrolyzate of alkoxide for both the amorphous hydroxide containing the A element and the amorphous hydroxide containing the B element. Furthermore, it is more preferable to use a mixed amorphous hydroxide prepared by previously mixing an alkoxide containing an A element and an alkoxide containing a B element thoroughly and cohydrolyzing.

アルコキシドとしては特に限定はされないが、例えば、目的である結晶がニオブ酸リチウムの場合、リチウム源としてリチウムメトキシド、リチウムエトキシド等のリチウムアルコキシドを用いることができ、ニオブ源としてはペンタエトキシニオブ、ペンタメトキシニオブ等を用いることができる。
これらは、それぞれを別に加水分解した後、混合して用いることもできるが、より好ましくは、無水アルコール中にて還流して複合アルコキシドとし、この複合アルコキシドを共加水分解して用いるのがよい。
The alkoxide is not particularly limited. For example, when the target crystal is lithium niobate, a lithium alkoxide such as lithium methoxide or lithium ethoxide can be used as the lithium source, and the niobium source can be pentaethoxyniobium, Pentamethoxy niobium or the like can be used.
These can be used after being separately hydrolyzed and then mixed, but more preferably, they are refluxed in anhydrous alcohol to form a composite alkoxide, and the composite alkoxide is preferably co-hydrolyzed for use.

反応原料として用いるA元素を含む水酸化物およびB元素を含む水酸化物は、結晶質でも非晶質でも良いが、より粒径の小さいペロブスカイト型ナノ粒子を製造することを目的とする場合、B元素を含む水酸化物としては、粒径の小さい非晶質水酸化物であることが好ましい。   The hydroxide containing the A element and the hydroxide containing the B element used as the reaction raw material may be crystalline or amorphous, but when the purpose is to produce a perovskite nanoparticle having a smaller particle size, The hydroxide containing B element is preferably an amorphous hydroxide having a small particle size.

本発明の製造方法では、原料であるAを含む化合物とBを含む化合物とを超臨界流体の存在下にて反応させる。
まず、上記原料を、分散媒(または溶媒)に分散(または溶解)し、これを加圧容器に充填し、この溶媒の臨界点を超える温度及び圧力で加熱および加圧を行う。
In the production method of the present invention, a compound containing A as a raw material and a compound containing B are reacted in the presence of a supercritical fluid.
First, the raw material is dispersed (or dissolved) in a dispersion medium (or solvent), filled in a pressure vessel, and heated and pressurized at a temperature and pressure exceeding the critical point of the solvent.

分散媒または溶媒としては、原料と反応しないものであれば特に限定されず、例えば、アルコールおよび/または水等を用いることができる。また、臨界温度及び臨界圧力は、小さいものが好ましく、臨界温度は500℃以下が好ましい。アルコールはこれらの条件を満足しているので、分散媒または溶媒として特に好ましい。
分散媒または溶媒として使用することのできるアルコールとしては、特に限定されるものではないが、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール、2−メチル−1−プロパノール(イソブチルアルコール)、2−メチル−2−プロパノール(t−ブチルアルコール)、2−プロペノール(アリルアルコール)等が好適に用いられる。また、2種類以上のアルコールを混合して用いてもよい。
The dispersion medium or solvent is not particularly limited as long as it does not react with the raw material, and for example, alcohol and / or water can be used. The critical temperature and critical pressure are preferably small, and the critical temperature is preferably 500 ° C. or lower. Alcohol is particularly preferred as a dispersion medium or solvent because it satisfies these conditions.
The alcohol that can be used as the dispersion medium or solvent is not particularly limited, but is methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, 2-methyl-1-propanol. (Isobutyl alcohol), 2-methyl-2-propanol (t-butyl alcohol), 2-propenol (allyl alcohol) and the like are preferably used. Two or more kinds of alcohols may be mixed and used.

例えば、メタノールを用いた場合、臨界温度は240℃、臨界圧力は8.09MPaであり、エタノールを用いた場合、臨界温度は241℃、臨界圧力は6.14MPaであり、1−プロパノールを用いた場合、臨界温度は264℃、臨界圧力は5.17MPaであり、1−ブタノールを用いた場合、臨界温度は290℃、臨界圧力は4.42MPaである。   For example, when methanol is used, the critical temperature is 240 ° C. and the critical pressure is 8.09 MPa. When ethanol is used, the critical temperature is 241 ° C. and the critical pressure is 6.14 MPa, and 1-propanol is used. In this case, the critical temperature is 264 ° C. and the critical pressure is 5.17 MPa. When 1-butanol is used, the critical temperature is 290 ° C. and the critical pressure is 4.42 MPa.

上記原料を上記分散媒(または溶媒)に分散(または溶解)させたものを、分散媒(または溶媒)の臨界温度及び臨界圧力を超える温度及び圧力になるように操作し、超臨界状態を生じさせる。
例えば、分散媒としてエタノールを用いた場合、エタノールの臨界温度は241℃、臨界圧力は6.14MPaであるから、温度及び圧力をそれ以上になるように操作を行う。これら温度及び圧力の好ましい値としては、温度が260℃以上、圧力が8MPa以上である。また、アルコールを使用する場合、5〜10wt%程度の水を含んでいてもよい。
A material in which the raw material is dispersed (or dissolved) in the dispersion medium (or solvent) is operated so that the temperature and pressure exceed the critical temperature and critical pressure of the dispersion medium (or solvent), and a supercritical state is generated. Let
For example, when ethanol is used as the dispersion medium, the critical temperature of ethanol is 241 ° C., and the critical pressure is 6.14 MPa. Therefore, the operation is performed so that the temperature and pressure are higher. As preferable values of these temperatures and pressures, the temperature is 260 ° C. or more and the pressure is 8 MPa or more. Moreover, when using alcohol, about 5-10 wt% of water may be included.

昇温及び昇圧の間、容器内の水酸化物原料を分散媒中(または溶媒中)に均一に分散させるために、撹拌羽等を用いて上記水酸化物原料および分散媒(または溶媒)を撹拌することが好ましい。
超臨界状態を生じさせた後、分散媒(または溶媒)を加圧容器から外方へ放出させ、除去する。ここで、放出時に容器内の水酸化物原料及び分散媒(または溶媒)の撹拌を行うと、分散媒(または溶媒)と共に合成されたペロブスカイト型ナノ粒子も放出される虞があるので好ましくない。また、超臨界状態を生じさせた後、特に反応時間に制限はなく、直ちに分散媒(または溶媒)の放出、除去を行ってもよい。また、結晶性を向上させる目的で保持時間を調整することも可能である。
In order to uniformly disperse the hydroxide raw material in the container in the dispersion medium (or in the solvent) during the temperature rise and pressurization, the hydroxide raw material and the dispersion medium (or solvent) are dispersed using a stirring blade or the like. It is preferable to stir.
After producing the supercritical state, the dispersion medium (or solvent) is discharged outward from the pressure vessel and removed. Here, stirring the hydroxide raw material and the dispersion medium (or solvent) in the container at the time of release is not preferable because the perovskite type nanoparticles synthesized together with the dispersion medium (or solvent) may also be released. Further, after the supercritical state is generated, the reaction time is not particularly limited, and the dispersion medium (or solvent) may be immediately released and removed. In addition, the holding time can be adjusted for the purpose of improving crystallinity.

この分散媒(または溶媒)の放出、除去に際しては、加圧容器内の分散媒(または溶媒)が凝縮しないような条件で行うことが必要である。この場合、分散媒(または溶媒)を放出するにしたがって、加圧容器内の圧力、温度が低下していくので、加圧容器内の圧力が臨界圧力を下回った場合には、分散媒(または溶媒)の沸点以上の温度を保つように加熱する必要がある。
加圧容器内の圧力が大気圧まで低下し、分散媒(または溶媒)が全て放出、除去されたことを確認した後、常温に戻す。
ここで重要なことは、図1に示すように、超臨界状態(図中A点)から液相を経ずに気相のみを経て(図中矢印)常温常圧に戻す(図中B点)ということである。
When the dispersion medium (or solvent) is released and removed, it is necessary to carry out the conditions so that the dispersion medium (or solvent) in the pressurized container does not condense. In this case, as the dispersion medium (or solvent) is released, the pressure and temperature in the pressurized container decrease. Therefore, when the pressure in the pressurized container falls below the critical pressure, the dispersion medium (or It is necessary to heat so as to keep the temperature above the boiling point of the solvent.
After confirming that the pressure in the pressurized container has dropped to atmospheric pressure and all the dispersion medium (or solvent) has been released and removed, the pressure is returned to room temperature.
What is important here is that, as shown in FIG. 1, the supercritical state (point A in the figure) is passed through the gas phase without passing through the liquid phase (arrow in the figure) and returned to room temperature and normal pressure (point B in the figure). )That's what it means.

この製造方法によれば、粒径が50nm以下のニオブ酸リチウムやタンタル酸リチウム等のような、一次粒子径が10nm以上かつ50nm以下のA(ただし、AはIA族元素、IB族元素、IIA族元素、IIB属元素の群から選択される1種または2種の元素、Bは遷移金属元素から選択される1種以上の元素)からなるペロブスカイト型ナノ粒子を作製することができる。 According to this production method, A x B y O z having a primary particle size of 10 nm or more and 50 nm or less, such as lithium niobate or lithium tantalate having a particle size of 50 nm or less (where A is a group IA element, Producing perovskite-type nanoparticles composed of one or two elements selected from the group of group IB elements, group IIA elements and group IIB elements, and B is one or more elements selected from transition metal elements) Can do.

従来の方法では、ニオブ酸リチウムやタンタル酸リチウム等のペロブスカイト型ナノ粒子を得るには、500℃以上の加熱を必要としていたが、本発明の製造方法では、原料であるAを含む化合物とBを含む化合物とを超臨界流体の存在下にて反応させるので、高温、高圧下で反応が促進され、500℃以下の低温でペロブスカイト型ナノ粒子を得ることができる。   In the conventional method, in order to obtain perovskite-type nanoparticles such as lithium niobate and lithium tantalate, heating at 500 ° C. or higher is required. However, in the production method of the present invention, a compound containing A as a raw material and B Is reacted in the presence of a supercritical fluid, the reaction is accelerated under high temperature and high pressure, and perovskite nanoparticles can be obtained at a low temperature of 500 ° C. or lower.

また、従来、液相中にて合成した粒子は、粒子を取り出す際の乾燥過程で粒子間隙に気液界面を生じ、毛管現象による付着力により固く凝集することがあったが、超臨界流体は気相と液相の区別が付かない状態であり、しかも、気液界面が存在しないため、分散媒を超臨界状態とし、この分散媒を液相を経ずに除去することにより、粒子が凝集することなく、50nm以下のナノ粒子を得ることができる。
以上により、一次粒子径が10nm以上かつ50nm以下であり、結晶性が高く、ほとんど非晶質の部分を含まないペロブスカイト型ナノ粒子を得ることができる。
Conventionally, particles synthesized in the liquid phase have a gas-liquid interface in the particle gap during the drying process when the particles are taken out, and have been agglomerated tightly due to the adhesion due to capillary action. Since the gas phase and the liquid phase are indistinguishable, and there is no gas-liquid interface, the dispersion medium is put into a supercritical state, and the dispersion medium is removed without passing through the liquid phase, thereby aggregating the particles. Therefore, nanoparticles of 50 nm or less can be obtained.
As described above, perovskite nanoparticles having a primary particle size of 10 nm or more and 50 nm or less, high crystallinity, and almost no amorphous portion can be obtained.

上記のペロブスカイト型ナノ粒子を用いてペロブスカイト構造の膜を作製することができる。
例えば、上記のペロブスカイト型ナノ粒子を分散媒中に均一に分散させた分散液を基材上に塗布することにより、ペロブスカイト構造の薄膜を作製することができる。
欠陥の少ない薄膜を得るためには、ペロブスカイト型ナノ粒子を分散する際に分散剤を添加してナノ粒子同士の凝集を防止するとともに、ディゾルバや分散ミル等の分散機を用いてナノ粒子を分散媒中に均一に分散させる。
A film having a perovskite structure can be produced using the above-described perovskite-type nanoparticles.
For example, a thin film having a perovskite structure can be produced by applying a dispersion obtained by uniformly dispersing the perovskite nanoparticles in a dispersion medium onto a substrate.
In order to obtain a thin film with few defects, a dispersing agent is added to disperse perovskite-type nanoparticles to prevent aggregation of the nanoparticles, and the nanoparticles are dispersed using a disperser such as a dissolver or a dispersion mill. Disperse uniformly in the medium.

分散媒としては、例えば、メチルエチルケトン、ジエチルケトン等のケトン類、メタノール、エタノール、2−プロパノール、1−ブタノール等のアルコール類、酢酸エチル等から適宜選択使用することができ、これらは、単一種で用いてもよく、2種類以上混合して使用しても良い。   As the dispersion medium, for example, ketones such as methyl ethyl ketone and diethyl ketone, alcohols such as methanol, ethanol, 2-propanol and 1-butanol, ethyl acetate and the like can be appropriately selected and used. You may use, and may mix and use 2 or more types.

この分散液に対して、必要に応じてバインダーや添加剤を添加しても良い。バインダーとしては、例えば、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、フッ素樹脂等が好適に用いられる。
分散液を塗布する場合、各種の塗工法を用いることが可能であり、例えば、スピンコート法、バーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、グラビアコート法、スリットコート法、ロールコート法等から適宜選択することができる。
You may add a binder and an additive with respect to this dispersion liquid as needed. As the binder, for example, an epoxy resin, an acrylic resin, a fluororesin, or the like is preferably used.
When applying the dispersion, various coating methods can be used, such as spin coating, bar coating, dip coating, spray coating, gravure coating, slit coating, roll coating, etc. It can be selected appropriately.

この様に、上記の分散液を基材上に塗布することにより、高い結晶性を有し、しかも分散性に優れたペロブスカイト構造の薄膜が得られる。
この薄膜では、分散しているナノ粒子が高い結晶性を有しているので、成膜後に高温での熱処理が不要になる。
In this way, a thin film having a perovskite structure having high crystallinity and excellent dispersibility can be obtained by applying the above dispersion onto a substrate.
In this thin film, since the dispersed nanoparticles have high crystallinity, heat treatment at a high temperature is not required after film formation.

以下、実施例1〜3及び比較例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated concretely by Examples 1-3 and a comparative example, this invention is not limited by these Examples.

(実施例1)
リチウムメトキシド(LiOCH)とペンタエトキシニオブ(Nb(OC)を窒素雰囲気中にて無水エタノール(COH)中で混合し、混合アルコキシド溶液とし、この混合アルコキシド溶液を約75℃にて3時間還流を行い、リチウム・ニオブの複合アルコキシドを調製した。
次いで、この複合アルコキシドに対して7.5mol倍のアンモニア水(NHOH)を加えて加水分解し、リチウム・ニオブ水酸化物の沈殿物を含むエタノール溶液を得た。その後、この沈殿物を含むエタノール溶液を加圧容器に充填して、この加圧容器内を加熱・加圧し、この加圧容器内を300℃、約14MPaの超臨界状態とした。その後、加圧容器内の温度を300℃に保持した状態でエタノールのみを加圧容器の外へ放出させ、白色粉末を得た。
Example 1
Lithium methoxide (LiOCH 3 ) and pentaethoxyniobium (Nb (OC 2 H 5 ) 5 ) are mixed in anhydrous ethanol (C 2 H 5 OH) in a nitrogen atmosphere to obtain a mixed alkoxide solution, and this mixed alkoxide solution Was refluxed at about 75 ° C. for 3 hours to prepare a lithium-niobium composite alkoxide.
Next, 7.5 mol times ammonia water (NH 4 OH) was added to the composite alkoxide for hydrolysis to obtain an ethanol solution containing a lithium / niobium hydroxide precipitate. Thereafter, the ethanol solution containing the precipitate was filled in a pressurized container, and the inside of the pressurized container was heated and pressurized to make the inside of the pressurized container a supercritical state of 300 ° C. and about 14 MPa. Thereafter, only ethanol was discharged out of the pressurized container while maintaining the temperature in the pressurized container at 300 ° C. to obtain a white powder.

この白色粉末の相同定を粉末X線回折法により行った。特性X線としてCuKα線を用い、この白色粉末の同定をハナワルト法(Hanawait method)により行い、この白色粉末の相を調べた。その結果を図2に示す。
この同定の結果、ニオブ酸リチウム(LiNbO)単相が得られていることが分かった。
The phase of this white powder was identified by a powder X-ray diffraction method. Using CuKα rays as characteristic X-rays, this white powder was identified by the Hanawait method, and the phase of this white powder was examined. The result is shown in FIG.
As a result of this identification, it was found that a lithium niobate (LiNbO 3 ) single phase was obtained.

また、この白色粉末の平均粒径を走査型電子顕微鏡(SEM)により測定した。このSEM像を図3に示す。
測定の結果、この白色粉末の粒径は20〜30nmの範囲のものであることが分かった。
以上により、この白色粉末は、粒径が20〜30nmのニオブ酸リチウム(LiNbO)単相のナノ粒子であることが分かった。
Moreover, the average particle diameter of this white powder was measured with a scanning electron microscope (SEM). This SEM image is shown in FIG.
As a result of the measurement, it was found that the particle size of the white powder was in the range of 20 to 30 nm.
From the above, it was found that the white powder was a single-phase nanoparticle of lithium niobate (LiNbO 3 ) having a particle size of 20 to 30 nm.

(実施例2)
塩化ニオブを純水に溶解し、この塩化ニオブ水溶液に、これと等モル以上の水酸化リチウム水溶液を添加・撹拌し、水酸化ニオブ(Nb(OH))の沈殿物を含む水溶液を得た。
次いで、この水溶液の遠心分離を行い、沈殿物から溶媒である水、水酸化リチウム(LiOH)及び余剰の塩素(Cl)を取り除いた。次いで、この沈殿物をエタノールに分散させた後、この分散液にLi/Nb=1となるように水酸化リチウム(LiOH)を添加して攪拌し、沈殿物を充分に分散させた。
(Example 2)
Niobium chloride was dissolved in pure water, and an aqueous solution containing niobium hydroxide (Nb (OH) 5 ) precipitate was obtained by adding and stirring an equimolar amount or more of lithium hydroxide aqueous solution to the niobium chloride aqueous solution. .
Subsequently, this aqueous solution was centrifuged, and water, lithium hydroxide (LiOH), and excess chlorine (Cl) as solvents were removed from the precipitate. Next, the precipitate was dispersed in ethanol, and then lithium hydroxide (LiOH) was added to the dispersion so that Li / Nb = 1, followed by stirring to sufficiently disperse the precipitate.

次いで、この分散液を加圧容器に充填して、この加圧容器内を加熱・加圧し、この加圧容器内を300℃、約14MPaの超臨界状態とした。その後、加圧容器内の温度を300℃に保持した状態でエタノールのみを加圧容器の外へ放出させ、白色粉末を得た。   Next, the dispersion was filled into a pressurized container, and the inside of the pressurized container was heated and pressurized to make the inside of the pressurized container a supercritical state of 300 ° C. and about 14 MPa. Thereafter, only ethanol was discharged out of the pressurized container while maintaining the temperature in the pressurized container at 300 ° C., to obtain a white powder.

この白色粉末の相同定を、実施例1と同様に粉末X線回折法により行った。
図4は、実施例2の白色粉末のX線回折図形を示す図であり、この白色粉末の回折線の各ピークが図中下部に示すJCPDSカードのニオブ酸リチウム(LiNbO)の回折線強度データと一致し、この白色粉末が単相のニオブ酸リチウム(LiNbO)であることが分かった。
このように、超臨界乾燥を行うことで、500℃以上の熱処理を施さなくとも高い結晶性が得られることが分かった。
The phase of this white powder was identified by the powder X-ray diffraction method as in Example 1.
FIG. 4 is a diagram showing an X-ray diffraction pattern of the white powder of Example 2. The diffraction line intensity of lithium niobate (LiNbO 3 ) of the JCPDS card in which each peak of the diffraction line of this white powder is shown in the lower part of the figure. Consistent with the data, this white powder was found to be single phase lithium niobate (LiNbO 3 ).
Thus, it has been found that high crystallinity can be obtained by performing supercritical drying without performing heat treatment at 500 ° C. or higher.

また、この白色粉末の平均粒径を走査型電子顕微鏡(SEM)により測定した。このSEM像を図5に示す。
測定の結果、この白色粉末の粒径は約30nmであることが分かった。
以上により、この白色粉末は、粒径が約30nmのニオブ酸リチウム(LiNbO)単相のナノ粒子であることが分かった。
Moreover, the average particle diameter of this white powder was measured with a scanning electron microscope (SEM). This SEM image is shown in FIG.
As a result of the measurement, it was found that the particle size of this white powder was about 30 nm.
From the above, it was found that this white powder was a single phase nanoparticle of lithium niobate (LiNbO 3 ) having a particle size of about 30 nm.

(実施例3)
塩化ニオブを純水に溶解し、この塩化ニオブ水溶液に、塩化二オブを中和させるのに充分なアンモニア水を添加・攪拌し、水酸化ニオブ(Nb(OH))の沈殿物を含む水溶液を得た。
次いで、この水溶液の遠心分離を行い、沈殿物から溶媒である水を取り除き、その後、この沈殿物に純水を用いた洗浄処理を4回施し、この沈殿物から塩素(Cl)を取り除いた。
(Example 3)
An aqueous solution containing niobium chloride (Nb (OH) 5 ) precipitate obtained by dissolving niobium chloride in pure water, adding and stirring to this niobium chloride aqueous solution sufficient ammonia water to neutralize niobium chloride. Got.
Next, the aqueous solution was centrifuged to remove water as a solvent from the precipitate. Thereafter, the precipitate was washed four times with pure water, and chlorine (Cl) was removed from the precipitate.

次いで、この沈殿物をエタノールに分散させた後、この分散液にLi/Nb=1となるように水酸化リチウム(LiOH)を添加して攪拌し、沈殿物を充分に分散させた。
この分散液を、実施例1と同様にしてアルコールの超臨界流体領域にて反応させ、白色粉末を得た。
Next, the precipitate was dispersed in ethanol, and then lithium hydroxide (LiOH) was added to the dispersion so that Li / Nb = 1, followed by stirring to sufficiently disperse the precipitate.
This dispersion was reacted in the supercritical fluid region of alcohol in the same manner as in Example 1 to obtain a white powder.

この白色粉末の相同定を、実施例1と同様に粉末X線回折法により行った。
図6は、実施例3の白色粉末のX線回折図形を示す図であり、この白色粉末の回折線の各ピークが図中下部に示すJCPDSカードのニオブ酸リチウム(LiNbO)の回折線強度データと一致し、この白色粉末が単相のニオブ酸リチウム(LiNbO)であることが分かった。
このように、超臨界乾燥を行うことで、500℃以上の熱処理を施さなくとも高い結晶性が得られることが分かった。
The phase of this white powder was identified by the powder X-ray diffraction method as in Example 1.
FIG. 6 is a view showing an X-ray diffraction pattern of the white powder of Example 3, and the diffraction line intensity of lithium niobate (LiNbO 3 ) of the JCPDS card in which each peak of the diffraction line of this white powder is shown in the lower part of the figure. Consistent with the data, this white powder was found to be single phase lithium niobate (LiNbO 3 ).
Thus, it has been found that high crystallinity can be obtained by performing supercritical drying without performing heat treatment at 500 ° C. or higher.

また、この白色粉末の平均粒径を走査型電子顕微鏡(SEM)により測定した。このSEM像を図7に示す。
測定の結果、この白色粉末の粒径は約30nmであることが分かった。
以上により、この白色粉末は、粒径が約30nmのニオブ酸リチウム(LiNbO)単相のナノ粒子であることが分かった。
Moreover, the average particle diameter of this white powder was measured with a scanning electron microscope (SEM). This SEM image is shown in FIG.
As a result of the measurement, it was found that the particle size of this white powder was about 30 nm.
From the above, it was found that this white powder was a single phase nanoparticle of lithium niobate (LiNbO 3 ) having a particle size of about 30 nm.

(比較例)
等モル量のリチウムメトキシド(LiOCH)とペンタエトキシニオブ(Nb(OC)を窒素雰囲気中にて無水エタノール(COH)中で混合し、混合アルコキシド溶液とし、この混合アルコキシド溶液を約75℃にて3時間還流を行い、リチウム・ニオブの複合アルコキシドを調製した。
次いで、この複合アルコキシドに対して7.5mol倍のアンモニア水(NHOH)を加えて加水分解し、その後、環流・濾過を行い、生じたリチウム・ニオブ水酸化物の沈殿物を回収した。この沈殿物を大気中、60℃にて12時間乾燥させ、得られた乾燥物を大気中、650℃にて1時間熱処理し、白色粉末を得た。
(Comparative example)
An equimolar amount of lithium methoxide (LiOCH 3 ) and pentaethoxyniobium (Nb (OC 2 H 5 ) 5 ) are mixed in anhydrous ethanol (C 2 H 5 OH) in a nitrogen atmosphere to obtain a mixed alkoxide solution, The mixed alkoxide solution was refluxed at about 75 ° C. for 3 hours to prepare a lithium / niobium composite alkoxide.
Subsequently, 7.5 mol times ammonia water (NH 4 OH) was added to the composite alkoxide for hydrolysis, and then reflux and filtration were performed, and the resulting lithium niobium hydroxide precipitate was recovered. The precipitate was dried in the atmosphere at 60 ° C. for 12 hours, and the obtained dried product was heat-treated in the atmosphere at 650 ° C. for 1 hour to obtain a white powder.

この白色粉末を走査型電子顕微鏡(SEM)により観察した。このSEM像を図8に示す。この図によれば、焼結が進んでいるために異常粒成長した粒子も複数個認められ、形状も不規則であった。
また、上記の乾燥物の熱処理条件を変えた場合の結晶性を調べた。
図9は、白色粉末の熱処理条件を変えた場合のX線回折図形を示す図であり、熱処理温度を、250℃、400℃、650℃の3点とし、熱処理時間はそれぞれ1時間とした。
この図によれば、熱処理温度が650℃では、回折線にニオブ酸リチウム(LiNbO)の明瞭なピークが認められ、結晶化が明らかであったのに対し、熱処理温度が400℃以下では、回折線にピークが認められず、非晶質であることが分かった。
This white powder was observed with a scanning electron microscope (SEM). This SEM image is shown in FIG. According to this figure, due to the progress of sintering, a plurality of abnormally grown particles were observed and the shape was irregular.
Further, the crystallinity when the heat treatment conditions of the dried product were changed was examined.
FIG. 9 is a view showing an X-ray diffraction pattern when the heat treatment conditions of the white powder are changed. The heat treatment temperatures are three points of 250 ° C., 400 ° C., and 650 ° C., and the heat treatment time is 1 hour.
According to this figure, when the heat treatment temperature was 650 ° C., a clear peak of lithium niobate (LiNbO 3 ) was observed in the diffraction line, and crystallization was evident, whereas when the heat treatment temperature was 400 ° C. or less, No peak was observed in the diffraction line, and it was found to be amorphous.

本発明のペロブスカイト型ナノ粒子は、粒径が50nm以下、かつ高い結晶性及び分散性を備えたペロブスカイト型のナノ粒子であるから、光導波路、光スイッチ、変調素子、光偏向素子、キャパシタ、強誘電体メモリ、圧電素子等の各種デバイスに適用した場合に、高機能の実現が期待され、その工業上の効果は極めて大である。   Since the perovskite nanoparticles of the present invention are perovskite nanoparticles having a particle size of 50 nm or less and high crystallinity and dispersibility, they are optical waveguides, optical switches, modulation elements, light deflection elements, capacitors, When applied to various devices such as a dielectric memory and a piezoelectric element, high functionality is expected, and its industrial effect is extremely large.

アルコールの超臨界状態を含む2次元状態を示す状態図である。It is a state diagram which shows the two-dimensional state containing the supercritical state of alcohol. 本発明の実施例1の白色粉末の粉末X線回折図形を示す図である。It is a figure which shows the powder X-ray-diffraction figure of the white powder of Example 1 of this invention. 本発明の実施例1の白色粉末のSEM像を示す図である。It is a figure which shows the SEM image of the white powder of Example 1 of this invention. 本発明の実施例2の白色粉末の粉末X線回折図形を示す図である。It is a figure which shows the powder X-ray-diffraction figure of the white powder of Example 2 of this invention. 本発明の実施例2の白色粉末のSEM像を示す図である。It is a figure which shows the SEM image of the white powder of Example 2 of this invention. 本発明の実施例3の白色粉末の粉末X線回折図形を示す図である。It is a figure which shows the powder X-ray-diffraction figure of the white powder of Example 3 of this invention. 本発明の実施例3の白色粉末のSEM像を示す図である。It is a figure which shows the SEM image of the white powder of Example 3 of this invention. 比較例の白色粉末のSEM像を示す図である。It is a figure which shows the SEM image of the white powder of a comparative example. 比較例の白色粉末の熱処理条件を変えた場合のX線回折図形を示す図である。It is a figure which shows the X-ray-diffraction figure at the time of changing the heat processing conditions of the white powder of a comparative example.

Claims (4)

(ただし、AはIA族元素、IB族元素、IIA族元素、IIB属元素の群から選択される1種または2種の元素、Bは遷移金属元素から選択される1種以上の元素)からなるペロブスカイト構造のナノ粒子を製造する方法であって、
前記Aを含む化合物と前記Bを含む化合物とを超臨界流体の存在下にて反応させ、その後、前記超臨界流体を凝縮させずに除去することを特徴とするペロブスカイト型ナノ粒子の製造方法。
A x B y O z (where A is one or two elements selected from the group of group IA elements, group IB elements, group IIA elements, group IIB elements, and B is selected from transition metal elements 1 A method of producing nanoparticles having a perovskite structure composed of more than one element),
A method for producing perovskite-type nanoparticles, wherein the compound containing A and the compound containing B are reacted in the presence of a supercritical fluid, and then the supercritical fluid is removed without condensation.
前記超臨界流体は、アルコールであることを特徴とする請求項1記載のペロブスカイト型ナノ粒子の製造方法。   The method for producing perovskite nanoparticles according to claim 1, wherein the supercritical fluid is alcohol. 前記Aは、リチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウムから選択される1種または2種であり、前記Bは、ニオブ、またはタンタル、またはニオブおよびタンタルであることを特徴とする請求項1または2記載のペロブスカイト型ナノ粒子の製造方法。   The A is one or two selected from lithium, sodium, potassium, calcium, strontium, and barium, and the B is niobium, tantalum, or niobium and tantalum. Or the manufacturing method of the perovskite type nanoparticle of 2. 前記Aを含む化合物及び前記Bを含む化合物は、水酸化物であることを特徴とする請求項1、2または3記載のペロブスカイト型ナノ粒子の製造方法。   The method for producing perovskite nanoparticles according to claim 1, 2 or 3, wherein the compound containing A and the compound containing B are hydroxides.
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4576532B2 (en) * 2005-09-09 2010-11-10 独立行政法人産業技術総合研究所 Method for producing potassium tantalate microcrystals
JP2008303131A (en) * 2007-06-11 2008-12-18 National Institute Of Advanced Industrial & Technology Method for producing partially substituted calcium titanate fine particles and material obtained thereby
JP2009026820A (en) * 2007-07-17 2009-02-05 Nisshin Seifun Group Inc Method for producing composite ceramic material powder
JP5354563B2 (en) * 2008-03-14 2013-11-27 独立行政法人産業技術総合研究所 Method for producing strontium-doped lanthanum manganate fine particles
CN105283419B (en) * 2013-06-12 2017-08-08 株式会社村田制作所 The manufacture method and electronic unit of barium titanate
JP6215170B2 (en) * 2014-09-30 2017-10-18 富士フイルム株式会社 Perovskite oxide and method for producing the same
JP6920045B2 (en) * 2016-10-20 2021-08-18 Dowaエレクトロニクス株式会社 Lithium secondary battery electrode material manufacturing method, lithium secondary battery manufacturing method

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0617212B2 (en) * 1986-02-25 1994-03-09 住友セメント株式会社 Face fee
JPH04114906A (en) * 1990-09-05 1992-04-15 Murata Mfg Co Ltd Production of multicomponent perovskite type oxide powder
JPH0543240A (en) * 1991-08-09 1993-02-23 Teika Corp Production of zirconium-containing perovskite compound fine powder
IT1270828B (en) * 1993-09-03 1997-05-13 Chon Int Co Ltd PROCESS FOR THE SYNTHESIS OF CRYSTAL CERAMIC POWDERS OF PEROVSKITE COMPOUNDS
JP3339393B2 (en) * 1996-12-20 2002-10-28 松下電工株式会社 Manufacturing method of hydrophobic airgel
FR2763258B1 (en) * 1997-05-15 1999-06-25 Commissariat Energie Atomique PROCESS FOR THE MANUFACTURE OF METAL OXIDES, SINGLE OR MIXED, OR OF SILICON OXIDE
JP4102872B2 (en) * 2002-03-08 2008-06-18 独立行政法人産業技術総合研究所 High crystalline barium titanate ultrafine particles and method for producing the same

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