第一原理計算によるLi_0.83X_0.17NbO₃(X=Na,K,Rb,Cs)の圧電特性予測

抄録

LiNbO3中のLiサイトの1/6をアルカリ金属元素で置換した際の、圧電定数、弾性定数、誘電率を第一原理計算を用いて導出し、センサーの感度を左右する電気機械結合係数を予測した。イオン半径の増加に伴い圧電定数の向上を通して電気機械結合係数が増加することが予測されたものの、Cs置換時には結晶が機械的に不安定となり合成できないことが示唆された。また、圧電定数の向上は、置換元素とカチオン間の斥力の増大に起因した、分極方向に沿った弾性変位の生じやすさによることが示唆された。