CN102272963A - 压电体薄膜、喷墨头、使用喷墨头形成图像的方法、角速度传感器、使用角速度传感器测定角速度的方法、压电发电元件以及使用压电发电元件的发电方法 - Google Patents

压电体薄膜、喷墨头、使用喷墨头形成图像的方法、角速度传感器、使用角速度传感器测定角速度的方法、压电发电元件以及使用压电发电元件的发电方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种含有无铅强介电材料，且具有低介电损耗、高机电耦合系数以及与钛酸锆酸铅(PZT)相同的高压电常数的无铅压电体薄膜。本发明的压电体薄膜具有由钙钛矿型复合氧化物(Bi、Na、Ba)TiO3构成的(Bi、Na、Ba)TiO3膜。(Bi、Na、Ba)TiO3膜具有(001)取向，还含有Ag。在(Bi、Na、Ba)TiO3膜中的摩尔比Ag/Ti在0.001以上0.01以下。

Description

压电体薄膜、喷墨头、使用喷墨头形成图像的方法、角速度传感器、使用角速度传感器测定角速度的方法、压电发电元件以及使用压电发电元件的发电方法
技术领域
本发明涉及一种具备压电体层的压电体薄膜。本发明还涉及具备该压电体薄膜的喷墨头和使用该喷墨头形成图像的方法、具备该压电体薄膜的角速度传感器和使用该角速度传感器测定角速度的方法以及具备该压电体薄膜的压电发电元件和使用该元件的发电方法。
背景技术
钛酸锆酸铅(PZT：Pb(ZrxTi1-x)O3，0＜x＜1)是能够储存大量电荷的代表性的强介电材料。PZT用于电容器和薄膜存储器。PZT具有基于强介电性的热电性和压电性。PZT具有很高的压电性能。通过调整组成或添加元素，就可以容易地控制PZT的机械品质因数Qm。这些使得将PZT应用在传感器、驱动器、超声波马达、滤波电路和振动器成为可能。
但是，PZT含有大量的铅。近年，因从废弃物中溶出铅而造成的生态系统和环境的严重破坏备受关注。所以，国际上铅的使用限制也在升级。因此就需求一种与PZT不同的不含铅的强介电材料(无铅强介电材料)。
目前正在开发的无铅(lead-free)强介电材料的一个例子为铋(Bi)、钠(Na)、钡(Ba)和钛(Ti)构成的钙钛矿型复合氧化物[(Bi0.5Na0.5)1-yBay]TiO3的陶瓷。专利文献1和非专利文献1公开了在钡量y(＝[Ba/(Bi+Na+Ba)])为5～10％时，该强介电材料具有约125pC/N的压电常数d33，具有高压电性能。
在像陶瓷这样的大尺寸的强介电体中，尝试了通过添加微量的掺杂物来提高压电性能。非专利文献2公开了添加了银(Ag)的(Bi、Na、Ba)TiO3陶瓷((Bi，Na，Ba，Ag)TiO3陶瓷)。该陶瓷的压电常数随着Ag添加量的增加而升高。特别是具有摩尔比Ag/Ti＝0.03的组成的该陶瓷，与不添加Ag的情况相比，具有高出9％左右的压电常数d33。但是，随着Ag的添加，该陶瓷的介电损耗tanδ增加，机电耦合系数减少。机电耦合系数表示电能和机械能的转换效率。
另一方面，在压电体薄膜中，尝试了通过对齐结晶的取向轴来提高压电性能。该方法之一是在基板和压电体薄膜之间配置界面层(缓冲层)。专利文献2和专利文献3公开了含有构成压电体薄膜的元素的全部或一部分的界面层。此外，非专利文献3和非专利文献4公开了使用了脉冲激光沉积法(PLD法)或RF磁控溅射法形成沿特定方向取向的压电体薄膜。
结晶取向没有被控制的压电体薄膜显示出非常低的强介电性能和压电性能。强介电性能例如为剩余极化。具有陶瓷形态的(Bi、Na、Ba)TiO3显示出1％左右的介电损耗(参考非专利文献1)。与此相对，(Bi、Na、Ba)TiO3薄膜的介电损耗特别是在kHz以下的低频区域急剧增加，达到数十％(参考非专利文献4)。这是因为(Bi、Na、Ba)TiO3薄膜易于产生漏电电流的缘故。介电损耗高时，薄膜的强介电性能和压电性能显著降低。
专利文献4公开了含有Ag作为添加元素，以特定的化学式表示的压电磁性组合物。该组合物为大尺寸的。该组合物不含铅，且选自压电常数d31、相对介电常数、介电损耗和居里温度Tc中的至少一种特性优异。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特公平4-60073号公报
专利文献2：日本特开平10-182291号公报
专利文献3：日本特开2007-266346号公报
专利文献4：日本特开2008-169113号公报
非专利文献
非专利文献1：T.Takenaka et al.，Japanese Journal of AppliedPhysics，Vol.30，No.9B，(1991)，pp.2236-2239
非专利文献2：D.Q.Xiao et al.，Japanese Journal of Applied Physics，Vol.44，No.12，(2005)，pp.8515-8518
非专利文献3：H.W.Cheng et al.，Applied Physics Letters，Vol.85，No.12，(2004)，pp.2319-2321
非专利文献4：Z.H.Zhou et al.，Applied Physics Letters，Vol.85，No.5，(2004)，pp.804-806
发明内容
发明所要解决的课题
对于压电体材料而言，首先需求高的压电性能。而且还需要低的介电损耗和高的机电耦合系数。特别是在传感器中使用时，介电损耗和机电耦合系数备受重视。因此，压电材料中需要下述(a)、(b)和(c)中的不止一个，而是全部。
(a)-70pC/N以下的压电常数d31(高位移量)
(b)5.0％以下的介电损耗tanδ(低能量损耗)
(c)0.30以上的机电耦合系数k31(高能量转换效率)
本发明的目的在于提供一种含有无铅强介电材料，并具有低介电损耗、高机电耦合系数和与PZT同样的高压电常数的无铅压电体薄膜。
本发明的其他目的在于提供具备该无铅压电体薄膜的喷墨头、角速度传感器和压电发电元件。本发明的另一个其他目的在于提供使用该喷墨头形成图像的方法、使用该角速度传感器测定角速度的方法和使用该压电发电元件的发电方法。
用于解决课题的方法
本发明的发明者们发现：
·通过对作为无铅强介电材料的由(Bi、Na、Ba)TiO3构成的薄膜((Bi、Na、Ba)TiO3膜)添加指定量的Ag，可以形成在基板和压电体薄膜之间不形成界面层，(001)取向性优异的(Bi、Na、Ba)TiO3膜，
·通过该(Bi、Na、Ba)TiO3膜，可以同时实现(a)高压电常数、(b)低介电损耗和(c)高机电耦合系数。
本发明的发明者们基于这些发现完成了本发明。
本发明的压电体薄膜具有由钙钛矿型复合氧化物(Bi、Na、Ba)TiO3构成的(Bi、Na、Ba)TiO3膜。上述(Bi、Na、Ba)TiO3膜具有(001)取向，还含有Ag。上述(Bi、Na、Ba)TiO3膜中的摩尔比Ag/Ti在0.001以上0.01以下。
本发明的喷墨头具备：具有压电体层的压电体薄膜、与上述压电体薄膜接合的振动层、具有容纳墨水的压力室并且与上述振动层中上述压电体薄膜接合的面相反侧的面接合的压力室部件。上述压电体薄膜还具有夹着上述压电体层的第1电极和第2电极。上述振动层与上述压电体薄膜接合，基于压电效果，使得对应于所述压电体薄膜的形变而在该振动层的膜厚方向位移。上述振动层与上述压力室部件相互接合，使得对应于上述振动层的位移，上述压力室的容积变化，并且对应于上述压力室的容积的变化，上述压力室内的墨水被喷出。上述压电体层是由钙钛矿型复合氧化物(Bi、Na、Ba)TiO3构成的(Bi、Na、Ba)TiO3膜。上述(Bi、Na、Ba)TiO3膜具有(001)取向，还含有Ag。上述(Bi、Na、Ba)TiO3膜中的摩尔比Ag/Ti在0.001以上0.01以下。
使用喷墨头形成图像的本发明的方法包括准备上述喷墨头的工序和下述的工序A。这里，上述喷墨头具备具有压电体层的压电体薄膜、与上述压电体薄膜接合的振动层、具有容纳墨的压力室并且与上述振动层中上述压电体薄膜接合的面相反侧的面接合的压力室部件。上述压电体薄膜还具有夹着上述压电体层的第1电极和第2电极。上述振动层与上述压电体薄膜接合，基于压电效果，使得对应于所述压电体薄膜的形变而在该振动层的膜厚方向位移。上述振动层与上述压力室部件相互接合，使得对应于上述振动层的位移，上述压力室的容积变化，并且对应于上述压力室的容积的变化，上述压力室内的墨水被喷出。上述压电体层是由钙钛矿型复合氧化物(Bi、Na、Ba)TiO3构成的(Bi、Na、Ba)TiO3膜。上述(Bi、Na、Ba)TiO3膜具有(001)取向，还含有Ag。上述(Bi、Na、Ba)TiO3膜中的摩尔比Ag/Ti在0.001以上0.01以下。
上述工序A是通过由上述第1电极和第2电极对上述压电体层施加电压，基于压电效果，使上述振动层在该层的膜厚方向位移，以使上述压力室的容积变化，通过该位移使墨水从上述压力室喷出而形成图像的工序。
本发明的角速度传感器具备具有振动部的基板和具有压电体层的压电体薄膜。上述压电体薄膜还具备夹着上述压电体层的第1电极和第2电极，并且与上述振动部接合。上述压电体层是由钙钛矿型复合氧化物(Bi、Na、Ba)TiO3构成的(Bi、Na、Ba)TiO3膜。上述(Bi、Na、Ba)TiO3膜具有(001)取向，还含有Ag。上述(Bi、Na、Ba)TiO3膜中的摩尔比Ag/Ti在0.001以上0.01以下。选自上述第1电极和上述第2电极的一方的电极由包括对上述压电体层施加使上述振动部振动的驱动电压的驱动电极、和用于测定因施加于振动中的上述振动部的角速度而在上述振动部中产生的形变的感应电极的电极群构成。
使用角速度传感器测定角速度的本发明的方法包括准备上述角速度传感器的工序以及下述的工序B和工序C。这里，上述角速度传感器具备具有振动部的基板和具有压电体层的压电体薄膜。上述压电体薄膜还具备夹着上述压电体层的第1电极和第2电极，并且与上述振动部接合。上述压电体层是由钙钛矿型复合氧化物(Bi、Na、Ba)TiO3构成的(Bi、Na、Ba)TiO3膜。上述(Bi、Na、Ba)TiO3膜具有(001)取向，还含有Ag。上述(Bi、Na、Ba)TiO3膜中的摩尔比Ag/Ti在0.001以上0.01以下。选自上述第1电极和上述第2电极的一方的电极由包括驱动电极和感应电极的电极群构成。上述工序B是通过由选自上述第1电极和上述第2电极的另一方的电极和上述驱动电极对上述压电体层施加驱动电压，使上述振动部振动的工序。上述工序C是通过由上述另一方的电极和上述感应电极测定因施加于振动中的上述振动部的角速度而在上述振动部中产生的形变，测定上述施加的角速度的值的工序。
本发明的压电发电元件具备具有振动部的基板和具有压电体层的压电体薄膜。上述压电体薄膜还具备夹着上述压电体层的第1电极和第2电极，并且与上述振动部接合。上述压电体层是由钙钛矿型复合氧化物(Bi、Na、Ba)TiO3构成的(Bi、Na、Ba)TiO3膜。上述(Bi、Na、Ba)TiO3膜具有(001)取向，还含有Ag。上述(Bi、Na、Ba)TiO3膜中的摩尔比Ag/Ti在0.001以上0.01以下。
使用压电发电元件的本发明的发电方法包括准备上述压电发电元件的工序和下述的工序D。这里，上述压电发电元件具备具有振动部的基板和具有压电体层的压电体薄膜。上述压电体薄膜还具备夹着上述压电体层的第1电极和第2电极，并且与上述振动部接合。上述压电体层是由钙钛矿型复合氧化物(Bi、Na、Ba)TiO3构成的(Bi、Na、Ba)TiO3膜。上述(Bi、Na、Ba)TiO3膜具有(001)取向，还含有Ag。上述(Bi、Na、Ba)TiO3膜中的摩尔比Ag/Ti在0.001以上0.01以下。上述工序D是通过使上述振动部振动，在上述第1电极和上述第2电极之间产生电位差的工序。
发明的效果
本发明提供一种无铅压电体薄膜，该无铅压电体薄膜虽然为无铅材料组成，但具有低介电损耗(5.0％以下的tanδ)、高机电系数(0.30以上的k31)和与PZT相同的高压电性能(-70pC/N以下的d31)。
本发明提供具备该无铅压电体薄膜的喷墨头、角速度传感器和压电发电元件以及使用这些形成图像的方法、测定角速度的方法和发电方法。本发明的喷墨头具有优异的喷墨特性。使用该喷墨头形成图像的方法具有高精度和表现性。本发明的角速度传感器具有优异的传感灵敏度。使用该角速度传感器测定角速度的方法具有优异的角速度测定灵敏度。本发明的压电发电元件具有优异的发电特性。使用该压电发电元件的发电方法具有优异的发电效率。
附图说明
图1A为模式地表示本发明的压电体薄膜的一个例子的剖面图。
图1B为模式地表示本发明的压电体薄膜的另一个例子的剖面图。
图1C为模式地表示本发明的压电体薄膜的又一个例子的剖面图。
图1D为模式地表示本发明的压电体薄膜的再一个例子的剖面图。
图1E为模式地表示本发明的压电体薄膜的又再一个例子的剖面图。
图2为模式地表示本发明的喷墨头的一个例子，并部分表示了该喷墨头的剖面的立体图。
图3为模式地表示图2所示的喷墨头中包括压力室部件和驱动器部的主要部分，并部分表示了该主要部分的剖面的分解立体图。
图4为模式地表示图2所示的喷墨头中包括压力室部件和驱动器部的主要部分的一个例子的剖面图。
图5A为模式地表示制造图2所示的喷墨头的方法的一个例子中，含有压电体层的叠层体的形成工序的剖面图。
图5B为模式地表示制造图2所示的喷墨头的方法的一个例子中，以后成为压力室部件的部件的形成工序。
图5C为模式地表示制造图2所示的喷墨头的方法的一个例子中，形成粘着层的工序。
图6A为模式地表示制造图2所示的喷墨头的方法的一个例子中，接合由图5A所示的工序形成的叠层体和由图5B所示的工序形成部件的工序的剖面图。
图6B为模式地表示图2所示的喷墨头的制造方法的一个例子中，图6A所示的工序的后续工序(中间层的蚀刻工序)的剖面图。
图7A为模式地表示图2所示的喷墨头的制造方法的一个例子中，图6B所示的工序的后续工序(基底基板的除去工序)的剖面图。
图7B为模式地表示图2所示的喷墨头的制造方法的一个例子中，图7A所示的工序的后续工序(个别电极层的形成工序)的剖面图。
图8A为模式地表示图2所示的喷墨头的制造方法的一个例子中，图7B所示的工序的后续工序(压电体层的微细加工工序)的剖面图。
图8B为模式地表示图2所示的喷墨头的制造方法的一个例子中，图8A所示的工序的后续工序(基板的切断工序)的剖面图。
图9A为模式地表示图2所示的喷墨头的制造方法的一个例子中，墨水流路部件和喷嘴板的准备工序的剖面图。
图9B为模式地表示图2所示的喷墨头的制造方法的一个例子中，墨水流路部件和喷嘴板的接合工序的剖面图。
图9C为模式地表示图2所示的喷墨头的制造方法的一个例子中，驱动器部和压力室部件的接合体与墨水流路部件和喷嘴板的接合体的接合工序的剖面图。
图9D为模式地表示通过图5A～图9C所示的工序得到的喷墨头的剖面图。
图10为模式地表示在作为压力室部件的基板上配置有作为驱动器部的叠层体的一个例子的平面图。
图11为模式地表示本发明的喷墨头的另一个例子的剖面图。
图12A为用于说明图11所示的喷墨头的制造方法的一个例子的模式剖面图。
图12B为用于说明图11所示的喷墨头的制造方法的一个例子的模式剖面图。
图13为模式地表示本发明的角速度传感器的一个例子的立体图。
图14为表示图13所示的角速度传感器中的剖面E的剖面图。
图15为模式地表示本发明的压电发电元件的一个例子的立体图。
图16为表示图15所示的压电发电元件中的剖面F的剖面图。
图17为表示作为实施例和比较例制作的压电体薄膜的X射线衍射图谱的图。
图18为表示作为实施例和比较例1制作的压电体薄膜的P-E 迟滞曲线的图。
具体实施方式
下面，说明本发明的实施方式。在下面的说明中，相同的部件标以相同的符号。由此可以省略重复的说明。
[压电体薄膜]
图1A表示本发明的压电体薄膜的一个方式。图1A所示的压电体薄膜1a为(Bi、Na、Ba)TiO3膜11。
(Bi、Na、Ba)TiO3膜11是由钙钛矿型复合氧化物(Bi、Na、Ba)TiO3构成的薄膜。(Bi、Na、Ba)TiO3膜11在表面具有(001)的面方位。(Bi、Na、Ba)TiO3膜11还含有Ag作为添加元素。(Bi、Na、Ba)TiO3膜11中的Ag的含量，以摩尔比Ag/Ti表示在0.001以上0.01以下。
(Bi、Na、Ba)TiO3膜11具有高结晶性和强(001)取向。(Bi、Na、Ba)TiO3膜11即压电体薄膜1a具有高压电常数、低介电损耗和高机电耦合系数。
在由(Bi、Na、Ba)TiO3构成的薄膜中，适于使这三个特性提高的添加元素，完全不能根据其化学特性的相似性或离子半径而预测。其理由在于，在由(Bi、Na、Ba)TiO3这样的多元类复合氧化物构成的薄膜中，构成该薄膜的各个元素(除了氧)具有不同的蒸汽压，各个元素蒸汽压的不同带来互相影响，因此形成具有良好的结晶性和良好的取向性的薄膜就很困难。本发明的发明者们发现，以摩尔比Ag/Ti计为0.001以上0.01以下的含有Ag的(Bi、Na、Ba)TiO3薄膜，具有高结晶性和强(001)取向，并具有高压电常数、低介电损耗和高机电耦合系数。
(Bi、Na、Ba)TiO3具有由化学式ABO3表示的钙钛矿型的结晶结构。A位和B位对应单独或多个元素的配置，分别具有2价和4价的平均价数。A位为Bi、Na和Ba。B位为Ti。
(Bi、Na、Ba)TiO3膜11可以含有微量的杂质。该杂质典型地可以为取代A位上的Na的Li和K以及取代Ba的Sr和Ca。该杂质典型地可以为取代B位的Ti的Zr。其他的该杂质例如可以为Mn、Fe、Nb和Ta。一些杂质可以提高(Bi、Na、Ba)TiO3膜11的结晶性和压电性能。
(Bi、Na、Ba)TiO3膜11的厚度没有限定。该厚度例如为0.5μm以上10μm以下。即使(Bi、Na、Ba)TiO3膜11薄，该膜也具有高压电常数、低介电损耗和高机电耦合系数。
(Bi、Na、Ba)TiO3膜11典型地可以通过溅射法形成。(Bi、Na、Ba)TiO3膜11例如可以通过PLD法、化学气相沉积法(CVD法)、溶胶凝胶法、气浮沉积法(AD法)这样的其他薄膜形成方法来形成。
图1B表示本发明的压电体薄膜的另一个方式。图1B所示的压电体薄膜1b除了(Bi、Na、Ba)TiO3膜11以外，还具备LaNiO3膜12。(Bi、Na、Ba)TiO3膜11形成在LaNiO3膜12上。(Bi、Na、Ba)TiO3膜11和LaNiO3膜12相接。(Bi、Na、Ba)TiO3膜11为压电体层。基于(Bi、Na、Ba)TiO3膜11具有的上述特性，压电体薄膜1b具有高压电常数、低介电损耗和高机电耦合系数。
LaNiO3膜12在表面具有(001)面方位。LaNiO3膜12具有由化学式ABO3表示的钙钛矿型的结晶结构。该结晶结构的晶格常数为0.384nm(伪立方晶)。因此，LaNiO3膜12具有对(Bi、Na、Ba)TiO3膜11良好的晶格匹配性。LaNiO3膜12不拘泥于该膜的基底层的组成和结晶结构而具有(001)取向。例如，在具有极为不同的晶格常数(0.543nm)的Si单晶基板上，可以形成具有(001)取向的LaNiO3膜12。在不锈钢等金属构成的基板、玻璃等的非晶质材料构成的基板和陶瓷基板上，也可以形成具有(001)取向的LaNiO3膜12。
LaNiO3膜12可以含有微量的杂质。该杂质典型地为取代La的稀土类元素。
LaNiO3为氧化物导电体。LaNiO3膜12可以作为对(Bi、Na、Ba)TiO3膜11施加电压的电极层(第1电极)发挥作用。
LaNiO3膜12典型地可以通过溅射法形成。LaNiO3膜12也可以通过PLD法、CVD法、溶胶凝胶法和AD法这样的其他的薄膜形成方法形成。
第1电极具备LaNiO3膜12。第1电极也可以在LaNiO3膜的上部或下部，或者这两者上具备其他的导电膜。导电膜例如为铂(Pt)、钯(Pd)和金(Au)这样的金属薄膜，氧化镍(NiO)、氧化钌(RuO2)、氧化铱(IrO2)、钌酸锶(SrRuO3)这样的氧化物导电体薄膜。这些薄膜具有低电阻和耐热性。
图1C表示本发明的压电体薄膜的又一个方式。图1C所示的压电体薄膜1c，除了具有图1B所示的压电体薄膜1b以外，还具有基板13。LaNiO3膜12夹置于(Bi、Na、Ba)TiO3膜11和基板13之间。(Bi、Na、Ba)TiO3膜11、LaNiO3膜12和基板13相接。基于(Bi、Na、Ba)TiO3膜11具有的上述特性，压电体薄膜1d具有高压电常数、低介电损耗和高机电耦合系数。
基板13可以为硅(Si)基板。基板13优选为Si单晶基板。
在第1电极(图1C所示的例子中为LaNiO3膜12)和基板13之间，可以配置提高两者的密合性的密合层。但是密合层必须有导电性。密合层的材料的例子为Ti。该材料可以为Ta、Fe、Co、Ni、Cr或这些的化合物。密合层可以由2种以上的这些材料构成。密合层可以根据第1电极与基板13的密合性而被省去。
图1C所示的压电体薄膜1c可以在基板13上依次形成LaNiO3膜12和(Bi、Na、Ba)TiO3膜11来制造。各个膜典型地可以通过溅射法形成。
图1D表示本发明的压电体薄膜的再一个方式。图1D所示的压电体薄膜1d，除了图1B所示的压电体薄膜1b以外，还具备导电膜14。(Bi、Na、Ba)TiO3膜11夹置于导电膜14和LaNiO3膜12之间。导电膜14、(Bi、Na、Ba)TiO3膜11和LaNiO3膜12相接。基于(Bi、Na、Ba)TiO3膜11具有的上述特性，压电体薄膜1c具有高压电常数、低介电损耗和高机电耦合系数。
导电膜14可以作为对LaNiO3膜12以及作为压电体层的(Bi、Na、Ba)TiO3膜11施加电压的电极层(第2电极)发挥作用。
导电膜14由具有导电性的材料构成。该材料例如为Pt、Pd和Au这样的金属薄膜、NiO、RuO2、IrO2、SrRuO3这样的氧化物导电体薄膜。这些薄膜具有耐热性和低电阻。在导电膜14和(Bi、Na、Ba)TiO3膜11之间可以配置提高两者密合性的密合层。密合层的材料的例子为Ti。该材料可以为Ta、Fe、Co、Ni、Cr或这些的化合物。密合层可以由2种以上的这些材料构成。密合层可以根据导电膜14与(Bi、Na、Ba)TiO3膜11的密合性而被省去。
图1D所示的压电体薄膜1d可以依次形成LaNiO3膜12、(Bi、Na、Ba)TiO3膜11和导电膜14来制造。各个膜典型地可以通过溅射法形成。
图1E表示本发明的压电体薄膜的又再一个方式。图1E所示的压电体薄膜1e除了图1D所示的压电体薄膜1d以外，还具有基板13。若从另外的侧面阐述，则图1E所示的压电体薄膜1e除了图1C所示的压电体薄膜1c以外，还具备导电膜14。压电体薄膜1e具有依次叠层基板13、LaNiO3膜12、(Bi、Na、Ba)TiO3膜11和导电膜14得到的叠层结构。LaNiO3膜12和导电膜14，作为在(Bi、Na、Ba)TiO3膜11上施加电压的第1电极和第2电极发挥作用。基于(Bi、Na、Ba)TiO3膜11具有的上述特性，压电体薄膜1e具有高压电常数、低介电损耗和高机电耦合系数。
图1E所示的压电体薄膜1e可以在基板13上依次形成LaNiO3膜12、(Bi、Na、Ba)TiO3膜11和导电膜14而制造。各个膜典型地可以通过溅射法形成。
图1A～图1E所示的压电体薄膜1a～1e可以使用基底基板制造。
基底基板可以是氧化镁(MgO)这样的具有NaCl型结构的氧化物基板；SrTiO3、LaAlO3和NdGaO3这样的具有钙钛矿型结构的氧化物基板；Al2O3这样的具有刚玉型结构的氧化物基板；MgAl2O4这样的具有尖晶石型结构的氧化物基板；TiO2这样的具有金红石型结构的氧化物基板；以及(La，Sr)(Al，Ta)O3、氧化钇稳定化氧化锆(YSZ)这样的具有立方晶系的结晶结构的氧化物基板。基底基板可以通过在玻璃基板、氧化铝这样的陶瓷基板以及不锈钢这样的金属基板的表面上叠层具有NaCl型的结晶结构的氧化物薄膜来形成。氧化物薄膜的例子为MgO薄膜，NiO薄膜和氧化钴(CoO)薄膜。
本发明的压电体薄膜，只要能够获得本发明的效果，可以在构成该薄膜的各个膜之间具备任意的层。
[喷墨头]
参考图2～图12B说明本发明的喷墨头。
图2表示本发明的喷墨头的一个方式。图3为表示图2所示的喷墨头100中，含有压力室部件和驱动器部的主要部分的分解图。
图2和图3中的符号A指示压力室部件。压力室部件A在具备贯通其厚度方向(图的上下方向)的贯通孔101。图3所示的贯通孔101为在压力室部件A的厚度方向上被切断的该贯通孔101的一部分。符号B指示具备压电体薄膜和振动层的驱动部。符号C指示具备共通液室105和墨水流路107的墨水流路部件C。压力室部件A、驱动部B和墨水流路部件C互相接合，使得压力室部件A夹置于驱动部B和墨水流路部件C之间。在压力室部件A、驱动部B和墨水流路部件C互相接合的状态下，贯通孔101形成容纳从共通液室105所供给的墨水的压力室102。
具备驱动部B的压电体薄膜和振动层，在平面视图上与压力室102重叠。在图2和图3中的符号103指示作为压电体薄膜一部分的个别电极层。如图2所示，喷墨头100具备在平面视图上之字形配置的2个以上的个别电极层103，即，压电体薄膜。
墨水流路部件C具备在平面视图上条纹状配置的2个以上的共通液室105。1个共通液室105在平面视图中与2个以上的压力室102重叠。共通液室105沿喷墨头100的墨水供给方向(图2中的箭头方向)延伸。墨水流路部件C具备将共通液室105内的墨水供给到压力室102的供给口106和将压力室102内的墨水从喷嘴孔108喷出的墨水流路107。一般而言，1个供给孔106及1个喷嘴孔108与1个压力室102对应安装。喷嘴孔108在喷嘴板D中形成。喷嘴板D与墨水流路部件C接合，使得与压力室部件A一起夹着墨水流路部件C。
图2中的符号E指示IC芯片。IC芯片E与驱动部B的表面暴露的个别电极层103通过焊线BW电气连接。为了使图2更清楚，仅在图2中表示了一部分焊线BW。
图4表示含有压力室部件A和驱动部B的主要部分的结构。图4表示在压力室部件A和驱动部B中，与墨水供给方向(图2中的箭头方向)正交的剖面。驱动部B具备具有第1电极(个别电极层103)和第2电极(共通电极层112)所夹置的压电体层11的压电体薄膜104(104a～104d)。1个个别电极层103与1个压电体薄膜104a～104d对应安装。共通电极层112为与压电体薄膜104a～104d共通的电极。
图4所示的压电体薄膜104相当于图1D所示的压电体薄膜1d。个别电极层103对应LaNiO3膜12或LaNiO3膜12与其他导电膜的叠层体。共通电极层112对应导电膜14。但是本发明的喷墨头的个别电极层103并不局限于具备LaNiO3膜12的电极层。个别电极层103可以由具有导电性的材料构成。
在图4所示的压电体薄膜104中，LaNiO3膜12、(Bi、Na、Ba)TiO3膜11和导电膜14，基本上包含其优选方式，且如关于本发明的压电体薄膜的上述说明所述。
共通电极层112的导电膜14可以为在表面上具有由导电性材料构成的密合层的Pt膜。该导电性材料优选Ti。其原因在于Ti对于(Bi、Na、Ba)TiO3膜11具有高密合性，且作为压电体层和共通电极层的密合层可以较好的发挥作用。
在第1电极和第2电极之间施加的电压只要能够引发压电体层11的形变，则第1电极和第2电极的任一个都可以是个别电极层。此时，作为第1电极的共通电极层112由LaNiO3膜12构成。或者，共通电极层112由LaNiO3膜12和其他导电膜的叠层体构成。个别电极层103由导电膜14构成。但是本发明的喷墨头的共通电极层112并不局限于具备LaNiO3膜12的电极层。共通电极层112可以由具有导电性的材料构成。
个别电极层103优选具有0.05μm以上1μm以下的厚度。(Bi、Na、Ba)TiO3膜11优选具有0.5μm以上5μm以下的厚度。共通电极层112优选具有0.05μm以上0.5μm以下的厚度。
驱动部B还具备振动层111。振动层111与压电体薄膜104的共通电极层112接合。振动层111对应于由压电效果造成的压电体薄膜104的变形，在振动层111的膜厚方向位移。通过个别电极层103和共通电极层112对压电体层11的电压施加引起由压电效果造成的压电体薄膜104的变形。
压力室部件A隔着中间层113和粘结层114与振动层111接合。振动层111夹在压力室部件A和压电体薄膜104之间。
只要(1)对应于由压电效果造成的压电体薄膜104的形变，振动层111能位移，(2)对应于振动层111的位移，压力室102的容积能变化，且(3)对应于压力室102的容积的变化，压力室102内的墨水能喷出，则振动层111的构成、压电体薄膜104和振动层111之间的接合状态、以及振动层111和压力室部件A之间的接合状态就没有限定。在图4中，振动层111构成了压力室102的壁面。
构成振动层111的材料例如为Cr。该材料可以为Ni、铝(Al)、Ta、钨(W)、硅或这些元素的氧化物、氮化物(例如二氧化硅、氧化铝、氧化锆、氮化硅)。振动层111的厚度优选在2μm以上5μm以下。
构成粘结层114的材料，例如为粘结剂或粘合剂。本领域技术人员可以适当地选择粘结剂和粘合剂的种类。
中间层(纵壁)113防止压力室部件A通过粘结层114与振动层111接合时，在压力室102上暴露的振动层111的一部分上附着粘结层114。在该一部分上附着的粘结层妨碍振动层111的位移。构成中间层113的材料，只要维持喷墨头100的功能就没有限定。中间层113的材料例如为Ti。中间层113可以省略。
压力室部件A在相邻的压力室102间具有隔壁102a。
参照图5A～图10说明制造图2所示的喷墨头100的方法的一个例子。
首先，如图5A所示，在基底基板120上，依次形成LaNiO3膜12、(Bi、Na、Ba)TiO3膜11、导电膜14、振动层111和中间层113，得到叠层体132。形成各层(膜)的薄膜形成方法没有特别限定。该方法的例子为PLD法、CVD法、凝胶溶胶法、AD法、溅射法。该方法优选溅射法。
除了叠层体132的形成以外，还形成此后成为压力室部件A的部件。该部件例如可以微细加工Si基板(优选为Si单晶基板)而形成。Si基板的尺寸优选比基底基板120的尺寸大(参考图10。图10中的符号130为Si基板。符号130也可以是Si基板以外的其他基板)。更具体而言，如图5B所示，在基板130上形成多个贯通孔101。贯通孔101，在该部件与此外形成的驱动部和墨水流路部件接合之后，作为压力室102发挥作用。在图5B中，1个贯通孔群由4个贯通孔101构成。基板130具备多个该贯通孔群。第1隔壁102a隔开属于一个贯通孔群的相邻的2个贯通孔101。第2隔壁102b隔开相邻的2个贯通孔群。第2隔壁102b优选具有第1隔壁102a具有的宽度的2倍以上的宽度。贯通孔101可以通过公知的微细加工方法设置在基板130上。该方法例如可以为图案化和蚀刻的组合。蚀刻可以为化学蚀刻或干蚀刻。贯通孔101的形状可以与所需的压力室102的形状对应安装。下面，将第1隔壁102a和第2隔壁102b总称为隔壁102。
接着，如图5C所示，在隔壁102上形成粘结层114。粘结层114的形成方法没有限定。该方法例如可以为电沉积法。
之后，如图6A所示，基板130接合在叠层体132上。通过该接合，中间层113夹置于基板130和叠层体132之间。当基板130的尺寸比基底基板120的尺寸大时，如图10所示，多个叠层体132(图10所示的例子中为14个叠层体。在图10中，可以看到叠层体132具备的基底基板120)可以和基板130接合。在图6A中，在基板130上接合2个叠层体132。在图6A中，2个叠层体132的中心位于第2隔壁102b的延长线上。通过将叠层体132与基板130接合，导电膜14成为共同电极层112。
在粘结层114由热固化性的粘结剂构成时，优选基板130接合在叠层体132上后，加热使得粘结层114完全固化。在接合时从贯通孔101露出来的粘结层114可以通过等离子体处理除去。
接着，如图6B所示，使用隔壁102作为掩膜来蚀刻中间层113。该蚀刻使得与贯通孔101的剖面形状一致来进行。由此，振动层111在贯通孔101上露出。通过该蚀刻，中间层113在平面视图上变为与隔壁102相同的形状。中间层113与隔壁102和粘结层114一起构成纵壁。这样，形成具备基板130、中间层113和粘结层114的压力室部件A。
在图5B～图6B所示的例子中，形成了贯通孔101的基板130，与包含压电体层11的叠层体132接合。代替该顺序，将不具备贯通孔101的基板130接合在叠层体132上，然后在该基板130上形成贯通孔101使振动层111露出，也可以形成压力室部件A。
之后，如图7A所示，基材基板120例如通过蚀刻除去。
然后，如图7B所示，通过组合了光刻和蚀刻的微细加工，LaNiO3膜12变成2个以上的个别电极层103。个别电极层103，在平面视图中，与各个贯通孔101对应安装。
之后，如图8A所示，微细加工(Bi、Na、Ba)TiO3膜11。微细加工过的(Bi、Na、Ba)TiO3膜11在平面视图中均具有与个别电极层103的形状相同的形状。在该微细加工中，优选在平面视图中各层(膜)的中心与贯通孔101的中心高精度地一致。这样，形成具备由个别电极层103(LaNiO3膜12)、(Bi、Na、Ba)TiO3膜11和共通电极层112(导电膜14)构成的压电体薄膜104以及振动层111的驱动部B。
然后，如图8B所示，将共通电极层112、振动层111和基板130在每个第2隔壁102b处切断，得到2个以上的部件133。1个部件133具备驱动部B、具有2个以上的贯通孔101的压力室部件A。驱动部B与压力室部件A接合。
除了上述的各步骤以外，如图9A所示，准备具备共通液室105、供给口106和墨水流路107的墨水流路部件C，以及具备喷嘴孔108的喷嘴板D。
然后，如图9B所示，以从与墨水流路部件C的主面垂直的方向看墨水流路107与喷嘴108重叠的方式，将墨水流路部件C接合在喷嘴板D上得到接合体。优选在墨水流路107上，喷嘴孔108的整体露出。两个部件的接合方法没有限定，例如，可以使用粘结剂。
之后，如图9C所示，部件133与图9B所示的工序准备的接合体接合。更具体而言，压力室部件A中与驱动部B侧相反侧的面，与墨水流路部件C中与喷嘴板D侧相反侧的面接合。接合时进行对齐调整，通过该接合使得贯通孔101作为压力室102发挥作用。接合方法没有限定，例如可以使用粘结剂。这样，可以得到图9D(图2)所示的喷墨头100。
图11表示本发明的其他喷墨头。图11所示的喷墨头141，与图2～图4所示的喷墨头100相比，具有更简单的结构。具体而言，从喷墨头100中除去了墨水流路部件C。
图11所示的喷墨头141，除了下面的(1)～(6)以外，与图2～图4所示的喷墨头100相同：(1)没有墨水流路部件C，具备喷嘴孔108的喷嘴板D直接接合于压力室部件A上；(2)没有中间层113，振动层111直接接合于压力室部件A上；(3)在振动层111和共通电极层112之间配置密合层142，该密合层142提高它们之间的密合性；(4)共通电极层112是LaNiO3膜12或者LaNiO3膜12与其他的导电膜的叠层体；(5)个别电极层103为导电膜14；(6)从共通电极层112侧依次叠层共通电极层112、(Bi、Na、Ba)TiO3膜11和个别电极层103。
共通电极层112作为第1电极发挥作用。个别电极层103作为第2电极发挥作用。构成密合层142的材料例如为Ti。
图11所示的喷墨头141例如可以通过图12A和图12B所示的方法制造。最初，如图12A所示，在基板130的一侧的主面上，依次形成振动层111、密合层142、共通电极层112(LaNiO3膜12)、(Bi、Na、Ba)TiO3膜11和导电膜14。各层(膜)的形成方法如上所述。该方法优选溅射法。
在该实施方式中，当基板130为Si时，通过氧化该基板的表面，可以形成由二氧化硅构成的振动层111。此时，振动层111的厚度为0.5～10μm。
然后，如图12B所示，在基板130中形成压力室102的位置形成贯通孔101。接着，以从与基板130的主面垂直的方向看，贯通孔101的中心与导电膜14和(Bi、Na、Ba)TiO3膜11的各层的中心一致的方式，对这些层实施微细加工。通过该微细加工，导电膜14变成个别电极层103。贯通孔101的形成和各层的微细加工可以使用组合了图案化和蚀刻的公知的微细加工方法。图案化可以使用抗蚀剂的旋涂。蚀刻优选干蚀刻。贯通孔101的形成优选各向异性干蚀刻。在干蚀刻中，可以使用含有氟原子的有机气体和氩气的混合气体。在各向异性的干蚀刻中，该混合气体还可以含有六氟化硫气体。
最后，基板130与另外形成的具有喷嘴孔108的喷嘴板接合，可以得到图11所示的喷墨头141。在接合时，进行对齐调整，通过它们的接合使贯通孔101作为压力室102发挥作用。接合的方法没有限定，例如，可以使用粘结剂。喷嘴孔108可以通过光刻法、激光加工法、放电加工法这样的微细加工方法，形成喷嘴板。
[使用喷墨头的图像形成方法]
本发明的图像形成方法，包括在上述本发明的喷墨头中，由第1和第2电极(即，个别电极层和共通电极层)对压电体层施加电压，通过压电效果使振动层在该层的膜厚方向位移且使压力室的容积变化的工序，以及通过该位移使墨水从压力室喷出而形成图像的工序。
边改变纸这样的图像形成对象物与喷墨头之间的相对位置，边改变施加在压电体层上的电压，从而控制从喷墨头中喷出墨水的时间和喷出量，由此在对象物的表面形成图像。在本说明书中使用的用语“图像”包括文字。换言之，通过本发明的图像形成方法，可以在纸这样的印刷对象物上印刷文字、图画、图形等。以该方法可以形成具有高表现力的印刷。
[角速度传感器]
图13和图14表示本发明的角速度传感器的一个例子。图14表示图13所示的角速度传感器21的剖面E。图13和图14所示的角速度传感器21为所谓的音叉型角速度传感器。这可以用于车载导航装置和数码相机的手抖补偿(防手抖)传感器。
图13和图14所示的角速度传感器21具备具有振动部200b的基板200以及与振动部200b接合的压电体薄膜208。
基板200具备固定部200a、从固定部200a伸向指定方向的一对臂(振动部200b)。振动部200b延伸的方向与角速度传感器21测定的角速度的旋转中心轴L延伸的方向相同。具体而言，该方向为图13中的Y方向。从基板200的厚度方向(图13中的Z方向)看，基板200具有具备2根臂(振动部200b)的音叉的形状。
构成基板200的材料没有限定。该材料例如为Si、玻璃、陶瓷、金属。基板200可以为Si单晶基板。基板200的厚度只要能够实现作为角速度传感器21的功能，就没有限制。更具体而言，基板200的厚度在0.1mm以上0.8mm以下。固定部200a的厚度与振动部200b的厚度可以不同。
压电体薄膜208接合在振动部200b上。压电体薄膜208具备作为压电体层的(Bi、Na、Ba)TiO3膜11、第1电极202和第2电极205。压电体层11夹置于第1电极202和第2电极205之间。压电体薄膜208具有第1电极202、(Bi、Na、Ba)TiO3膜11和第2电极205按照该顺序叠层而成的叠层结构。
图13和图14所示的压电体薄膜208中，第1电极202为LaNiO3膜12或者LaNiO3膜12与其他导电膜的叠层体。即，第1电极具备LaNiO3膜12。将第2电极205认作导电膜14，则压电体薄膜208与图1D所示的压电体薄膜1d相同。但是本发明的角速度传感器的第1电极202不仅仅局限于具备LaNiO3膜12的电极层。第1电极202可以由具有导电性的材料构成。
图13和图14所示的压电体薄膜208中，LaNiO3膜12、(Bi、Na、Ba)TiO3膜11和导电膜14，包括其优选方式，基本上，如关于本发明的压电体薄膜的上述说明所述。
构成第2电极205的材料没有限定，例如为Cu。Cu电极由于具有对(Bi、Na、Ba)TiO3膜11的高密合性，故而优选。第2电极205可以为在表面上具有由导电性材料构成的密合层的Pt电极膜或Au电极膜。构成密合层的材料例如为Ti。Ti对于(Bi、Na、Ba)TiO3膜具有高密合性。
第2电极205具备含有驱动电极206和感应电极207的电极群。驱动电极206向压电体层11施加使振动部200b振动的驱动电压。感应电极207测定因施加于振动部200b的角速度而在振动部200b中产生的形变。振动部200b的振动方向一般为其宽度方向(图13中的X方向)。更具体而言，图13和图14所示的角速度传感器中，一对驱动电极206，沿着振动部200b的长度方向(图13的Y方向)被设置在对于振动部200b的宽度方向的两端部。1支驱动电极206可以设置在相对于振动部200b的宽度方向的一方的端部。图13和图14所示的角速度传感器中，感应电极207沿着振动部200b的长度方向设置，且夹置于一对驱动电极206之间。多个感应电极207可以设置在振动部200b上。通过感应电极207所测定的振动部200b的形变一般为其厚度方向(图13中的Z方向)的弯曲。
在本发明的角速度传感器中，选自第1电极和第2电极的一方的电极，可以由包括驱动电极和感应电极的电极群构成。图13和图14所示的角速度传感器21中，第2电极205由该电极群构成。与该角速度传感器不同，第1电极202可以由该电极群构成。作为一个例子，从基板200看，第2电极205、(Bi、Na、Ba)TiO3膜11和第1电极202可以按照该顺序叠层。
接线端子202a、206a和207a分别形成于第1电极202的端部、驱动电极206的端部和感应电极207的端部。各接线端子的形状和位置没有限定。在图13中，接线端子设置在固定部200a上。
第1电极202的厚度优选在0.05μm以上1μm以下。当第1电极202为LaNiO3膜12与其他导电膜的叠层体时，LaNiO3膜12的厚度优选在0.05μm以上0.5μm以下。其他导电膜的厚度优选在0.05μm以上0.5μm以下。(Bi、Na、Ba)TiO3膜11的厚度优选在0.5μm以上5μm以下。第2电极205的厚度优选在0.05μm以上0.5μm以下。
在图13和图14所示的角速度传感器中，压电体薄膜208接合于振动部200b和固定部200a的两者上。但是，只要压电体薄膜208能够使振动部200b振动，且振动部200b产生的形变能够通过压电体薄膜208测定，则压电体薄膜208的接合的状态就没有限定。例如，压电体薄膜208可以仅与振动部200b接合。
本发明的角速度传感器可以有2个以上由一对振动部200b组成的振动部群。这样的角速度传感器可以测定对于多个旋转中心轴的角速度，并可以作为2轴或3轴的角速度传感器发挥作用。图13和图14所示的角速度传感器具有由一对振动部200b组成的1个振动部群。
本发明的角速度传感器，可以应用上述的本发明的压电体薄膜的制造方法，例如，如下进行制造。
首先，在基板(例如Si基板)上依次形成LaNiO3膜12、(Bi、Na、Ba)TiO3膜11和导电膜14。各层(膜)的形成可以应用上述的薄膜形成方法。该方法优选溅射法。
然后，通过图案化对导电膜14进行微细加工，形成由驱动电极206和感应电极207构成的第2电极205。再通过微细加工对(Bi、Na、Ba)TiO3膜11和LaNiO3膜12进行图案化。然后通过微细加工对基板进行图案化，形成振动部200b。这样，可以制造本发明的角速度传感器。
微细加工的方法例如为干蚀刻法。
本发明的角速度传感器可以应用使用了基底基板的转印来制造。具体而言，例如可以使用以下的方法。首先，在基底基板的表面依次形成LaNiO3膜12、(Bi、Na、Ba)TiO3膜11和导电膜14。然后，将所形成的叠层体与其他的新的基板接合，使得该基板和该导电膜14相接。接着，通过公知的方法除去基底基板。然后，通过微细加工将各层(膜)图案化，可以制得本发明的角速度传感器。该叠层体和该新的基板例如可以通过粘结层接合。该粘结层的材料，只要该叠层体在该新的基板上稳定粘结就没有限制。更具体而言，可以使用丙烯酸树脂类粘结剂、环氧树脂类粘结剂、有机硅类粘结剂和聚酰亚胺类粘结剂。此时，粘结层优选具有0.2μm以上1μm以下的厚度。
[通过角速度传感器测定角速度的方法]
本发明的测定角速度的方法包括：使用本发明的角速度传感器，对压电体层施加驱动电压，使基板的振动部振动的工序；以及通过测定因施加于振动中的振动部的角速度而在振动部中产生的形变来测定该角速度的值的工序。在第1电极和第2电极之中不作为驱动电极和感应电极发挥作用的电极(另一方的电极)与驱动电极之间施加驱动电压，并对压电体层施加驱动电压。另一方的电极和感应电极测定因角速度而在振动中的振动部中产生的形变。
下面，说明图13所示的使用角速度传感器测定角速度的方法。与振动部200b的固有振动共振的频率的驱动电压通过第1电极202和驱动电极206施加于作为压电体层的(Bi、Na、Ba)TiO3膜11上，使振动部200b振动。对应于所施加的驱动电压的波形，压电体层11变形，与该层接合的振动部200b振动。驱动电压例如可以通过将第1电极202接地，并使驱动电极206的电位变化来施加(换言之，驱动电压为第1电极202和驱动电极206之间的电位差)。角速度传感器21具有按照音叉形状排列的一对振动部200b。一般而言，在一对振动部200b分别具有的各驱动电极206上，分别施加正负相反的电压。由此，能够使各振动部200b以彼此反向的振动模式(对于图13所示的旋转中心轴对称的振动模式)振动。图13所示的角速度传感器21中，振动部200b在其宽度方向(X方向)上振动。通过仅使一对振动部200b的一方振动也能够测定角速度。但是，为了高精度的测定，优选使两方的振动部200b以彼此反向的振动模式振动。
在对于振动部200b正在振动的角速度传感器21施加相对于其旋转中心轴L的角速度ω时，各振动部200b通过科里奥利力(Coriolis force)在厚度方向(Z方向)上弯曲。当一对振动部200b以彼此反向的振动的模式进行振动时，各振动部200b彼此反向地弯曲相同的变化量。对应于该弯曲，与振动部200b接合的压电体层11也弯曲，在第1电极202和感应电极207之间，产生了对应于压电体层11的弯曲，即，对应于产生的科里奥利力的电位差。通过测定该电位差的大小，就能够测定施加于角速度传感器21的角速度ω。
科里奥利力Fc和角速度ω之间成立下面的关系：
Fc＝2mvω
这里，v为振动中的振动部200b中振动方向的速度。m为振动部200b的质量。如该式所示，可以从科里奥利力Fc算出角速度ω。
[压电发电元件]
图15和图16表示本发明的压电发电元件的一个例子。图16表示图15所示的压电发电元件22的剖面F。压电发电元件22是将从外部施加的机械振动转换成电能的元件。压电发电元件22可以很方便地适用于包括从车辆和机械的动力振动和驾驶振动以及步行时产生的振动发电的独立电源装置。
图15和图16所示的压电发电元件22具备具有振动部300b的基板300、与振动部300b接合的压电体薄膜308。
基板300具有固定部300a和由从固定部300a伸向指定方向的梁构成的振动部300b。构成固定部300a的材料可以与构成振动部300b的材料相同。但是，这些材料也可以互相不同。由互相不同的材料构成的固定部300a可以与振动部300b相接合。
构成基板300的材料没有限定。该材料例如为Si、玻璃、陶瓷、金属。基板300可以是Si单晶基板。基板300例如具有0.1mm以上0.8mm以下的厚度。固定部300a可以具有与振动部300b的厚度不同的厚度。振动部300b的厚度可以进行调整，以使振动部300b的共振频率变化而可以进行有效的发电。
重物负荷306与振动部300b接合。重物负荷306调整振动部300b的共振频率。重物负荷306例如为Ni的蒸镀薄膜。重物负荷306的材料、形状和质量以及重物负荷306接合的位置可以根据所需的振动部300b的共振频率调整。重物负荷可以省略。在不调整振动部300b的共振频率时，不需要重物负荷。
压电体薄膜308与振动部300b接合。压电体薄膜308具备作为压电体层的(Bi、Na、Ba)TiO3膜11、第1电极302和第2电极305。(Bi、Na、Ba)TiO3膜11夹置于第1电极302和第2电极305之间。压电体薄膜308具有依次叠层第1电极302、(Bi、Na、Ba)TiO3膜11和第2电极305得到的叠层结构。
图15和图16所示的压电体薄膜308中，第1电极302为LaNiO3膜12或者LaNiO3膜12与其他导电膜的叠层体。即，第1电极具备LaNiO3膜12。将第2电极305认作导电膜14，则压电体薄膜308与图1D所示的压电体薄膜1d相同。但是本发明的压电发电元件的第1电极302并不限于具有LaNiO3膜12的电极层。第1电极302可以由具有导电性的材料构成。
在图15和图16所示的压电体薄膜308中，LaNiO3膜12、(Bi、Na、Ba)TiO3膜11和导电膜14，包括优选方式，基本上关于本发明的压电体薄膜如上述说明所述。
第2电极305例如为Cu电极膜。Cu电极由于具有对(Bi、Na、Ba)TiO3膜11的高密合性，故而优选。第2电极305可以为在表面上具有由导电性材料构成的密合层的Pt电极膜或Au电极膜。构成密合层的材料例如为Ti。Ti具有对(Bi、Na、Ba)TiO3膜的高附着性。
在图15和图16所示的压电发电元件中，第1电极302的一部分暴露。该一部分可以作为接线端子302a发挥作用。
第1电极302的厚度优选在0.05μm以上1μm以下。当第1电极302为LaNiO3膜12与其他导电膜的叠层体时，LaNiO3膜12的厚度优选在0.05μm以上0.5μm以下。其他导电膜的厚度优选在0.05μm以上0.5μm以下。(Bi、Na、Ba)TiO3膜11的厚度优选在0.5μm以上5μm以下。第2电极305的厚度优选在0.05μm以上0.5μm以下。
图15和图16所示的压电发电元件中，从具有振动部300b的基板300侧看，依次叠层有第1电极302、(Bi、Na、Ba)TiO3膜11和第2电极305。这些层的叠层顺序也可以相反。即，从具有振动部的基板侧看，可以以第2电极、(Bi、Na、Ba)TiO3膜和第1电极的顺序叠层。
在图15和图16所示的压电发电元件中，压电体薄膜308可以和振动部300b和固定部300a两者接合。压电体薄膜308可以仅与振动部300b接合。
在本发明的压电发电元件中，通过具有多个振动部300b，可以增大产生的电量。通过改变各振动部300b具有的共振频率，由宽频率成分构成的机械振动的对应也成为可能。
本发明的压电发电元件可以应用上述的本发明的压电体薄膜的制造方法，例如，如下进行制造。
首先，在基板(例如Si基板)的表面上依次形成LaNiO3膜12、(Bi、Na、Ba)TiO3膜11和导电膜14。各层(膜)的形成可以适用上述的薄膜形成方法。该方法优选溅射法。
然后，对导电膜14通过图案化进行微细加工，形成第2电极305。再通过微细加工，对(Bi、Na、Ba)TiO3膜11和LaNiO3膜12进行图案化。通过LaNiO3膜12的图案化，接线端子302a也一并形成。然后，通过微细加工对基板进行图案化，形成固定部300a和振动部300b。这样就可以制造本发明的压电发电元件。在需要调节振动部300b的共振频率时，通过公知的方法，将重物负荷306接合在振动部300b上。
微细加工的方法例如干蚀刻。
本发明的压电发电元件可以应用使用了基底基板的转印来制造。具体而言，例如可以适用下面的方法。首先，在基底基板的表面上依次形成LaNiO3膜12、(Bi、Na、Ba)TiO3膜11和导电膜14。然后，将形成的叠层体接合在其他的新基板上，使得该基板与该导电膜14相接。然后，通过公知的方法除去基底基板。接着，通过对各层(膜)进行微细加工而图案化，可以得到本发明的压电发电元件。该叠层体和该新基板例如可以通过粘结层接合。该粘结层的材料，只要该叠层体与该新基板稳定粘结就没有特别限定。更具体而言，可以使用丙烯酸树脂类粘结剂、环氧树脂类粘结剂、有机硅树脂类粘结剂和聚酰亚胺类粘结剂。此时，粘结层优选具有0.2μm以上1μm以下的厚度。
[使用压电发电元件的发电方法]
通过对上述的本发明的压电发电元件施加振动，在第1电极和第2电极之间产生电位差，通过第1电极和第2电极得到电力。
若从外部对压电发电元件22施加机械振动，则振动部300b开始相对于固定部300a的上下弯曲振动。该振动在作为压电体层的(Bi、Na、Ba)TiO3膜11上产生由压电效果引起的电动势。这样，在夹持压电体层11的第1电极302和第2电极305之间产生电位差。压电体层11具有的压电性能越高，第1和第2电极间产生的电位差就越大。特别是在振动部300b的共振频率与从外部对元件施加的机械振动的频率相近时，振动部300b的振幅增大从而发电特性提高。因此，优选通过重物负荷306进行调整，使振动部300b的共振频率与从外部对元件施加的机械振动的频率接近。
实施例
下面，使用实施例更加详细地说明本发明。本发明并不局限于下面的实施例。
(实施例1)
在实施例1中，制作基板13、具备LaNiO3膜12和其他的导电膜的第1电极、依次具备(Bi、Na、Ba)TiO3膜11和导电膜14(第2电极)的压电体薄膜。该压电体薄膜除了第1电极是LaNiO3膜12与其他导电膜的叠层体之外，相当于图1E所示的压电体薄膜1e。该压电体薄膜如下制作。
在具有(100)的面方向的Si单晶基板的表面上，通过RF磁控溅射形成具有(111)取向的Pt膜(厚度100nm)。该Pt膜对应其他的导电膜。使用金属Pt作为靶材，在氩气(Ar)气体的环境下，在RF输出功率15W和基板温度300℃的成膜条件下形成该Pt膜。在形成该Pt膜之前，在Si单晶基板的表面上形成Ti膜(厚度2.5nm)，使Si单晶基板和Pt膜之间的密合性提高。该Ti膜除了代替金属Pt使用金属Ti作为靶材之外，通过与该Pt膜的形成方法相同的方法形成。
然后，在Pt膜的表面上，通过RF磁控溅射，形成具有(001)取向的LaNiO3膜(厚度200nm)。作为靶材使用具有化学计量组成的LaNiO3，在Ar和氧气的混合气体(流量比Ar/O2为80/20)的环境下，在RF输出功率100W和基板温度300℃的成膜条件形成该LaNiO3膜。
然后，在LaNiO3膜的表面上，通过RF磁控溅射，形成以摩尔比Ag/Ti计含有Ag 0.0025的[(Bi0.5Na0.5)TiO3]0.93-[BaTiO3]0.07膜(厚度2.7μm)。该膜对应(Bi、Na、Ba)TiO3膜11。作为靶材，使用以摩尔比Ag/Ti计含有Ag 0.0025的具有化学计量组成的[(Bi0.5Na0.5)TiO3]0.93-[BaTiO3]0.07，在Ar和氧气的混合气体(流量比Ar/O2为50/50)的环境下，在RF输出功率170W和基板温度650℃的成膜条件下形成该膜11。
通过X射线衍射分析形成的(Bi、Na、Ba)TiO3膜的结晶结构。X射线衍射从(Bi、Na、Ba)TiO3膜上入射X射线进行。图17表示其结果。在以下的比较例中，也适用相同的X射线衍射。
图17表示X射线衍射图谱。除了来自Si基板和Pt膜的反射峰以外，仅可以观察到来自具有(001)取向的(Bi、Na、Ba)TiO3膜的反射峰。该(001)反射峰的强度为6,576cps，非常强。图17所示的图谱意味着实施例1中制得的(Bi、Na、Ba)TiO3膜具有极高的(001)取向性。
然后，在(Bi、Na、Ba)TiO3膜表面上，通过蒸镀形成Au膜(厚度100nm)。该Au膜对应导电膜14。这样制作了实施例1的压电体薄膜。
使用压电体薄膜具备的Pt膜和Au膜，评价该压电体薄膜的强介电特性(压电常数d31、介电损耗tanδ、机电耦合系数k31)。图18表示实施例的压电体薄膜的P-E迟滞曲线。如图18所示，确认了若增加通过Pt膜和Au膜向压电体层施加的电压，则压电体薄膜就表现出良好的强介电特性。使用阻抗分析仪测定在1kHz的介电损耗(tanδ)。该压电体薄膜的tanδ为4.7％。
压电体薄膜的压电性能如下评价。将压电体薄膜切成宽度2mm，并加工成为悬臂状。然后，通过激光位移计测定在Pt膜和Au膜之间施加电位差使得悬臂位移得到的位移量。接着，将所测定的位移量转换为压电常数d31，通过该压电常数d31评价压电性能。实施例1中制作的压电体薄膜的d31为-96pC/N，机电耦合系数k31为0.42。实施例1中制作的压电体薄膜充分满足了所需的压电性能(d31在-70pC/N以下，tanδ在5.0％以下，k31在0.30以上)。
(实施例2)
在实施例2中，除了(Bi、Na、Ba)TiO3膜含有的Ag的量设为以摩尔比Ag/Ti计为0.001以外，与实施例1同样地制作了压电体薄膜。形成(Bi、Na、Ba)TiO3膜时的靶材使用含有以摩尔比计Ag/Ti计为0.001的Ag，并具有化学计量组成的[(Bi0.5Na0.5)TiO3]0.93-[BaTiO3]0.07。
对于制得的压电体薄膜，进行与实施例1相同的评价。
图17表示制得的压电体薄膜的X射线衍射图谱的结果。除了来自Si基板和Pt膜的反射峰以外，仅可以观察到来自具有(001)取向的(Bi、Na、Ba)TiO3膜的反射峰。该(001)反射峰的强度为6,929cps，非常强。图17所示的谱图意味着实施例2中制得的(Bi、Na、Ba)TiO3膜具有极高的(001)取向性。
在实施例2中制得的压电体薄膜，在P-E迟滞曲线的评价中，若通过Pt膜和Au膜向压电体层施加电压，就表现出良好的强介电特性。在实施例2中制得的压电体薄膜的压电常数d31为-78pC/N，介电损耗tanδ为4.9％，机电耦合系数k31为0.30。实施例2中制得的压电体薄膜充分满足了所需的压电性能(d31在-70pC/N以下，tanδ在5.0％以下，k31在0.30以上)。
(实施例3)
在实施例3中，除了将(Bi、Na、Ba)TiO3膜含有的Ag的量设为以摩尔比Ag/Ti计为0.001以外，与实施例1同样地制作了压电体薄膜。形成(Bi、Na、Ba)TiO3膜时的靶材使用含有以摩尔比Ag/Ti计为0.01的Ag，并具有化学计量组成的[(Bi0.5Na0.5)TiO3]0.93-[BaTiO3]0.07。
对于制得的压电体薄膜，进行与实施例1相同的评价。
图17表示制得的压电体薄膜的X射线衍射图谱的结果。除了来自Si基板和Pt膜的反射峰以外，仅可以观察到来自具有(001)取向的(Bi、Na、Ba)TiO3膜的反射峰。该(001)反射峰的强度为3,157cps，很强。图17所示的图谱意味着实施例3中制得的(Bi、Na、Ba)TiO3膜具有极高的(001)取向性。
实施例3中制得的压电体薄膜，若通过Pt膜和Au膜向压电体层施加电压，就表现出良好的强介电特性。在实施例3中制得的压电体薄膜的压电常数d31为-78pC/N，介电损耗tanδ为4.8％，机电耦合系数k31为0.30。实施例3中制得的压电体薄膜充分满足了所需的压电性能(d31在-70pC/N以下，tanδ在5.0％以下，k31在0.30以上)。
(比较例1)
在比较例1中，除了形成不含有Ag的(Bi、Na、Ba)TiO3膜以外，与实施例1同样地制作了压电体薄膜。形成(Bi、Na、Ba)TiO3膜时的靶材使用不含Ag，且具有化学计量组成的[(Bi0.5Na0.5)TiO3]0.93-[BaTiO3]0.07。
对于制得的压电体薄膜，进行与实施例1相同的评价。
图17表示制得的压电体薄膜的X射线衍射图谱的结果。在(Bi、Na、Ba)TiO3膜不含Ag的比较例1中，也观察到来自具有(001)取向的(Bi、Na、Ba)TiO3膜的反射峰。但除此之外，还观察到来自(Bi、Na、Ba)TiO3膜的(110)取向的反射峰。(001)反射峰的强度为2,661cps，与实施例1相比大为下降。图17所示的图谱意味着比较例1中制得的(Bi、Na、Ba)TiO3膜的(001)取向性差。
评价比较例1中制得的压电体薄膜的P-E迟滞曲线时发现介电损耗非常大(tanδ为40％)，难以进行准确的曲线评价(参考图18)。在强介电特性的评价中，也由于大漏电电流而难以进行准确的曲线评价。推测在比较例1中制作的压电体薄膜的压电常数d31约为-40pC/N，机电耦合系数k31为0.10。在比较例1中制得的压电体薄膜不满足所需的压电性能(d31在-70pC/N以下，tanδ在5.0％以下，k31在0.30以上)。
(比较例2)
在比较例2中，除了将(Bi、Na、Ba)TiO3膜含有的Ag的量设为以摩尔比Ag/Ti计为0.03以外，与实施例1同样地制作了压电体薄膜。形成(Bi、Na、Ba)TiO3膜时的靶材使用含有以摩尔比Ag/Ti计为0.03的Ag，并具有化学计量组成的[(Bi0.5Na0.5)TiO3]0.93-[BaTiO3]0.07。
对于制得的压电体薄膜，进行与实施例1相同的评价。
图17表示制得的压电体薄膜的X射线衍射图谱的结果。在比较例2中，除了来自Si基板和Pt膜的反射峰，仅观察到来自具有(001)取向的(Bi、Na、Ba)TiO3膜的反射峰，但(001)反射峰的强度为1,339cps，与实施例1相比大为下降。图17所示的谱图意味着比较例2中制得的(Bi、Na、Ba)TiO3膜(001)的取向性差。
评价比较例2中制得的压电体薄膜的P-E迟滞曲线时发现介电损耗非常大(tanδ为26.3％)，难以进行准确的曲线评价。在比较例2中制得的压电体薄膜的压电常数d31约为-49pC/N，机电耦合系数k31为0.19。在比较例2中制得的压电体薄膜不满足所需的压电性能(d31在-70pC/N以下，tanδ在5.0％以下，k31在0.30以上)。
下面的表1归纳了实施例和比较例的评价结果。
[表1]
Figure BPA00001392577400301
如表1所示，为了形成在(001)面方位强结晶取向的(Bi、Na、Ba)TiO3薄膜，对于该膜添加以摩尔比Ag/Ti计为0.001～0.01的Ag是有利的。在(Bi、Na、Ba)TiO3膜中，添加了以摩尔比Ag/Ti计为0.001～0.01的Ag时，就可以实现低介电损耗、高机电耦合系数和具有与PZT相同的高压电常数的无铅压电体薄膜。
本发明只要不脱离其目的和本质特征，则也可以适用于其他的实施方式。该说明书中公开的实施方式，在所有方面均为说明内容而并不局限于此。本发明的范围并不由上述说明所表示，而是通过附属的权利要求所表示，在与权利要求等同的含义和范围内的所有改变均包括在内。
产业上的可利用性
本发明的压电体薄膜尽管不含有铅，但通过将作为压电体层的(Bi、Na、Ba)TiO3薄膜的结晶取向控制在(001)方位，就表现出优异的压电性能。即，本发明的压电体薄膜同时满足以下所有的压电特性：
(a)压电常数d31在-70pC/N以下(高位移量)
(b)介电损耗Tanδ在5.0％以下(低能量损失)
(c)机电耦合系数k31在0.30以上(高能量转换效率)。
本发明的压电体薄膜作为代替现有的铅类氧化物强介电体的压电体薄膜而有用。本发明的压电体薄膜可以适用于热电传感器、压电装置这样的使用压电体薄膜的领域。作为其一个例子，可以列举本发明的喷墨头、角速度传感器和压电发电元件。
本发明的喷墨头，尽管不含有PZT这样的含有铅的强介电材料，但墨水的喷出特性很优异。使用该喷墨头形成图像的方法具有优异的图像精度和表现性。本发明的角速度传感器尽管不含有PZT这样的含有铅的强介电材料，但具有高感应灵敏度。使用该角速度传感器测定角速度的方法具有优异的测定灵敏度。本发明的压电发电元件尽管不含有PZT这样的含有铅的强介电材料，但具有优异的发电特性。使用该压电发电元件的本发明的发电方法具有优异的发电效率。本发明涉及的喷墨头、角速度传感器和压电发电元件以及图像形成方法、角速度的测定方法和发电方法，能够广泛适用于各种领域和用途。

Claims (20)

1.一种压电体薄膜，其特征在于：
具有由钙钛矿型复合氧化物(Bi、Na、Ba)TiO3构成的(Bi、Na、Ba)TiO3膜，
所述(Bi、Na、Ba)TiO3膜具有(001)取向，还含有Ag，
所述(Bi、Na、Ba)TiO3膜中的摩尔比Ag/Ti在0.001以上0.01以下。
2.如权利要求1所述的压电体薄膜，其特征在于：
还具备具有(001)取向的LaNiO3膜，
所述(Bi、Na、Ba)TiO3膜形成于所述LaNiO3膜上。
3.如权利要求2所述的压电体薄膜，其特征在于：
还具备Si基板，
所述LaNiO3膜夹置于所述Si基板和所述(Bi、Na、Ba)TiO3膜之间。
4.如权利要求2所述的压电体薄膜，其特征在于：
还具备导电膜，
所述(Bi、Na、Ba)TiO3膜夹置于所述导电膜和所述LaNiO3膜之间。
5.一种喷墨头，其特征在于，具备：
具有压电体层的压电体薄膜、
与所述压电体薄膜接合的振动层、和
具有容纳墨水的压力室，并且与所述振动层中所述压电体薄膜接合的面的相反侧的面接合的压力室部件，
所述压电体薄膜还具有夹着所述压电体层的第1电极和第2电极，
所述振动层与所述压电体薄膜接合，基于压电效果，使得对应于所述压电体薄膜的形变而在该振动层的膜厚方向位移，
所述振动层和所述压力室部件互相接合，使得对应于所述振动层的位移，所述压力室的容积变化，并且对应于所述压力室的容积的变化，所述压力室内的墨水被喷出，
所述压电体层是由钙钛矿型复合氧化物(Bi、Na、Ba)TiO3构成的(Bi、Na、Ba)TiO3膜，
所述(Bi、Na、Ba)TiO3膜具有(001)取向，还含有Ag，
所述(Bi、Na、Ba)TiO3膜中的摩尔比Ag/Ti在0.001以上0.01以下。
6.如权利要求5所述的喷墨头，其特征在于：
所述第1电极具备具有(001)取向的LaNiO3膜。
7.一种使用喷墨头形成图像的方法，其特征在于，包括：
准备所述喷墨头的工序，
其中，所述喷墨头具备：
具有压电体层的压电体薄膜、
与所述压电体薄膜接合的振动层、和
具有容纳墨水的压力室，并且与所述振动层中所述压电体薄膜接合的面的相反侧的面接合的压力室部件，
所述压电体薄膜还具有夹着所述压电体层的第1电极和第2电极，
所述振动层与所述压电体薄膜接合，基于压电效果，使得对应于所述压电体薄膜的形变而在该振动层的膜厚方向位移，
所述振动层和所述压力室部件互相接合，使得对应于所述振动层的位移，所述压力室的容积变化，并且对应于所述压力室的容积的变化，所述压力室内的墨水被喷出，
所述压电体层是由钙钛矿型复合氧化物(Bi、Na、Ba)TiO3构成的(Bi、Na、Ba)TiO3膜，
所述(Bi、Na、Ba)TiO3膜具有(001)取向，还含有Ag，
所述(Bi、Na、Ba)TiO3膜中的摩尔比Ag/Ti在0.001以上0.01以下；
和
形成图像的工序，通过由所述第1电极和第2电极对所述压电体层施加电压，基于压电效果，使所述振动层在该层的膜厚方向位移，以使所述压力室的容积变化，通过该位移使墨水从所述压力室喷出而形成图像。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于：
所述第1电极具备具有(001)取向的LaNiO3膜。
9.一种角速度传感器，其特征在于，具备：
具有振动部的基板、和
具有压电体层的压电体薄膜，
所述压电体薄膜还具有夹着所述压电体层的第1电极和第2电极，并且与所述振动部接合，
所述压电体层是由钙钛矿型复合氧化物(Bi、Na、Ba)TiO3构成的(Bi、Na、Ba)TiO3膜，
所述(Bi、Na、Ba)TiO3膜具有(001)取向，还含有Ag，
所述(Bi、Na、Ba)TiO3膜中的摩尔比Ag/Ti在0.001以上0.01以下，
选自所述第1电极和所述第2电极的一方的电极由包括对所述压电体层施加使所述振动部振动的驱动电压的驱动电极、和用于测定因施加于振动中的所述振动部的角速度而在所述振动部中产生的形变的感应电极的电极群构成。
10.如权利要求9所述的角速度传感器，其特征在于：
所述第1电极具备具有(001)取向的LaNiO3膜。
11.如权利要求9所述的角速度传感器，其特征在于：
所述基板为Si基板。
12.一种使用角速度传感器测定角速度的方法，其特征在于，包括：
准备所述角速度传感器的工序，
其中，所述角速度传感器具备：
具有振动部的基板、和
具有压电体层的压电体薄膜，
所述压电体薄膜还具有夹着所述压电体层的第1电极和第2电极，并且与所述振动部接合，
所述压电体层是由钙钛矿型复合氧化物(Bi、Na、Ba)TiO3构成的(Bi、Na、Ba)TiO3膜，
所述(Bi、Na、Ba)TiO3膜具有(001)取向，还含有Ag，
所述(Bi、Na、Ba)TiO3膜中的摩尔比Ag/Ti在0.001以上0.01以下，
选自所述第1电极和所述第2电极的一方的电极由包括驱动电极和感应电极的电极群构成；
通过由选自所述第1电极和所述第2电极的另一方的电极和所述驱动电极对所述压电体层施加驱动电压，使所述振动部振动的工序；和
通过由所述另一方的电极和所述感应电极测定因施加于振动中的所述振动部的角速度而在所述振动部中产生的形变，测定所述施加的角速度的值的工序。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于：
所述第1电极具备具有(001)取向的LaNiO3膜。
14.如权利要求12所述的方法，其特征在于：
所述基板为Si基板。
15.一种压电发电元件，其特征在于，具备：
具有振动部的基板、和
具有压电体层的压电体薄膜，
所述压电体薄膜还具有夹着所述压电体层的第1电极和第2电极，并且与所述振动部接合，
所述压电体层是由钙钛矿型复合氧化物(Bi、Na、Ba)TiO3构成的(Bi、Na、Ba)TiO3膜，
所述(Bi、Na、Ba)TiO3膜具有(001)取向，还含有Ag，
所述(Bi、Na、Ba)TiO3膜中的摩尔比Ag/Ti在0.001以上0.01以下。
16.如权利要求15所述的压电发电元件，其特征在于：
所述第1电极具备具有(001)取向的LaNiO3膜。
17.如权利要求15所述的压电发电元件，其特征在于：
所述基板为Si基板。
18.一种使用压电发电元件的发电方法，其特征在于，包括：
准备所述压电发电元件的工序，
其中，所述压电发电元件具备：
具有振动部的基板、和
具有压电体层的压电体薄膜，
所述压电体薄膜还具有夹着所述压电体层的第1电极和第2电极，并且与所述振动部接合，
所述压电体层是由钙钛矿型复合氧化物(Bi、Na、Ba)TiO3构成的(Bi、Na、Ba)TiO3膜，
所述(Bi、Na、Ba)TiO3膜具有(001)取向，还含有Ag，
所述(Bi、Na、Ba)TiO3膜中的摩尔比Ag/Ti在0.001以上0.01以下；
和
通过使所述振动部振动，在所述第1电极和所述第2电极之间产生电位差的工序。
19.如权利要求18所述的方法，其特征在于：
所述第1电极具备具有(001)取向的LaNiO3膜。
20.如权利要求18所述的方法，其特征在于：
所述基板为Si基板。
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