CN102329132B

CN102329132B - 压电膜和压电器件

Info

Publication number: CN102329132B
Application number: CN201110175704.9A
Authority: CN
Inventors: 直野崇幸; 新川高见
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2010-06-25
Filing date: 2011-06-24
Publication date: 2014-11-05
Anticipated expiration: 2031-06-24
Also published as: US20110316393A1; CN102329132A; US8390178B2; JP5601899B2; JP2012009677A

Abstract

一种压电膜，其包含具有(100)择优取向的钙钛矿结构、并由下式表示的复合氧化物晶体：Pb_1+δ[(Zr_xTi_1-x)_1-yNb_y]O_z，其中x的值在0＜x＜1的范围之内，y的值在0.13≤y≤0.25的范围之内，δ和z的值在能够获得钙钛矿结构的范围之内，并且以δ＝0且z＝3为标准值，其中，如X射线衍射所测定的，钙钛矿(100)面的衍射峰强度I(100)与钙钛矿(200)面的衍射峰强度I(200)之间的比值满足I(100)/I(200)≥1.25。根据本发明所述的压电膜，可以获得足够的压电特性。另外，本发明还涉及包含所述压电膜的压电器件。

Description

压电膜和压电器件

技术领域

本发明涉及压电膜和压电器件，更具体而言，本发明涉及具有高压电特性的压电膜和压电器件。

背景技术

已知一种结合压电膜和电极所得的压电器件，所述压电膜具有因施加驱动电压而产生位移的压电特性，所述电极将驱动电压施加到所述压电膜上。压电膜是一种薄膜，其有利于达到更高的微细度，因此极为有用，但压电膜并不具有良好的压电特性，因此存在不能够发挥足够的设备性能的问题。

已知的压电材料为PZT(锆钛酸铅)或PZT的A位或B位的一部分被其它元素取代的取代PZT。已知的是，与纯PZT相比，掺杂化合价比取代离子化合价更高的施主离子会改善压电特性。

例如，日本专利申请公开No.2009-221037披露了这样一种压电膜，其中5％至20％的B位原子被Ta或Nb取代，并且该压电膜包含SiO₂或GeO₂作为添加剂。

发明内容

近些年来，人们对具有高压电特性的压电膜的需求日益增加。

鉴于这种情况，本发明旨在提供一种具有更高的压电特性的压电膜和压电器件。

为了达到上述目的，本发明涉及一种压电膜，其包含具有(100)择优取向的钙钛矿结构、并由通式Pb_1+δ[(Zr_xTi_1-x)_1-yNb_y]O_z表示的复合氧化物晶体，其中x的值在范围0＜x＜1之内，y的值在范围0.13≤y≤0.25之内，δ和z的值在获得钙钛矿结构的范围之内，并且以δ＝0且z＝3为标准，其中，如X射线衍射所测定的，钙钛矿(100)面的衍射峰强度I(100)与钙钛矿(200)面的衍射峰强度I(200)之间的比值满足I(100)/I(200)≥1.25。

根据本发明的这一方面，由于Nb的量不低于13％，因此可以改善压电特性和介电特性。此外，可以证实，通过满足I(100)/I(200)≥1.25，可使Pb处于钙钛矿晶格内的有效位置，并且可以获得足够的压电特性。此外，满足比值I(100)/I(200)≥1.25可以减少晶体中不稳定的Pb离子的量，由此能够改善连续驱动耐久性。

优选地，衍射峰强度I(100)与衍射峰强度I(200)之间的比值满足I(100)/I(200)≥1.29。更优选的是，y在0.19≤y≤0.25的范围之内。

根据本发明的这些方面，通过使Nb的掺杂量不低于19％，并使比值I(100)/I(200)不低于1.29，可以提供具有更高的压电特性和介电特性的压电膜。

优选地，所述压电膜的晶相包含三方相。虽然三方相的自发极化发生在(111)方向上，但已知如果在(100)方向上施加电场，则会产生较大的压电常数。

根据本发明的这一方面，由于所述压电膜的晶相包含三方相，因此在诸如上述作用的影响下，可以提供具有更高的压电特性的压电膜。

优选地，所述压电膜的厚度不小于2μm。

根据本发明的这一方面，通过限制I(100)/I(200)比值并使膜厚度变厚，则可以进一步改善所述连续驱动耐久性。

优选地，所述压电膜的压电常数d₃₁不小于220pm/V，更优选不小于250pm/V。

根据本发明的这些方面，由于所述压电膜的压电常数d₃₁不小于220pm/V，并且更优选不小于250pm/V，因此可以获得足够的压电特性。

优选地，所述压电膜具有在其厚度方向上延伸的柱状结晶结构。

根据本发明的这一方面，由于所述压电膜的结晶结构为在其厚度方向上延伸的柱状结晶结构，因此可以形成厚度较厚的压电膜。

优选地，所述压电膜是通过溅射过程而形成的。

根据本发明的这一方面，由于所述压电膜通过溅射过程而形成，因此可以避免由层状结晶化而引起的横条纹的产生，并且可以提高耐久性。

为了达到上述目的，本发明还涉及一种压电器件，该器件包括：

如上所述的压电膜，以及向所述压电膜施加电场的电极。

根据本发明的这一方面，通过利用本发明所述的压电膜，可以提供一种具有高压电特性的压电器件。

根据本发明所述的压电膜，由于Nb的含量不低于13％，并且(100)面与(200)面之间的衍射峰强度比值不低于规定值，因此可以获得足够的压电特性。此外，通过在压电器件中利用本发明所述的压电膜，可以提供具有足够特性的压电器件。

附图说明

下面将参照附图对本发明的本质以及其其它目的和优势进行说明，其中在所有附图中，相同的标记表示相同或相近的部分，其中：

图1为示出包含本发明实施方案的压电膜的压电器件和喷墨记录头结构的横断面图；

图2为示出制造根据本发明实施方案的压电膜的制造装置的图；

图3为示出喷墨记录装置概况的示意图；

图4为示出制造对比例2中的压电膜的制造装置的图；

图5为实施例1中所制造的压电膜的XRD图；

图6为示出实施例实验结果的表格；

图7为实施例3中所制造的压电膜的XRD图；

图8为对比例2中所制造的压电膜的XRD图；

图9为示出实施例中Nb掺杂量与介电常数ε之间的关系的图表；并且

图10为示出实施例中Nb掺杂量与压电常数d₃₁之间的关系的图表。

具体实施方式

压电器件和喷墨记录头

参照图1对具有本发明实施方案的压电膜的压电器件的结构和喷墨记录头的结构进行说明。图1为示出喷墨记录头主要部分的横断面图。为了使喷墨记录头的元件易于识别，图中元件的比例尺彼此之间适当不同。

附图中，本实施方案的喷墨记录头3大致包括压电致动器2和与压电致动器2下侧连接的喷墨嘴(液体贮存喷出部件)20。该喷墨嘴20具有贮存墨水的墨水室(液体贮存室)21和将墨水自墨水室21向外部喷出的墨水喷出口(液体喷出口)22。

在喷墨记录头3中，改变施加于压电器件1的电场强度，以使压电器件1伸缩，由此控制墨水自墨水室21喷出的时间和喷出量。

将振动板16安装到图中压电器件1的基板11的下表面，从而形成压电致动器2。当压电膜13伸缩时，振动板16振动。

可不将振动板16和喷墨嘴20作为独立于基板11的部件加以安装，而是将基板11的一部分加工成振动板16和喷墨嘴20。例如，从图中基板11的下表面处开始对基板11进行蚀刻，以形成墨水室21，之后通过加工基板11自身来形成振动板16和喷墨嘴20。

在图中基板11的上表面上依次叠加下部电极层12、压电膜13和上部电极层14，以形成压电器件1。利用下部电极层12和上部电极层14，沿压电膜13的厚度方向向压电膜13施加电场。

压电致动器2处于弯曲振动模式。下部电极层12与压电膜13一起进行图案化，以使得可以改变每个墨水室21的驱动电压。压电器件1还具有驱动器15，该驱动器15进行驱动控制以改变施加于下部电极层12的电压。

对本实施方案的压电器件1的基板11没有特别限制，基板11材料的例子包括硅、玻璃、不锈钢(SUS)、钇稳定氧化锆(YSZ)、SrTiO₃、氧化铝、蓝宝石和碳化硅。可以使用层叠基板作为基板11，诸如通过在硅基板上依次层叠SiO₂膜和Si活性层而形成的SOI基板。此外，可以在基板11和下部电极层12之间设置用于改善晶格匹配性的缓冲层或用于提高基板和电极之间粘合力的粘合层。

下部电极层12的主要成分的例子包括(但不限于)金属或金属氧化物，例如Au、Pt、Ir、IrO₂、RuO₂、LaNiO₃和SrRuO₃，以及它们的组合。

上部电极层14的主要成分的例子包括(但不限于)：上面所述的下部电极层12的主要成分的例子、通常用于半导体器件的电极材料(例如Al、Ta、Cr和Cu)、以及它们的组合。

下部电极层12和上部电极层14的厚度优选为(但不限于)50nm至500nm。

压电膜13具有(100)择优取向的钙钛矿结构。这里的“择优取向”是指这样的状态：即构成膜的晶体并非随机取向，而是特定地沿大致相同的方向取向。更具体来说，“(100)择优取向”是指当利用广角X射线衍射(XRD)测定所述压电膜时，(100)面、(110)面和(111)面的衍射强度的比值(100)/((100)+(110)+(111))大于0.5。

压电膜13由一种或多种由以下通式表示的钙钛矿型氧化物构成：

Pb_1+δ[(Zr_xTi_1-x)_1-yNb_y]O_z，

其中，x的值在0＜x＜1的范围之内，并且y的值在0.13≤y≤0.25的范围之内(δ＝0且z＝3为标准值，各个值可在能够获得钙钛矿结构的范围之内偏离标准值)。

此外，在压电膜13中，利用X射线衍射测定的钙钛矿(100)面的衍射峰强度I(100)与钙钛矿(200)面的衍射峰强度I(200)之间的比值满足I(100)/I(200)≥1.25。

优选的是，y在0.19≤y≤0.25的范围之内，并且I(100)/(200)≥1.29。

I(100)/I(200)的值与存在于晶体中的不稳定Pb离子的量相关。I(100)/I(200)的值越小，存在于晶体中阻碍压电特性的Pb离子的量越大。此外，如果有大量的不稳定Pb离子存在于晶体中，则还会对连续驱动中的压电器件的耐久性产生不利影响。

压电膜的成膜方法

对压电膜13的成膜方法没有特别的限制，其可能的例子包括：气相外延法，例如溅射法、等离子体CVD(化学气相沉积)法、MOCVD(有机金属化学气相沉积)法和PLD(脉冲激光沉积)法；液相法，例如凝胶法和有机金属分解法；以及气浮沉积法等等。由于气相外延法易于改变成膜过程中的成膜条件，因此气相外延法是优选的。此外，通过用气相外延法形成压电膜，可以抑制成膜时横条纹的出现，并且可以形成具有高耐久性的压电膜。

在本实施方案中，为了减少晶体中不稳定Pb离子的量(为了提高I(100)/I(200)的值)，通过使与基板碰撞的离子的能量较高来形成压电膜。

可将利用气相外延法制造压电膜这一方式应用于如下成膜装置中，在该装置中，将基板和靶相对放置，利用等离子体在基板上形成含有靶构成元素的膜。可应用的成膜方法的例子为溅射法，例如二极溅射法、三极溅射法、直流(DC)溅射法、高频(RF)溅射法、电子回旋共振(ECR)溅射法、磁控溅射法、对向靶溅射法、脉冲溅射法、和离子束溅射法等等。除溅射法以外，本发明的实施方案可适用的其它气相外延法的例子为离子镀膜法、等离子体CVD法等等。在本实施方案中，对高频溅射(RF溅射)法作了示例性说明。

图2示出了制造本发明实施方案的压电膜所用的制造装置。图2所示出的成膜装置(高频溅射装置)200包括：基板架211，基板架211中可安装基板B，并且基板架211可将所安装的基板B加热至规定温度；以及真空容器210，其设置有靶架212，在靶架212中可安装靶T。在图2所显示的成膜装置200中，真空容器210为成膜室。

在真空容器210内部，以相互分离的方式相对设置基板架211和靶架212。靶架212与设置在真空容器210外部的高频(RF)电源213相连，并且靶架212形成用以产生等离子体的等离子体电源(阴极电极)。在图2中，高频电源213和作为等离子体电极(阴极电极)的靶架212被用作在真空容器210内部产生等离子体的等离子体发生设备214。

对基板B没有特别的限制，可根据用途适当地选择Si基板、氧化物基板、玻璃基板、各种类型的柔性基板等。根据待形成的膜的组成来选择靶T的组成。

成膜装置200具有气体导入设备217和气体排出设备218，气体导入设备217将用以转化为等离子的气体G导入真空容器210，而气体排出设备218使气体V自真空容器210排出。对于气体G来说，可以使用Ar或Ar/O₂混合气体。

如图2所示，在真空容器210内部设置浮动壁220，并将其设定为浮动电位。通过将浮动壁220设定为浮动电位，使得浮动壁220具有与等离子体相同的电位，由此等离子体成分不易到达真空容器210的内表面，从而可以提高基板B上的离子碰撞能。因此，可以使Pb离子排布在钙钛矿结构(ABO₃)的A位，并且可以减少晶体中不稳定Pb离子的量，从而所形成的压电膜能够产生高压电特性。此外，由于不稳定的Pb离子少，因此可以提高利用X射线衍射测定的衍射峰强度之间的比值(I(100)/I(200))。

在图2的实施方案中，通过将真空容器210内部的内壁设定为浮动电位，可以提高基板B上的离子碰撞能；作为另一种方法，还可以通过减少真空容器210内阳极的表面积、或者通过包覆绝缘物来改变基板B的阻抗，从而控制离子碰撞能。

在本实施方案中，锆钛酸铅的钙钛矿结构中的B位元素被Nb部分取代，因此提高了压电特性；然而，如果加入13％以上的高比例Nb，则容易产生另一种被称为焦绿石结构的相，这种相并不具有压电特性。此外，由于Nb以五价的形式被引入钙钛矿晶体中，因此如果Nb的掺杂量提高，那么将不能建立电中性条件，并且不稳定Pb原子的量也趋于增加。因此，如果掺杂13％以上的Nb，则有必要在成膜过程中向引入的Pb离子施加高能量。如上所述，通过使用图2所示的压电膜制造装置200，可以提高离子能量，由此可以制造出具有高压电特性的压电膜。

如此形成的压电膜的晶相中优选包含三方相。此外，如此形成的压电膜优选为由许多沿压电膜厚度方向延伸的柱状晶体构成的柱状结晶结构膜。通过形成这种柱状结晶结构，可以形成厚度较厚的压电膜。所述压电膜的厚度优选不小于2μm且不大于20μm。制备厚压电膜可以提供高耐久性。此外，构成压电膜的柱状晶体的平均粒径优选为(但不限于)不小于30nm且不大于1μm。如果柱状晶体的平均粒径过小，那么畴界部分对介电特性的影响则较大，并且可能不会达到所期望的压电特性。另一方面，如果柱状晶体的平均粒径过大，那么在图案化之后所得的形状的精度可能降低。

此外，压电膜的压电常数d₃₁优选不小于220pm/V，更优选不小于250pm/V。通过将压电常数d₃₁设定在上述范围以内，则所述压电膜适于用在压电器件和喷墨记录头(液体喷出装置)中。

喷墨记录装置

参照图3对本发明实施方案的喷墨记录装置的构造进行说明，该喷墨记录装置具有喷墨记录头3(172M、172K、172C和172Y)。图3为示出整个装置的图。

喷墨记录装置100为直接描绘型装置，其通过将各色墨滴自喷墨头172M、172K、172C和172Y沉积于保持在描绘单元116的压力鼓(描绘鼓170)之上的记录介质124(为方便起见，通常称为“纸张”)上，从而形成所需的彩色图像。喷墨记录装置100为采用两液反应(凝集)系统的按需式成像装置，该两液反应(凝集)系统在沉积墨滴之前将处理液(凝集处理液)施加到记录介质124上，之后使处理液与墨滴反应，从而在记录介质124上形成图像。

如图3所示，喷墨记录装置100主要包括供纸单元112、处理液施加单元114、描绘单元116、干燥单元118、定影单元120和排纸单元122。

<供纸单元>

供纸单元112是将记录介质124供给至处理液施加单元114的机构。记录介质124(纸张)堆叠在供纸单元112上。供纸单元112设置有纸盘150，记录介质124通过纸盘150一张张地供给至处理液施加单元114。

<处理液施加单元>

处理液施加单元114是将处理液施加至记录介质124的记录面上的机构。所述处理液包含色料凝集剂，其用于使通过描绘单元116沉积的墨水中的色料(本实施方案中为颜料)凝集。处理液和墨水之间的接触促使墨水中色料与溶剂的分离。

通过中间传送单元126将在处理液施加单元114中施加了处理液的记录介质124自处理液鼓154输送至描绘单元116的描绘鼓170。

<描绘单元>

描绘单元116具有描绘鼓(第二传送体)170、纸压辊174和喷墨记录头172M、172K、172C和172Y。

各喷墨记录头172M、172K、172C和172Y优选为全线型(full-linetype)喷墨记录头(喷墨头)，其长度与记录介质124上的成像区域的最大宽度相当。各喷墨记录头172M、172K、172C和172Y的墨水喷出表面都具有喷嘴列，其中多个墨水喷嘴排列在成像区域的整个宽度范围内。安装各个喷墨记录头172M、172K、172C和172Y，使其在与记录介质124的传送方向(描绘鼓170的转动方向)垂直的方向上延伸。

喷墨记录头172M、172K、172C和172Y将相应颜色的墨滴喷至在描绘鼓170上牢固保持的记录介质124的记录面。这样，墨滴与已在处理液施加单元114中施加到记录面上的处理液发生接触，从而使分散在墨水中的色料(颜料)凝集，由此形成色料凝集体。这防止了色料在记录介质124上流动，从而在记录介质124的记录面上形成图像。

之后，通过中间传送单元128将在描绘单元116中形成了图像的记录介质124自描绘鼓170输送至干燥单元118中的干燥鼓176。

<干燥单元>

干燥单元118是将通过色料凝集反应而分离出的溶剂中所包含的水分干燥的机构。如图3所示，干燥单元118具有干燥鼓(传送体)176和溶剂干燥设备178。

溶剂干燥设备178被设置为与干燥鼓176的外圆周相对，溶剂干燥设备178由IR(红外线)加热器182和设置在IR加热器182中间的热风喷嘴180构成。

通过中间传送单元130，将已在干燥单元118中经过干燥处理的记录介质124自干燥鼓176输送至定影单元120中的定影鼓184。

<定影单元>

定影单元120由定影鼓184、卤素加热器186、定影辊188和在线传感器190构成。当定影鼓184转动时，记录介质124以记录面朝外的方式被传送，随后通过卤素加热器将记录面预热，由定影辊188定影，并且通过在线传感器190进行检测。

定影辊188是这样一种辊部件，其通过对干燥的墨水加热加压，使其中的自分散性热塑性树脂颗粒相互粘着，从而使墨水形成膜。这样构造定影辊188，以使其对记录介质124加热加压。

根据具有上述构成的定影单元120，对经由干燥单元118而形成的图像薄层中的热塑性树脂颗粒经定影辊188加热加压并且熔融，从而使得图像层能够定影至记录介质124上。

此外，在墨水中含有紫外线固化性单体的情况下，当水分已在干燥单元中充分蒸发之后，在具有紫外线照射灯的定影单元中，通过用紫外线照射图像，从而使紫外线固化性单体固化并聚合，由此可以提高图像的强度。

<排纸单元>

在定影单元120之后设置排纸单元122。排纸单元122具有排纸托盘192。在排纸托盘192与定影单元120中的定影鼓184之间设置有输送鼓194、传送带196和拉伸辊198，从而使输送鼓194、传送带196和拉伸辊198与排纸托盘192及定影鼓184相对。记录介质124经传送筒194而传送至传送带196，之后排出至排纸托盘192。

虽然图3示出了滚筒输送型喷墨记录装置，但本发明并不限于此，本发明还可以应用于带输送型喷墨记录装置等等。

例子

利用以下例子对本发明进行更详细的说明，但本发明并不限于此。

<实施例1>

使用已安装直径为300mm的靶的商用溅射装置，如图2所述，将成膜室侧面设定浮动电位。将基板与能够改变阻抗的LCR电路相连，之后可通过改变基板的阻抗来改变成膜过程中的Vsub(基板电位)值。

使用Pb_1.3(Zr_0.42Ti_0.39Nb_0.19)O₃靶，在3KW下进行RF溅射，以制造PZT薄膜(压电膜)。将成膜温度设定为500℃。所用基板为经过硅RIE蚀刻处理以形成振动膜结构的SOI基板，在该基板上，利用溅射法气相沉积了Ir下部电极。

图5示出了如此得到的薄膜的XRD图。所述膜具有(100)单一取向，并且发现峰强度比值I(100)/I(200)为1.29。此外，由Cp得出介电常数ε，由振动膜位移量得出压电常数d₃₁，ε＝1280且d₃₁＝310。这些结果在图6的表中示出。

<实施例2>

在与实施例1相似的条件下制造PZT薄膜，不同之处在于，所用靶为在B位掺杂有20％的Nb的PZT，并且将锆和钛的组成比调整为Zr∶Ti＝52∶48。在下述各个实施例和对比例中，不考虑Nb的掺杂量，将锆和钛的组成比固定为Zr∶Ti＝52∶48。

<实施例3>

在与实施例1相似的条件下制造PZT薄膜，不同之处在于，将在B位掺杂有12.5％的Nb的PZT用作靶。图7示出了实施例3中所得薄膜的XRD图。

<实施例4>

在与实施例1相似的条件下制造PZT薄膜，不同之处在于，将在B位掺杂有13％的Nb的PZT用作靶。

<对比例1>

在与实施例1相似的条件下制造PZT薄膜，不同之处在于，将在B位掺杂有10％的Nb的PZT用作靶。

<对比例2>

使用已安装直径为300mm的靶的商用溅射装置，如图4所示，将成膜室侧面设定为接地电位，并将基板周围的室壁设定为浮动电位。在与实施例1相似的条件下使用RF溅射来成膜，不同之处在于，将在B位掺杂有20％的Nb的PZT用作靶。

图8示出了如此得到的薄膜的XRD图。发现所得膜的峰强度比值I(100)/I(200)为1.071。此外，发现介电常数ε和压电常数d₃₁为ε＝992.8和d₃₁＝210。

如图4中所示的成膜装置，如果将成膜室侧面设定为接地电位，而将基板周围的为浮动壁220’的室壁设定为浮动电位，则会形成指向图4中成膜室侧面的具有强直流分量的电场，并且指向成膜室底面(换言之，指向基板B)的电场变弱。结果，离子碰撞能低，并且推测压电特性也较低。

<对比例3>

使用与对比例2类似的装置，并在类似的成膜条件下制造PZT薄膜，不同之处在于，将在B位掺杂有17％的Nb的PZT用作靶。

<对比例4>

使用与实施例1类似的装置，并在类似的成膜条件下制造PZT薄膜，不同之处在于，将在B位掺杂有9％的Nb的PZT用作靶。

<对比例5>

使用与实施例1类似的装置，并在类似的成膜条件下制造PZT薄膜，不同之处在于，将在B位掺杂有6.5％的Nb的PZT用作靶。

<对比例6>

使用与对比例2类似的装置，并在类似的成膜条件下制造PZT薄膜，不同之处在于，将Pb_1.3(Zr_0.52Ti_0.48)O₃用作靶。

<对比例7>

使用与对比例2类似的装置，并在类似的成膜条件下制造PZT薄膜，不同之处在于，将在B位掺杂有13％的Nb的PZT用作靶。

<结果>

相应的结果在图6中示出。图9示出了Nb添加量与介电常数ε之间的关系，而图10示出了Nb添加量与压电常数d₃₁之间的关系。基于如下标准来判定驱动耐久性，其中该标准取决于在40℃的温度和80％的相对湿度的条件下，当通过施加100KHz、25Vp-p的正弦波和-12.5V的补偿电压来连续驱动压电器件时，介质击穿或位移下降发生的次数：

A：驱动耐久性≥1×10¹¹循环；

B：1×10¹¹循环＞驱动耐久性≥1×10⁹循环；以及

C：1×10⁹循环＞驱动耐久性。

由于对比例4至6中的介电常数ε和压电常数d₃₁数值较低，因此没有对对比例4至6进行驱动耐久性实验。此外，没有对对比例5和6进行Vsub测定。

从图6、图9和图10中看出，随着Nb在B位的掺杂，压电特性和介电特性趋于提高。然而经证实，如果I(100)/I(200)＜1.25，那么这些特性会立即下降，并且不能获得足够高的特性。由这些结果可以证明，为了在应用于喷墨头等时获得足够的压电特性，需要满足Nb≥13％、I(100)/I(200)≥1.25，该范围在图10中以粗体框标出。

如图2所示，通过将溅射装置的室壁面设定为浮动电位，并且将基板周围设定为接地电位，可以提高离子在基板上的碰撞能，并且可以减少晶体中不稳定Pb离子的数量，这意味着能够使特性得以改善。另一方面，如图4所示，如果将室壁面设定为接地电位，而将基板周围设定为浮动电位，则等离子体变软，并且不能达到能够使足够的Pb迁移入基板的能量。因此，不稳定的且对压电效应无贡献的Pb离子在晶体中出现，从而使特性下降。这些实施例的结果显示，通过将基板电位Vsub设定为+10V以下，可以提高相对于等离子体电位的电位差，由此可以提高离子能。

应当理解，这并非意在将本发明限定为所公开的具体形式，而恰恰相反，本发明意在涵盖落入如所附权利要求书所表述的本发明精神和范围内的所有变型、可选结构和等同形式。

Claims

1.一种压电膜，其包含具有(100)择优取向的钙钛矿结构、并由下式表示的复合氧化物晶体：

Pb_1+δ[(Zr_xTi_1-x)_1-yNb_y]O_z，

其中x的值在0＜x＜1的范围之内，y的值在0.13≤y≤0.25的范围之内，δ和z的各个值在能够获得钙钛矿结构的范围之内偏离标准值，并且以δ=0且z=3为所述标准值，

其中，如X射线衍射所测定的，钙钛矿(100)面的衍射峰强度I(100)与钙钛矿(200)面的衍射峰强度I(200)之间的比值满足I(100)/I(200)≥1.25。

2.根据权利要求1所述的压电膜，其中，所述衍射峰强度I(100)与所述衍射峰强度I(200)之间的比值满足I(100)/I(200)≥1.29。

3.根据权利要求2所述的压电膜，其中，y值在0.19≤y≤0.25的范围之内。

4.根据权利要求1所述的压电膜，其中，所述压电膜的晶相包含三方相。

5.根据权利要求1所述的压电膜，其中，所述压电膜的厚度不小于2μm。

6.根据权利要求1所述的压电膜，其中，所述压电膜的压电常数d₃₁不小于220pm/V。

7.根据权利要求6所述的压电膜，其中，所述压电膜的压电常数d₃₁不小于250pm/V。

8.根据权利要求1所述的压电膜，其中，所述压电膜具有在其厚度方向上延伸的柱状晶体结构。

9.根据权利要求1所述的压电膜，其中，所述压电膜是通过溅射过程而形成的。

10.一种压电器件，其包括：

根据权利要求1所述的压电膜；以及

将电场施加于所述压电膜的电极。