DE102017129169B4

DE102017129169B4 - Piezoelektrischer Dünnfilm-Schichtkörper, Piezoelektrisches Dünnfilm-Substrat, Piezoelektrische Dünnfilm-Vorrichtung, Piezoelektrischer Aktuator, Piezoelektrischer Sensor, Kopfbaugruppe, Kopf-Stapelbaugruppe, Festplattenlaufwerk, Druckkopf, und Tintestrahl-Druckervorrichtung

Info

Publication number: DE102017129169B4
Application number: DE102017129169.5A
Authority: DE
Inventors: Masaru Nanao; Kouhei OHHASHI; Kenta Ishii
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2016-12-07
Filing date: 2017-12-07
Publication date: 2021-09-09
Anticipated expiration: 2037-12-08
Also published as: JP2018093145A; CN108172682A; US10944040B2; CN108172682B; US20180159019A1; JP6790776B2; DE102017129169A1

Abstract

Piezoelektrischer Dünnfilm-Schichtkörper, aufweisend:eine erste Elektrodenschicht;eine erste Zwischenschicht, die auf der ersten Elektrodenschicht gestapelt ist;eine zweite Zwischenschicht, die auf der ersten Zwischenschicht gestapelt ist; undeinen piezoelektrischen Dünnfilm, der auf der zweiten Zwischenschicht gestapelt ist,wobei die erste Zwischenschicht K, Na und Nb beinhaltet,die zweite Zwischenschicht eine Schicht ist, die eine Belastung in einer Komprimierungsrichtung in dem piezoelektrischen Dünnfilm bewirkt, undder piezoelektrische Dünnfilm (K,Na)NbO3beinhaltet, wobei der lineare Ausdehnungskoeffizient der zweiten Zwischenschicht höher ist als der lineare Ausdehnungskoeffizient der ersten Elektrodenschicht und der lineare Ausdehnungskoeffizient des piezoelektrischen Dünnfilms.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft einen piezoelektrischen Dünnfilm-Schichtkörper, ein piezoelektrisches Dünnfilmsubstrat, eine piezoelektrische Dünnfilm-Vorrichtung, einen piezoelektrischen Aktuator, einen piezoelektrischen Sensor, eine Kopfbaugruppe, eine Kopf-Stapelbaugruppe, ein Festplattenlaufwerk, einen Druckkopf, und eine Tintenstrahl-Druckervorrichtung.
HINTERGRUND
Gegenwärtig werden piezoelektrische Dünnfilm-Vorrichtungen, in denen piezoelektrische Zusammensetzungen zum Einsatz kommen, in vielen Bereichen verwendet. In einer piezoelektrischen Dünnfilm-Vorrichtung, bei der ein direkter Piezoeffekt ausgenutzt wird, wenn eine Belastung auf eine piezoelektrische Zusammensetzung aufgebracht und die piezoelektrische Zusammensetzung verformt wird, entsteht eine zu der Verformungsmenge der piezoelektrischen Zusammensetzung proportionale Spannung. Piezoelektrische Dünnfilmvorrichtungen, bei denen ein direkter piezoelektrischer Effekt ausgenutzt wird, sind zum Beispiel ein Gyrosensor, ein Drucksensor, ein Impulswellensensor, ein Stoßsensor, ein Mikrofon, und dergleichen. Bei einer piezoelektrischen Vorrichtung hingegen, bei der ein inverser Piezoeffekt ausgenutzt wird, wenn Spannung an der piezoelektrischen Zusammensetzung angelegt wird, entsteht in der piezoelektrischen Zusammensetzung eine zu dem Betrag der Spannung proportionale mechanische Verformung. Piezoelektrische Dünnfilmvorrichtungen, bei denen ein inverser Piezoeffekt ausgenutzt wird, sind zum Beispiel ein Aktuator, ein Festplattenlaufwerk-Kopfgleiter, ein Tintenstrahl-Druckkopf, ein Lautsprecher, ein Buzzer bzw. eine Hupe, ein Resonator, und dergleichen.
Bei elektronischen Bauteilen wie beispielsweise piezoelektrischen Dünnfilmvorrichtungen soll die Wahrscheinlichkeit gering sein, dass sich ihre Eigenschaften temperaturbedingt ändern. Wenn die temperaturbedingten Änderungen der Eigenschaften groß sind und sich die Temperatur von elektronischen Bauteilen verändert, können gewünschte Eigenschaften nicht erhalten werden. Um die Veränderungen der Eigenschaften der elektronischen Bauteile zu korrigieren, wird es erforderlich, den Vorrichtungen Steuerschaltungen hinzuzufügen, und die Herstellungskosten der Vorrichtungen werden hoch.
Da elektronische Bauteile immer miniaturisierter und fortschrittlicher werden, besteht der Bedarf, dass auch piezoelektrische Dünnfilm-Vorrichtungen miniaturisiert und fortschrittlich werden. Wenn jedoch ein Bulk-Material (piezoelektrische Zusammensetzung), das durch ein allgemeines Festphasen-Syntheseverfahren hergestellt wird, dünn gefertigt wird, erreicht die Dicke des Bulk-Materials mit zunehmend dünner gefertigtem Bulkmaterial die Partikeldurchmesser der das Bulkmaterial darstellenden Partikel. Folglich dürfen negative Wirkungen wie zum Beispiel das Auftreten von Eigenschaftsfehlern nicht vernachlässigt werden. Deshalb wurden Forschung und Entwicklung von piezoelektrischen Dünnfilm-Herstellungstechniken, bei denen Dampfabscheidung vermittels eines Sputter-Verfahrens eingesetzt wird, in den letzten Jahren sehr eifrig vorangetrieben. Die immer dünnere Verfertigung von piezoelektrischen Dünnfilm-Vorrichtungen soll die Leistung der piezoelektrischen Dünnfilm-Vorrichtungen verbessern. Zum Beispiel ermöglicht das Dünnermachen der piezoelektrischen Dünnfilmvorrichtungen die höchst präzise Steuerung von Verlagerungsmengen bzw. verbessert die Sensierempfindlichkeit. Viele piezoelektrische Dünnfilm-Vorrichtungen können gemeinsam auf Substraten hergestellt werden, indem die piezoelektrischen Dünnfilmvorrichtungen dünner gemacht und miniaturisiert werden. Folglich wird die Massenherstellbarkeit von piezoelektrischen Dünnfilmvorrichtungen verbessert, und die Massenproduktionskosten sinken.
Blei-Zirkonat-Titanat (PZT: Pb(Zr,Ti)O₃), bei dem es sich um ein Perowskit-Typ-Oxid handelt, wurden bislang als typische piezoelektrische Zusammensetzung verwendet. Zum Beispiel wurden piezoelektrische Dünnfilmvorrichtungen, die verschiedenen Anforderungen gerecht werden, weitverbreitet entwickelt, indem dem PZT verschiedene Inhaltsstoffe oder Additive hinzugegeben wurden, ähnlich einer piezoelektrischen Dünnfilmvorrichtung, die in der JP H10-286953 A beschrieben wurde.
Jedoch wird Blei, das die Umwelt verschmutzt, aus dem PZT ausgewaschen, wenn es saurem Regen ausgesetzt wird. Deshalb ist der Verzicht auf Blei im Hinblick auf die Umwelt erwünscht und die Entwicklung von bleifreien piezoelektrischen Zusammensetzung ist eine wichtige Aufgabe.
Kalium-Natrium-Niobat (KNN: (K, Na)NbO₃) und dergleichen werden als bleifreie piezoelektrische Zusammensetzung in der JP 2007-19302 A offenbart. KNN hat einen vergleichsweise hohen Curie-Punkt (T_C) unter piezoelektrischen Zusammensetzungen, und es wird erwartet, dass gute piezoelektrische Eigenschaften erzielt werden.
Eine Technik zur Verbesserung der Eigenschaften einer piezoelektrischen Dünnfilmvorrichtung durch Vorsehen einer Zwischenschicht, die eine Belastung in einer Komprimierungsrichtung in einem piezoelektrischen Dünnfilm zwischen einer Elektrodenschicht und dem piezoelektrischen Dünnfilm bewirkt, ist in der JP 2009-94449 A sowie in der US 2014 / 0 035 439 A1 offenbart.
Die US 2009 / 0 026 887 A1 beschreibt eine piezoelektrische Vorrichtung, welche ein Substrat, eine erste Elektrode auf dem Substrat, einen ersten piezoelektrischen Film auf der ersten Elektrode, eine Zwischenelektrode auf dem ersten piezoelektrischen Film, einen zweiten piezoelektrischen Film auf der Zwischenelektrode und eine zweite Elektrode auf dem zweiten piezoelektrischen Film aufweist. Weiterhin ist in diesem Zusammenhang beschrieben, dass die beiden piezoelektrischen Filme eine Dicke von 10 µm oder weniger aufweisen und dass sie eine Oberflächenrauheit von 0,5 µm oder weniger aufweisen.
DARSTELLUNG
[ Aufgabe der Erfindung ]
Jedoch waren die Verlagerungsmengen von herkömmlichen piezoelektrischen Dünnfilm-Vorrichtungen, bei denen KNN zum Einsatz kommt, nicht groß genug. Die Verlagerungsmengen von herkömmlichen, piezoelektrischen Dünnfilmvorrichtungen haben einfach mit Temperaturveränderungen geschwankt, und der Betrieb von piezoelektrischen Dünnfilm-Vorrichtungen war nicht stabil.
Die vorliegende Erfindung erfolgte angesichts der oben erwähnten Umstände, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen piezoelektrischen Dünnfilm-Schichtkörper, dessen Verlagerungsmenge groß ist und nicht dazu neigt, temperaturabhängig zu sein, ein piezoelektrisches Dünnfilmsubstrat, und eine piezoelektrische Dünnfilmvorrichtung sowie einen piezoelektrischen Aktuator, der die piezoelektrische Dünnfilmvorrichtung verwendet, einen piezoelektrischen Sensor, eine Kopfbaugruppe, eine Kopf-Stapelbaugruppe, ein Festplattenlaufwerk, einen Druckkopf, und eine Tintenstrahldruckervorrichtung anzugeben.
[ Mittel zu Lösen der Aufgabe ]
Ein piezoelektrischer Dünnfilm-Schichtkörper gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist auf: eine erste Elektrodenschicht; eine erste Zwischenschicht, die auf der ersten Elektrodenschicht gestapelt ist; eine zweite Zwischenschicht, die auf der ersten Zwischenschicht gestapelt ist; und einen piezoelektrischer Dünnfilm, der auf der zweiten Zwischenschicht gestapelt ist, wobei die erste Zwischenschicht K, Na und Nb beinhaltet, die zweite Zwischenschicht eine Schicht ist, die eine Belastung in einer Komprimierungsrichtung in dem piezoelektrischen Dünnfilm bewirkt, und der piezoelektrische Dünnfilm enthält (K,Na)NbO₃.
Bei dem oben genannten piezoelektrischen Dünnfilm-Schichtkörper gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die zweite Zwischenschicht ein anorganisches Oxid beinhalten.
Bei dem oben genannten piezoelektrischen Dünnfilm-Schichtkörper gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die zweite Zwischenschicht ein anorganisches Perowskit-Typ-Oxid beinhalten.
Bei dem oben genannten piezoelektrischen Dünnfilm-Schichtkörper gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die zweite Zwischenschicht zumindest ein anorganisches Perowskit-Typ-Oxid ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus SrRuO₃, CaRuO₃, BaRuO₃, und LaNiO₃ beinhalten.
Ein piezoelektrisches Dünnfilmsubstrat gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst den oben genannten piezoelektrischen Dünnfilm-Schichtkörper und ein Substrat, und die erste Elektrodenschicht befindet sich zwischen dem Substrat und der ersten Zwischenschicht.
Eine piezoelektrische Dünnfilm-Vorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst den oben genannten Dünnfilm-Schichtkörper und eine zweite Elektrodenschicht, und die erste Zwischenschicht, die zweite Zwischenschicht, und der piezoelektrische Dünnfilm befinden sich zwischen der ersten Elektrodenschicht und der zweiten Elektrodenschicht.
Ein piezoelektrischer Aktuator gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die oben genannte, piezoelektrische Dünnfilmvorrichtung auf.
Ein piezoelektrischer Sensor gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die piezoelektrische Dünnfilmvorrichtung auf.
Eine Kopfbaugruppe gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist den oben genannten piezoelektrischen Aktuator auf.
Eine Kopf-Stapelbaugruppe gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die oben genannte Kopfbaugruppe auf.
Ein Festplattenlaufwerk gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die oben genannte Kopf-Stapelbaugruppe auf.
Ein Druckkopf gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist den oben genannten piezoelektrischen Aktuator auf.
Eine Tintenstrahldrucker-Vorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist den oben genannten Druckkopf auf.
[ Wirkungen der Erfindung ]
Die vorliegende Erfindung stellt einen piezoelektrischen Dünnfilm-Schichtkörper, dessen Verlagerungsmenge groß ist und nicht dazu neigt, temperaturabhängig zu sein, ein piezoelektrisches Dünnfilmsubstrat, und eine piezoelektrische Dünnfilmvorrichtung sowie einen piezoelektrischen Aktuator, der die piezoelektrische Dünnfilmvorrichtung verwendet, einen piezoelektrischen Sensor, eine Kopfbaugruppe, eine Kopf-Stapelbaugruppe, ein Festplattenlaufwerk, einen Druckkopf, und eine Tintenstrahldrucker-Vorrichtung bereit.
Figurenliste

1A ist eine schematische Ansicht eines piezoelektrischen Dünnfilm-Schichtkörpers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung (eine Schnittansicht des piezoelektrischen Dünnfilm-Schichtkörpers in der Stapelrichtung); 1B ist eine schematische Ansicht eines piezoelektrischen Dünnfilmsubstrats gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung (eine Schnittansicht des piezoelektrischen Dünnfilmsubstrats in der Stapelrichtung); 1C ist eine schematische Ansicht einer piezoelektrischen Dünnfilmvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung (eine Schnittansicht der piezoelektrischen Dünnfilmvorrichtung in der Stapelrichtung); 1D ist eine schematische Ansicht einer piezoelektrischen Dünnfilmvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung (eine Schnittansicht der piezoelektrischen Dünnfilmvorrichtung in der Stapelrichtung).
2 ist eine schematische Ansicht einer Kopfbaugruppe gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3 ist eine schematische Ansicht eines piezoelektrischen Aktuators gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4 ist eine schematische Ansicht (eine Ansicht von oben) eines Gyrosensors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
5 ist ein Querschnitt des Gyrosensors, aufgenommen von Linie A-A in 4.
6 ist eine schematische Ansicht eines Drucksensors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
7 ist eine schematische Ansicht eines Impulswellensensors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
8 ist eine schematische Ansicht eines Festplattenlaufwerks gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
9 ist eine schematische Ansicht einer Tintenstrahldrucker-Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
10 ist eine schematische Ansicht, die ein Verfahren zum Messen der Verlagerungsmenge einer piezoelektrischen Dünnfilmvorrichtung veranschaulicht.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend ausführlich anhand der Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen sind identische oder gleichwertige Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen. In den 1A, 1B, 1C, 1D und 10 bezeichnen X, Y und Z drei Koordinatenachsen, die rechtwinklig zueinander angeordnet sind. Wenn sich eine Beschreibung überschneidet, entfällt diese Beschreibung. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die folgenden Ausführungsformen beschränkt.
(Piezoelektrischer Dünnfilm-Schichtkörper, piezoelektrisches Dünnfilmsubstrat, und piezoelektrische Dünnfilmvorrichtung)
Wie in 1A dargestellt weist ein piezoelektrischer Dünnfilm-Schichtkörper 100 gemäß dieser Ausführungsform eine erste Elektrodenschicht 3, eine erste Zwischenschicht 4, die auf der Oberfläche der ersten Elektrodenschicht 3 gestapelt ist, eine zweite Zwischenschicht 5, die auf der Oberfläche der ersten Zwischenschicht 4 gestapelt ist, und einen piezoelektrischen Dünnfilm 6 auf, der auf der Oberfläche der zweiten Zwischenschicht 5 gestapelt ist. Mit anderen Worten überlappt ein Teil oder die gesamte erste Zwischenschicht 4 die Oberfläche der ersten Elektrodenschicht 3, ein Teil oder die gesamte zweite Zwischenschicht 5 überlappt die Oberfläche der ersten Zwischenschicht 4, und ein Teil oder der gesamte piezoelektrische Dünnfilm 6 überlappt die Oberfläche der zweiten Zwischenschicht 5. Die erste Zwischenschicht 4 beinhaltet K, Na, und Nb. Die zweite Zwischenschicht 5 ist eine Schicht, die eine Belastung in einer Komprimierungsrichtung in dem piezoelektrischen Dünnfilm 6 bewirkt. Hierbei kann eine Komprimierungsrichtung als Richtung (X-Richtung) bezeichnet werden, die parallel zu der Oberfläche des piezoelektrischen Dünnfilms 6 verläuft. Die Komprimierungsrichtung wird auch als eine Richtung senkrecht zur Dickenrichtung (Stapelungsrichtung, Z-Richtung) des piezoelektrischen Dünnfilms 6 bezeichnet. Der piezoelektrische Dünnfilm 6 beinhaltet (K,Na)NbO₃.
Wie in 1B dargestellt beinhaltet ein piezoelektrisches Dünnfilm-Substrat 101 gemäß dieser Ausführungsform ein Substrat 1, eine Isolierungsschicht 2, und den oben genannten piezoelektrischen Dünnfilm-Schichtkörper 100. Die erste Elektrodenschicht 3 befindet sich zwischen dem Substrat 1 und der ersten Zwischenschicht 4. Die Isolierungsschicht 2 ist auf der Oberfläche des Substrats 1 gestapelt. Die erste Elektrodenschicht 3 ist auf die Oberfläche der Isolierungsschicht 2 gestapelt. Ein Teil der oder die gesamte Isolierungsschicht 2 kann die Oberfläche des Substrats 1 überlappen. Ein Teil der oder die gesamte erste Elektrodenschicht 3 kann die Oberfläche der Isolierungsschicht 2 überlappen. Es ist denkbar, dass das piezoelektrische Dünnfilmsubstrat 101 die Isolierungsschicht 2 nicht aufweist. Wenn keine Isolierungsschicht 2 vorhanden ist, kann das Substrat 1 die Oberfläche der ersten Elektrodenschicht 3 berühren. Das piezoelektrische Dünnfilmsubstrat 101 kann unzerteilt vorliegen, ohne einzelne Teile zu sein (z.B. ein Wafer). Das piezoelektrische Dünnfilm-Substrat 101 kann in einzelne Teile unterteilt sein (z.B. Chips).
Wie in 1C dargestellt beinhaltet eine piezoelektrische Dünnfilmvorrichtung 102 gemäß dieser Ausführungsform das Substrat 1, die Isolierungsschicht 2, den oben genannten piezoelektrischen Dünnfilm-Schichtkörper 100 und eine zweite Elektrodenschicht 7. Mit anderen Worten beinhaltet die piezoelektrische Dünnfilmvorrichtung 102 das oben genannte piezoelektrische Dünnfilmsubstrat 101 und die zweite Elektrodenschicht 7. Die erste Zwischenschicht 4, die zweite Zwischenschicht 5, und der piezoelektrische Dünnfilm 6 befinden sich zwischen der ersten Elektrodenschicht 3 und der zweiten Elektrodenschicht 7. Die zweite Elektrodenschicht 7 wird auf der Oberfläche des piezoelektrischen Dünnfilms 6 gestapelt. Ein Teil der oder die gesamte zweite Elektrodenschicht 7 kann die Oberfläche des piezoelektrischen Dünnfilms 6 überlappen. Es ist denkbar, dass die piezoelektrische Dünnfilmvorrichtung 102 das Substrat 1 nicht aufweist. Es ist denkbar, dass die piezoelektrische Dünnfilmvorrichtung 102 die Isolierungsschicht 2 nicht aufweist.
Wie in 1D veranschaulicht beinhaltet eine piezoelektrische Dünnfilmvorrichtung 103, bei der es sich um eine Variation der piezoelektrischen Dünnfilmvorrichtung 102 handelt, das Substrat 1, den oben genannten piezoelektrischen Dünnfilm-Schichtkörper 100, eine von der zweiten Zwischenschicht 5a, die in dem piezoelektrischen Dünnfilm-Schichtkörper 100 enthalten ist, verschiedene zweite Zwischenschicht 5b, eine von der ersten Zwischenschicht 4a, die in dem piezoelektrischen Dünnfilm-Schichtkörper 100 enthalten ist, verschiedene Zwischenschicht 4b, und die zweite Elektrodenschicht 7. Die verschiedene zweite Zwischenschicht 5b ist auf die Oberfläche des piezoelektrischen Dünnfilms 6 gestapelt. Die verschiedene erste Zwischenschicht 4b ist auf die Oberfläche der verschiedenen zweiten Zwischenschicht 5b gestapelt. Die zweite Elektrodenschicht 7 ist auf die Oberfläche der verschiedenen ersten Zwischenschicht 4b gestapelt. Ein Teil der oder die gesamte verschiedene zweite Zwischenschicht 5b kann die Oberfläche des piezoelektrischen Dünnfilms 6 überlappen. Ein Teil der oder die gesamte erste Zwischenschicht 4b kann die Oberfläche der verschiedenen zweiten Zwischenschicht 5b überlappen. Ein Teil der oder die gesamte zweite Elektrodenschicht 7 kann die Oberfläche der verschiedenen ersten Zwischenschicht 4b überlappen. Es ist denkbar, dass die piezoelektrische Dünnfilmvorrichtung 103 die Isolierungsschicht 2 nicht aufweist. Die piezoelektrische Dünnfilmvorrichtung 103 kann die Isolierungsschicht 2 aufweisen.
Die Verlagerungsmenge des piezoelektrischen Dünnfilm-Schichtkörpers 100 ist größer als die Verlagerungsmengen der herkömmlichen piezoelektrischen Dünnfilm-Schichtkörper, bei denen KNN verwendet wird. Die Verlagerungsmenge des piezoelektrischen Dünnfilm-Schichtkörpers 100 neigt weniger dazu, temperaturabhängig zu sein, als die Verlagerungsmengen von herkömmlichen, piezoelektrischen Dünnfilm-Schichtkörpern, bei denen KNN verwendet wird. Die Verlagerungsmenge des piezoelektrischen Dünnfilmsubstrats 101 ist größer als die Verlagerungsmengen von herkömmlichen, piezoelektrischen Dünnfilmsubstraten, bei denen KNN verwendet wird. Die Verlagerungsmenge des piezoelektrischen Dünnfilmsubstrats 101 neigt weniger dazu, temperaturabhängig zu sein, als die Verlagerungsmengen von herkömmlichen, piezoelektrischen Dünnfilmsubstraten, bei denen KNN verwendet wird. Die Verlagerungsmenge der piezoelektrischen Dünnfilmvorrichtungen 102 und 103 sind größer als die Verlagerungsmengen von herkömmlichen, piezoelektrischen Dünnfilmvorrichtungen, bei denen KNN verwendet wird. Die Verlagerungsmengen der piezoelektrischen Dünnfilmvorrichtungen 102 und 103 neigen weniger dazu, temperaturabhängig zu sein, als die Verlagerungsmengen von herkömmlichen, piezoelektrischen Dünnfilmvorrichtungen, bei denen KNN verwendet wird.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung gehen davon aus, dass die Gründe, warum die Verlagerungsmenge des piezoelektrischen Dünnfilm-Schichtkörpers 100 groß ist und die Verlagerungsmenge des piezoelektrischen Dünnfilm-Schichtkörpers 100 weniger dazu neigt, temperaturabhängig zu sein, wie folgt sind. Da der piezoelektrische Dünnfilm-Schichtkörper 100 die zweite Zwischenschicht 5 aufweist, entsteht eine Belastung in einer Komprimierungsrichtung in dem piezoelektrischen Dünnfilm 6. Folglich, weil die Ausrichtungsachse in einer Dickenrichtung (Z-Richtung) des piezoelektrischen Dünnfilms 6 stabilisiert wird, werden Schwankungen in der Verlagerungsmenge mit Temperaturveränderungen unterbunden, und die Verlagerungsmenge wird ebenfalls groß. Jedoch wird die Verlagerungsmenge nicht groß genug, wenn es lediglich die zweite Zwischenschicht 5 gibt. Jedoch wird der Einfluss aufgrund des Unterschieds zwischen der zweiten Zwischenschicht 5 und dem piezoelektrischen Dünnfilm 6 in der Kristallstruktur oder der Kristallausrichtung verringert, weil die erste Zwischenschicht 4 bereitgestellt wird, welche K, Na und Nb enthält, bei denen es sich um die gleichen Elemente handelt wie jenen, die in dem piezoelektrischen Dünnfilm 6 enthalten sind. Folglich werden Schwankungen in der Verlagerungsmenge bei Temperaturänderungen weiter unterbunden, weil die Verlagerungsmenge noch größer wird. Die Gründe dafür, warum die Verlagerungsmenge des piezoelektrischen Dünnfilm-Schichtkörpers 100 groß ist und die Verlagerungsmenge des piezoelektrischen Dünnfilm-Schichtkörpers 100 weniger dazu neigt, temperaturabhängig zu sein, sind nicht auf die oben genannten Gründe beschränkt.
Das Substrat 1 kann zum Beispiel ein Siliziumsubstrat (ein Einkristall-Siliziumsubstrat), ein SOI-Substrat (Silizium auf Isolator), ein Quarzglas-Substrat, ein Verbindungshalbleitersubstrat bestehend aus GaAs oder dergleichen, ein Saphirsubstrat, ein Metallsubstrat bestehend aus rostfreiem Stahl oder dergleichen, ein MgO-Substrat, ein SrTiO₃-Substrat, oder dergleichen sein. Ein Siliziumsubstrat ist bevorzugt als Substrat 1 angesichts geringer Kosten und einfacher Handhabung. Wenn es sich bei dem Substrat 1 um ein Siliziumsubstrat handelt, kann die Ebenenrichtung der Oberfläche des Substrats 1, mit dem die Isolierungsschicht 2 oder die erste Elektrodenschicht 3 überlappt, (100) sein, und kann eine Ebenenrichtung sein, die von (100) verschieden ist. Die Dicke des Substrats 1 kann zum Beispiel 10 bis 1000 µm betragen.
Die Isolierungsschicht 2 isoliert elektrisch zwischen dem Substrat 1 und der ersten Elektrodenschicht 3. Wenn das Substrat 1 nicht leitfähig ist, ist es denkbar, dass das piezoelektrische Filmsubstrat 101 oder die piezoelektrische Dünnfilmvorrichtung 102 die Isolierungsschicht 2 nicht aufweist. Wenn das Substrat leitfähig ist, kann die piezoelektrische Dünnfilmvorrichtung 103 die Isolierungsschicht 2 aufweisen. Die Isolierungsschicht 2 kann zum Beispiel der thermische Oxidfilm aus Silizium (SiO₂), Si₃N₄, ZrO₂, Y₂O₃, ZnO, Al₂O₃, oder dergleichen sein. Bei Verfahren zur Bildung der Isolationsschicht 2 kann es sich um ein Sputter-Verfahren, ein Vakuumbedampfen, ein thermisches Oxidationsverfahren, ein Druckverfahren, ein Spin-Coating Verfahren, ein Sol-Gel-Verfahren, und dergleichen handeln. Die Dicke der Isolierungsschicht 2 kann zum Beispiel 10 bis 1000 nm betragen.
Die erste Elektrodenschicht 3 kann aus zumindest einem Metall ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus zum Beispiel Pt (Platin), Pd (Palladium), Rh (Rhodium), Au (Gold), Ru (Ruthenium), Ir (Iridium), Mo (Molybdän), Ti (Titan), Ta(Tantal), und Ni (Nickel) bestehen. Die erste Elektrodenschicht 3 kann zum Beispiel aus einen leitfähigen Metalloxid wie zum Beispiel SrRuO₃ (Strontiumruthenat) oder LaNiO₃ (Lanthannickelat) bestehen. Die erste Elektrodenschicht 3 kann als Substrat fungieren. Wenn die erste Elektrodenschicht 3 als Substrat fungiert, vermögen die piezoelektrischen Dünnfilmvorrichtungen 102 und 103 das Substrat 1 nicht aufweisen. Die Dicke der ersten Elektrodenschicht 3 kann zum Beispiel 20 bis 1000 nm betragen. Wenn die Dicke der ersten Elektrodenschicht 3 20 nm oder mehr beträgt, wird die Funktion der ersten Elektrodenschicht 3 auf einfache Weise ausreichend. Wenn die Dicke der ersten Elektrodenschicht 3 1000 nm oder weniger beträgt, werden die Verlagerungseigenschaften des piezoelektrischen Dünnfilms 6 auf einfache Weise verbessert.
Verfahren zur Bildung der ersten Elektrodenschicht 3 können zum Beispiel ein Sputterverfahren, ein Vakuumabscheideverfahren, ein Druckverfahren, ein Spin-Coating Verfahren, ein Sol-Gel-Verfahren, und dergleichen sein. Wenn die erste Elektrodenschicht 3 mittels eines Sputter-Verfahrens gebildet wird, kann die erste Elektrodenschicht 3 in Ar (Argon) Gas gebildet werden. Der Gasdruck kann 0,1 bis 1,0 Pa betragen. Eine versorgende Stromquelle kann eine Hochfrequenz-Stromquelle oder eine Gleichspannungs-Stromquelle sein. Die Leistung der versorgenden Stromquelle kann 0,5 bis 1,0 W/cm² betragen. Wenn das Substrat 1 ein Siliziumsubstrat ist und die erste Elektrodenschicht 3 ein Platinfilm ist, wird der Platinfilm bzw. die Platinschicht auf einer Oberfläche ((100) Ebene) des Siliziumsubstrats erhitzt auf etwa 400 bis 500 °C mittels eines Sputter-Verfahrens gebildet.
Die erste Zwischenschicht 4 beinhaltet K, Na, und Nb. Die erste Zwischenschicht 4 kann aus einem Oxid umfassend K, Na und Nb bestehen. Die erste Zwischenschicht 4 kann andere Elemente neben K, Na und Nb enthalten. Andere Elemente können zum Beispiel Li (Lithium), Ba (Barium), Sr (Strontium), Ta (Tantal), Zr (Zirkonium), Mn (Mangan), Sb (Antimon), Ca (Calcium), Cu (Kupfer) und dergleichen sein. Wenn die erste Zwischenschicht 4 andere Elemente enthält, kann der Gesamtgehalt an K, Na und Nb in der ersten Zwischenschicht 80 Mol-% oder mehr sein. In der piezoelektrischen Dünnfilmvorrichtung 103 kann die Zusammensetzung der ersten Zwischenschicht 4a die gleiche sein wie die Zusammensetzung der verschiedenen, ersten Zwischenschicht 4b, und kann sich von der Zusammensetzung der verschiedenen, ersten Zwischenschicht 4b unterscheiden. Die Dicke T₁ der ersten Zwischenschicht 4 kann zum Beispiel 3 bis 100 nm betragen. Die Dicke der ersten Zwischenschicht 4a kann die gleiche sein wie die Dicke der verschiedene ersten Zwischenschicht 4b, und kann sich von der Dicke der verschiedenen ersten Zwischenschicht 4b unterscheiden.
Bei Verfahren zur Bildung der ersten Zwischenschicht 4 kann es sich zum Beispiel um ein Sputter-Verfahren handeln. Wenn die erste Zwischenschicht 4 durch ein Sputter-Verfahren gebildet wird, kann die erste Zwischenschicht 4 in einem Mischgas aus Ar und O₂ (Sauerstoff) gebildet werden. Ein Sputter-Target umfasst K, Na und Nb. Ein Sputter-Target kann (K,Na)NbO₃ beinhalten. Das gleiche Sputter-Target wie das Sputter-Target, das zur Bildung des piezoelektrischen Dünnfilms 6 verwendet wird, kann als Sputter-Target verwendet werden. Das molare Verhältnis zwischen K und Na in dem Sputter-Target kann das gleiche sein wie das molare Verhältnis zwischen K und Na in dem Sputter-Target für den piezoelektrischen Dünnfilm 6. Das molare Verhältnis zwischen K und Na in dem Sputter-Target für die erste Zwischenschicht 4 kann von dem molaren Verhältnis zwischen K und Na in dem Sputter-Target für den piezoelektrischen Dünnfilm 6 verschieden sein. Eine versorgende Stromquelle kann eine Hochfrequenzstromquelle sein.
Die zweite Zwischenschicht 5 bewirkt eine Belastung in einer Komprimierungsrichtung in dem piezoelektrischen Dünnfilm 6. Der lineare Ausdehnungskoeffizient der zweiten Zwischenschicht 5 kann höher sein als der lineare Ausdehnungskoeffizient der ersten Elektrodenschicht 3, und kann höher sein als der lineare Ausdehnungskoeffizient des piezoelektrischen Dünnfilms 6. Wenn der lineare Ausdehnungskoeffizient der zweiten Zwischenschicht 5 höher als die linearen Ausdehnungskoeffizienten der ersten Elektrodenschicht 3 bzw. des piezoelektrischen Dünnfilms 6 ist, entsteht eine Belastung in einer Komprimierungsrichtung in dem piezoelektrischen Dünnfilm 6 auf einfache Weise. Der lineare Ausdehnungskoeffizient kann zum Beispiel ein Durchschnittswert der Änderungsrate der Länge (Dicke) pro Temperaturmenge von 1 K in dem Bereich von 20 bis 500 °C sein. Der lineare Ausdehnungskoeffizient wird zum Beispiel auf folgende Weise bestimmt. Die Länge (Dicke) L_L (Einheit: m) eines Gegenstands zu dem Zeitpunkt, wenn der Gegenstand eine Temperatur von TLK (zum Beispiel 293 K) hat, wird gemessen. Ein Verfahren zum Messen der Länge (Dicke) des Gegenstands kann zum Beispiel ein Röntgenstrahl-Reflexionsverfahren sein. Die Temperatur des Gegenstands wird von T_LK auf T_HK (zum Beispiel 773 K) erhöht. Die Länge (Dicke) L_H) (Einheit: m) des Gegenstands wird zu dem Zeitpunkt gemessen, wenn der Gegenstand die Temperatur T_HK hat. Auf Grundlage des Ausdrucks A wird der lineare Ausdehnungskoeffizient α (Einheit: 1/K) aus L_H und L_L berechnet. Der lineare Ausdehnungskoeffizient der zweiten Zwischenschicht 5 kann 0,1 × 10^-6 (1/K) oder mehr höher sein als der größere Wert des linearen Ausdehnungskoeffizienten der ersten Elektrodenschicht 3 und der lineare Ausdehnungskoeffizient des piezoelektrischen Dünnfilms 6. Der lineare Ausdehnungskoeffizient der zweiten Zwischenschicht 5 kann zum Beispiel 8,0 × 10^-6 bis 20,0 × 10^-6 (1/K) betragen. Der lineare Ausdehnungskoeffizient der ersten Elektrodenschicht 3 kann zum Beispiel 3,0 × 10^-6 bis 15,0 × 10^-6 (1/K) betragen. Der lineare Ausdehnungskoeffizient des piezoelektrischen Dünnfilms 6 kann zum Beispiel 3,0 × 10^-6 bis 11,0 × 10^-6 (1/K) betragen. Es ist allgemein bekannt, dass die linearen Ausdehnungskoeffizienten von Dünnfilmen den Werten von Bulk-Materialen gleich sind oder ein wenig niedriger sind als die Werte von Bulk-Materialien (siehe „R&D review of Toyota CRDL,‟ 1999, Aufl. 34, Nr. 1, Seite 19-24). Deshalb, wenn die Zusammensetzung von jeder der Schichten einer piezoelektrischen Dünnfilmvorrichtung bekannt ist, kann die Beziehung unter den linearen Ausdehnungskoeffizienten von jeder der Schichten hinsichtlich des Betrags vollständig angenommen werden. $α = {(L_{H} - L_{L}) {/L}_{L}} \times {1 / (T_{H} - T_{L})}$
Die zweite Zwischenschicht 5 kann ein anorganisches Oxid enthalten. Die zweite Zwischenschicht 5 kann aus nur einem anorganischen Oxid bestehen. Wenn die zweite Zwischenschicht 5 ein anorganisches Oxid enthält, wird der lineare Ausdehnungskoeffizient der zweiten Zwischenschicht 5 auf einfache Weise höher als der lineare Ausdehnungskoeffizient des piezoelektrischen Dünnfilms 6. Eine Belastung in einer Komprimierungsrichtung ist dem piezoelektrischen Dünnfilm 6 auf einfache Weise durch Kühlen aufgebracht, nachdem die zweiten Zwischenschicht 5 bei hoher Temperatur gebildet wurde. Ein anorganisches Oxid, das in der zweiten Zwischenschicht 5 enthalten ist, kann zumindest ein Element ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ca, Ti, Cr, Mn, Co, Fe, Ni, Sr, Ru, La, Zn, In, Sn, Y, Ba, Cu, und Al enthalten. Die zweite Zwischenschicht 5 kann ein anorganisches Perowskit-Typ Oxid enthalten. Die zweite Zwischenschicht 5 kann aus nur einem anorganischen Perowskit-Typ Oxid bestehen. Wenn die zweite Zwischenschicht 5 ein anorganisches Perowskit-Typ Oxid umfasst, beinhaltet der piezoelektrische Dünnfilm 6 ebenfalls ein anorganisches Perowskit-Typ Oxid ((K, Na)NbO₃), und deshalb wird der Einfluss aufgrund des Unterschieds zwischen der zweiten Zwischenschicht 5 und dem piezoelektrischen Dünnfilm 6 in der Kristallstruktur und der Kristallausrichtung verringert. Folglich wird die Verlagerungsmenge auf einfache Weise größer und es ist einfach, dass die Verlagerungsmenge dazu neigen wird, nicht temperaturabhängig zu sein. Ein in der zweiten Zwischenschicht 5 enthaltenes anorganisches Oxid kann zum Beispiel SrRuO₃, SrTiO₃, LaNiO₃, CaRuO₃, BaRuO₃, La_0.5Sr_0.5CoO₃, SrRu_0.95Mn_0.05O₃, LaAlO₃, YAlO₃, und dergleichen sein. Die zweite Zwischenschicht 5 kann zumindest ein anorganisches Perowskit-Typ Oxid ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus SrRuO₃, CaRuO₃, BaRuO₃, und LaNiO₃ enthalten. In diesem Fall wird die Verlagerungsmenge auf einfache Weise größer. Die zweite Zwischenschicht 5 kann auch ein anorganisches Oxid enthalten, bei dem es sich nicht um eines vom Perowskit-Typ handelt. Die zweite Zwischenschicht 5 kann zum Beispiel La₄BaCu₅O₁₃, YBa₂Cu₃O₇ oder dergleichen als anorganischen Oxid enthalten, bei dem es sich nicht um eines vom Perowskit-Typ handelt. Bei der piezoelektrischen Dünnfilmvorrichtung 103 kann die Zusammensetzung der zweiten Zwischenschicht 5a die gleiche sein wie die Zusammensetzung der verschiedenen zweiten Zwischenschicht 5b, und kann sich von der Zusammensetzung der verschiedenen zweiten Zwischenschicht 5b unterscheiden.
Die Dicke T₂ der zweiten Zwischenschicht 5 kann zum Beispiel 5 bis 100 nm betragen. Wenn T₂ 5 nm oder mehr beträgt, ist es unwahrscheinlich, dass ein Teil der zweiten Zwischenschicht 6 getrennt wird, und ausreichend Komprimierungsbelastung wird dem piezoelektrischen Dünnfilm 6 auf einfache Weise aufgebracht. Wenn T₂ 100 nm oder weniger ist, ist es unwahrscheinlich, dass sich die Gitterkonstante der zweiten Zwischenschicht 5 verändert, und die Kristallinität des piezoelektrischen Dünnfilms 6 wird auf einfache Weise verbessert. Die Dicke der zweiten Zwischenschicht 5a kann die gleiche sein wie die Dicke der verschiedenen zweiten Zwischenschicht 5b, und kann sich von der Dicke der verschiedenen zweiten Zwischenschicht 5b unterscheiden.
Verfahren zur Bildung der zweiten Zwischenschicht 5 können zum Beispiel ein Sputter-Verfahren sein. Wenn die zweite Zwischenschicht 5 durch ein Sputter-Verfahren gebildet wird, kann die zweite Zwischenschicht 5 in einem Gasgemisch bzw. Mischgas aus Ar und O₂ gebildet werden. Ein Sputter-Target kann das oben genannte anorganische Oxid enthalten. Ein Sputter-Target kann das oben genannte anorganische Perowskit-Typ Oxid enthalten. Eine versorgende Stromquelle kann eine Hochfrequenz-Stromquelle sein.
Der piezoelektrische Dünnfilm 6 beinhaltet Perowskit-Typ (K,Na)NbO₃.(K,Na)NbO₃ kann als Oxid bezeichnet werden, das durch die chemische Formel 1 dargestellt wird. Der piezoelektrische Dünnfilm 6 kann nur aus (K,Na)NbO₃ bestehen. $(K_{1 - x} {Na}_{x}) {NbO}_{3}$
wobei 0 < x < 1 in der obigen chemischen Formel 1 ist.
Die Ebenenrichtung des piezoelektrischen Dünnfilms 6 kann bevorzugt in der Dickenrichtung des piezoelektrischen Dünnfilms 6 ausgerichtet sein. Die bevorzugt ausgerichtete Ebenenrichtung kann eine beliebige Ebenenrichtung ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus (001), (110), und (111) sein.
Der piezoelektrische Dünnfilm 6 kann ferner andere Elemente neben (K,Na)NbO₃ enthalten. Die anderen Elemente können zum Beispiel Li, Ba, Sr, Ta, Zr, Mn, Sb, Ca, Cu und dergleichen sein. Zumindest ein Teil des piezoelektrischen Dünnfilms 6 kann ein beliebiger einer Kristallphase mit einer Perowskit-Struktur (ABO₃), einer amorphen Phase, und einer gemischten Phase sein, bei der die Kristallphase und die amorphe Phase vermischt vorliegen. Hierbei kann die A-Stelle einer Perowskit-Struktur zumindest ein Element ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Li, Na, K, La, Sr, Ba, Ca, Nd und Bi sein. Die B-Stelle einer Perowskit-Struktur kann zumindest ein Element ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Zr, Ti, Mn, Mg, Nb, Sn, Sb, Ta und In sein. Wenn der piezoelektrische Dünnfilm 6 andere Elemente enthält, kann der Gehalt von (K,Na)NbO₃ in dem piezoelektrischen Dünnfilm 6 80 Mol-% oder mehr betragen.
Die Dicke Tp des piezoelektrischen Dünnfilms 6 kann zum Beispiel 0,2 bis 5 µm betragen.
Bei den Verfahren zur Bildung des piezoelektrischen Dünnfilms 6 kann es sich zum Beispiel um ein Sputter-Verfahren handeln. Wenn der piezoelektrische Dünnfilm mittels eines Sputter-Verfahrens gebildet wird, kann der piezoelektrische Dünnfilm 6 in einem Mischgas aus Ar und O₂ gebildet werden. Der Gasdruck kann 0,1 bis 1,0 Pa betragen. Ein Sputter-Target enthält (K,Na)NbO₃.Eine versorgende Stromquelle kann eine Hochfrequenz-Stromquelle sein. Die Leistung der versorgenden Stromquelle kann 2,5 bis 5,5 W/cm² betragen.
Die Zusammensetzung der zweiten Elektrodenschicht 7 kann die gleiche sein wie die Zusammensetzung der ersten Elektrodenschicht 3. Die Dicke der zweiten Elektrodenschicht 7 kann zum Beispiel 20 bis 1000 nm betragen. Wenn die Dicke der zweiten Elektrodenschicht 7 bis 20 nm oder beträgt, wird die Funktion der zweiten Elektrodenschicht 7 auf einfache Weise ausreichend. Wenn die Dicke der zweiten Elektrodenschicht 7 1000 nm oder weniger beträgt, werden die Verlagerungseigenschaften des piezoelektrischen Dünnfilms 6 auf einfache Weise verbessert. Die zweite Elektrodenschicht 7 kann ein Schichtkörper aus einer Vielzahl von Metallen und einem leitfähigen Metalloxid sein, welches als die oben genannte ersten Elektrodenschicht 3 verwendet wird.
Verfahren zur Bildung der zweiten Elektrodenschicht 7 können zum Beispiel ein Sputter-Verfahren, Vakuumaufdampfen, ein Druckverfahren, ein Spin-Coating-Verfahren, und ein Sol-Gel-Verfahren sein. Wenn die zweite Elektrodenschicht 7 mittels eines Sputter-Verfahrens gebildet wird, kann die zweite Elektrodenschicht 7 in einem Ar-Gas gebildet werden. Der Gasdruck kann 0,1 bis 1,0 Pa betragen. Eine versorgende Stromquelle kann eine Hochfrequenz-Stromquelle oder eine Gleichstromquelle sein. Die Leistung der versorgenden Stromquelle kann 0,5 bis 1,0 W/cm² betragen.
Die piezoelektrischen Dünnfilmvorrichtungen 102 und 103 können durch das folgende Verfahren hergestellt werden. Zunächst wird ein Schichtkörper mit der gleichen Schichtstruktur und Zusammensetzung wie jenen des piezoelektrischen Dünnfilm-Schichtkörpers 100 auf einem Wafer (ungeschnittenes Substrat 1) gebildet. Dann wird der Schichtkörper auf dem Wafer durch Verfahren wie beispielsweise Fotolithografie, Trockenätzen, und Nassätzen prozessiert, und Strukturen mit vorgegebenen Größen werden gebildet. Die Größen der Strukturierungen können zum Beispiel 15 mm × 3 mm sein. Eine Vielzahl von piezoelektrischen Dünnfilmvorrichtungen 102 und 103, die in einzelne Stücke vereinzelt werden, werden durch Schneiden des Wafers erhalten. Das Substrat 1 kann von den piezoelektrischen Dünnfilmvorrichtungen 102 und 103 entfernt werden. In diesem Fall vergrößert sich die Verlagerungsmenge der piezoelektrischen Dünnfilmvorrichtungen 102 und 103 auf einfache Weise.
Zumindest ein Teil oder die gesamte Oberfläche der piezoelektrischen Dünnfilmvorrichtungen 102 und 103 kann mit einem Schutzfilm überdeckt werden. Zum Beispiel wird die Zuverlässigkeit oder die Haltbarkeit (zum Beispiel Feuchtebeständigkeit) der piezoelektrischen Dünnfilmvorrichtungen 102 und 103 durch beschichten mit einem Schutzfilm verbessert. Das Material eines Schutzfilms kann zum Beispiel Polyimid oder dergleichen sein.
Die piezoelektrischen Dünnfilmvorrichtungen 102 und 103 können ferner zumindest den Eingangsabschnitt oder den Ausgabeabschnitt für elektrische Signale aufweisen. In diesem Fall wird die Eingabe bzw. Ausgabe von elektrischen Signalen ermöglicht, und zumindest entweder ein direkter Piezoeffekt oder ein inverser Piezoeffekt können ausgenutzt werden.
Die Verwendungen des piezoelektrischen Dünnfilm-Schichtkörpers 100, des piezoelektrischen Dünnfilmsubstrats 101 und der piezoelektrischen Dünnfilmvorrichtungen 102 und 103 können vielfältig sein. Die piezoelektrischen Dünnfilmvorrichtungen 102 und 103 können zum Beispiel für einen piezoelektrischen Aktuator verwendet werden. Der piezoelektrische Aktuator gemäß dieser Ausführungsform ist hinsichtlich der Verlagerungseigenschaften und der Temperatureigenschaften ausgezeichnet. Der piezoelektrische Aktuator kann zum Beispiel für eine Kopfbaugruppe, eine Kopf-Stapelbaugruppe, oder für ein Festplattenlaufwerk verwendet werden. Der piezoelektrische Aktuator kann zum Beispiel für einen Druckkopf oder eine Tintenstrahldrucker-Vorrichtung verwendet werden. Die piezoelektrischen Dünnfilmvorrichtungen 102 und 103 können zum Beispiel für einen piezoelektrischen Sensor verwendet werden. Der piezoelektrische Sensor gemäß dieser Ausführungsform ist hinsichtlich der Verlagerungseigenschaften und der Temperatureigenschaften der Sensierempfindlichkeit ausgezeichnet. Bei dem piezoelektrischen Sensor kann es sich zum Beispiel um einen Gyrosensor, einen Drucksensor, einen Impulswellensensor oder einen Stoßsensor handeln. Die piezoelektrischen Dünnfilmvorrichtungen 102 und 103 können zum Beispiel auf ein Mikrofon angewendet werden.
Spezifische Beispiele der Verwendungen des piezoelektrischen Dünnfilm-Schichtkörpers 100, des piezoelektrischen Dünnfilmsubstrats 101, und der piezoelektrischen Dünnfilmvorrichtungen 102 und 103 werden nachfolgend ausführlich beschrieben.
( Piezoelektrischer Aktuator)
2 veranschaulicht eine Kopfbaugruppe 200, die in einem Festplattenlaufwerk (HDD) verbaut ist. Die Kopfbaugruppe 200 weist eine Grundplatte 9, einen Lastausleger 11, ein Biegeelement 17, erste und zweite piezoelektrische Dünnfilmvorrichtungen 13, und einen Gleiter 19 auf. Die ersten und zweiten piezoelektrischen Dünnfilmvorrichtungen 13 sind Antriebsvorrichtungen für den Gleiter 19. Der Gleiter 19 hat eine Kopfvorrichtung 19a.
Der Lastausleger 11 weist auf: ein Ansatzende 11b, das an der Grundplatte 9 anhaftet; einen ersten flachen Federabschnitt 11c und einen zweiten flachen Federabschnitt 11d, die sich von dem Ansatzende 1 1b erstrecken; einen Öffnungsabschnitt 1 le, der zwischen den flachen Federabschnitten 1 1c und 1 1d gebildet ist; und einen Auslegerhauptabschnitt 1 1f, der mit den flachen Federabschnitten 11c und 11d verbunden ist und sich geradlinig erstreckt. Der erste flache Federabschnitt 11c und der zweite flache Federabschnitt 11d sind verjüngt. Der Auslegerhauptabschnitt 1 1 f ist ebenfalls verjüngt.
Die ersten und zweiten piezoelektrischen Dünnfilmvorrichtungen 13 sind mit einem vorgegebenen Abstand auf einem flexiblen Substrat 15 zur Verdrahtung angeordnet, welches Teil des Biegeelements 17 ist. Der Gleiter 19 ist an der Spitze des Biegeelements 17 befestigt und dreht sich mit der Ausdehnung und Kontraktion der ersten und zweiten piezoelektrischen Dünnfilmvorrichtungen 13.
3 veranschaulicht einen piezoelektrischen Aktuator 300 für einen Druckkopf. Der piezoelektrische Aktuator 300 wird durch Stapeln einer Basis 20, einer Isolierungsschicht 23, einer unteren Elektrodenschicht 24 (erste Elektrodenschicht), einer ersten Zwischenschicht 28, einer zweiten Zwischenschicht 29, eines piezoelektrischen Dünnfilms 25, und einer oberen Elektrodenschicht 26 (zweite Elektrodenschicht) gebildet. Die untere Elektrodenschicht kann als die oben genannte erste Elektrodenschicht bezeichnet werden. Die obere Elektrodenschicht kann als die oben genannte zweite Elektrodenschicht bezeichnet werden.
Wenn die vorgegebenen Ausstoßsignale nicht zugeführt werden und keine Spannung zwischen der unteren Elektrodenschicht 24 und der oberen Elektrodenschicht 26 angelegt wird, verformt sich der piezoelektrische Dünnfilm 25 nicht. In einer Druckkammer 21, die neben dem piezoelektrischen Dünnfilm 25 liegt, dem Ausstoßsignale nicht zugeführt werden, kommt es zu keiner Druckveränderung, und Tintentröpfchen werden aus einer Düse 27 nicht ausgestoßen.
Wenn die vorgegebenen Ausstoßsignale hingegen zugeführt werden und eine konstante Spannung zwischen der unteren Elektrodenschicht 24 und der oberen Elektrodenschicht 26 anliegt, verformt sich der piezoelektrische Dünnfilm 25. Da sich die Isolierschicht 23 aufgrund der Verformung des piezoelektrischen Dünnfilms 25 stark biegt, nimmt der Druck in der Druckkammer 21 vorübergehend zu, und ein Tintenstrahltröpfchen wird aus der Düse 27 ausgestoßen.
(Piezoelektrischer Sensor)
Die 4 und 5 veranschaulichen einen Gyrosensor 400, bei dem es sich um eine Art von piezoelektrischen Sensor handelt. Der Gyrosensor 400 weist einen Grundabschnitt 110 und ein Armpaar 120 und 130 auf, die mit einer Oberfläche des Grundabschnitts 110 verbunden sind. Bei dem Armpaar handelt es sich um einen Stimmgabel-Oszillator. Mit anderen Worten handelt es sich bei dem Gyrosensor 400 um eine Winkelgeschwindigkeits-Erfassungsvorrichtung vom Typ Stimmgabel-Oszillator. Dieser Gyrosensor 400 wird erhalten durch das Prozessieren eines piezoelektrischen Dünnfilms 30, einer oberen Elektrodenschicht 31 (zweite Elektrodenschicht), einer unteren Elektrodenschicht 32 (erste Elektrodenschicht), einer ersten Zwischenschicht 33, und einer zweiten Zwischenschicht 34, welche die oben genannte piezoelektrische Dünnfilmvorrichtung darstellen, in die Form des Oszillators vom Stimmgabel-Typ. Der Grundabschnitt 110 und die Arme 120 und 130 sind in der piezoelektrischen Dünnfilmvorrichtung integriert. Die untere Elektrodenschicht kann als die oben genannte erste Elektrodenschicht bezeichnet werden. Die obere Elektrodenschicht kann als die oben genannte zweite Elektrodenschicht bezeichnet werden.
Die Treiberelektrodenschichten 31a und 31b und eine Sensierelektrodenschicht 31d sind auf der ersten Hauptfläche von einem Arm 120 gebildet. Analog sind die Treiberelektrodenschichten 31a und 31b und eine Sensierelektrodenschicht 31c auf der ersten Hauptfläche des anderen Arms 130 gebildet. Jede der Elektrodenschichten 31a, 31b, 31c, und 31d werden durch Prozessieren der oberen Elektrodenschicht 31 in die Formen der vorgegebenen Elektroden durch Ätzen erhalten.
Die untere Elektrodenschicht 32 ist auf der gesamten zweiten Hauptfläche (der Rückfläche der ersten Hauptfläche) von dem Grundabschnitt 110 bzw. den Armen 120 und 130 gebildet. Die untere Elektrodenschicht 32 fungiert als eine Masseelektrode des Gyrosensors 400.
Ein kartesisches Koordinatensystem XYZ wird durch die Angabe definiert, dass die Längsrichtung von jedem der Arme 120 und 130 eine Z-Richtung ist und dass eine flache Oberfläche einschließlich der Hauptfläche der Arme 120 und 130 eine flache XZ-Ebene ist.
Wenn den Treiberelektrodenschichten 31a und 31b Treibersignale zugeführt werden, werden die beiden Arme 120 und 130 in einem In-Ebenen Vibrationsmodus angeregt. Bei dem In-Ebenen Vibrationsmodus handelt es sich um einen Modus, bei dem die beiden Arme 120 und 130 in einer Richtung parallel zu der Hauptfläche der beiden Arme 120 und 130 angeregt werden. Während zum Beispiel ein Arm 120 mit einer Geschwindigkeit V1 in einer Richtung von -X angeregt wird, wird der andere Arm 130 mit einer Geschwindigkeit V2 in einer Richtung +X angeregt.
Wenn die Drehung mit einer Winkelgeschwindigkeit ω mit einer Z-Achse als Drehachse auf den Gyrosensor 400 aufgebracht wird, wirkt die Corioliskraft auf jeden der Arme 120 und 130 in einer Richtung senkrecht zu der Geschwindigkeitsrichtung. Folglich beginnen die Arme 120 und 130, in einem Außer-Ebenen Vibrationsmodus angeregt zu werden. Bei dem Außer-Ebenen Vibrationsmodus handelt es sich um einen Modus, bei dem die beiden Arme 120 und 130 in einer Richtung senkrecht zu der Hauptfläche der beiden Arme 120 und 130 angeregt werden. Wenn zum Beispiel die Corioliskraft F1, die auf einen Arm 120 wirkt, in einer Richtung -Y ist, ist die Corioliskraft F2, die auf den anderen Arm 130 wirkt, in einer Richtung +Y.
Da der Betrag der Corioliskräfte F1 und F2 proportional zu der Winkelgeschwindigkeit ω ist, wird die Winkelgeschwindigkeit ω durch Umwandeln der mechanischen Verzerrung der Arme 120 und 130 durch die Corioliskräfte F1 und F2 in elektrische Signale (Erfassungssignale) durch den piezoelektrischen Dünnfilm 30 und durch Extraktion der elektrischen Signale aus den Sensierelektrodenschichten 31c und 31d bestimmt.
6 veranschaulicht einen Drucksensor 500, bei dem es sich um eine Art piezoelektrischen Sensor handelt. Der Drucksensor 500 ist aus einer piezoelektrischen Dünnfilmvorrichtung 40, einem Träger 41, der die piezoelektrische Dünnfilmvorrichtung 40 trägt, einem Stromverstärker 48, und einer Spannungsmessvorrichtung 49 gebildet. Die piezoelektrische Dünnfilmvorrichtung 40 wird durch Stapeln einer gemeinsamen Elektrodenschicht 43 (erste Elektrodenschicht), einer ersten Zwischenschicht 44, einer zweiten Zwischenschicht 45, eines piezoelektrischen Dünnfilms 46, und einer einzelnen Elektrodenschicht 47 (zweite Elektrodenschicht) gebildet. Die gemeinsame Elektrodenschicht kann als die oben genannte erste Elektrodenschicht bezeichnet werden. Die einzelne Elektrodenschicht kann als die oben genannte zweite Elektrodenschicht bezeichnet werden. Eine Kavität 42, die von der gemeinsamen Elektrodenschicht 43 und dem Träger 41 umschlossen wird, reagiert entsprechend auf Druck. Wenn eine externe Kraft auf den Drucksensor 500 aufgebracht wird, biegt sich die piezoelektrische Dünnfilmvorrichtung 40 und eine Spannung wird in der Spannungsmessvorrichtung 49 detektiert.
7 veranschaulicht einen Impulswellensensor 600, bei dem es sich um eine Art piezoelektrischen Sensor handelt. Der Impulswellensensor 600 ist aus einem Träger 51, einer Isolierungsschicht 52, die den Träger 51 überlappt, einer piezoelektrischen Dünnfilmvorrichtung 50, die die Isolierungsschicht 52 überlappt, und einer Spannungsmessvorrichtung 58 gebildet. Wenn der Träger 51 nicht leitfähig ist, ist es denkbar, dass eine Isolierungsschicht 52 nicht vorhanden ist. Die piezoelektrische Dünnfilmvorrichtung 50 wird durch Stapeln einer gemeinsamen Elektrodenschicht 53 (erste Elektrodenschicht), einer ersten Zwischenschicht 54, einer zweiten Zwischenschicht 55, eines piezoelektrischen Dünnfilms 56, und einer einzelnen Elektrodenschicht 57 (zweite Elektrodenschicht) gebildet. Die gemeinsame Elektrodenschicht kann als die oben genannte erste Elektrodenschicht bezeichnet werden. Die einzelne Elektrodenschicht kann als die oben genannte zweite Elektrodenschicht bezeichnet werden. Wenn die hintere Fläche (die Fläche, an der die piezoelektrische Dünnfilmvorrichtung 50 nicht vorgesehen ist) des Trägers 51 des Impulswellensensors 600 dazu gebracht wird, Haut über Arterien eines lebenden Körpers zu berühren, werden der Träger 51 und die piezoelektrische Dünnfilmvorrichtung 50 von dem Druck aufgrund der Pulse bzw. des Pulsschlags des lebenden Körpers gebogen, und es wird eine Spannung in der Spannungsmessvorrichtung 58 erfasst.
( Festplattenlaufwerk )
8 veranschaulicht ein Festplattenlaufwerk 700, bei dem die in 2 veranschaulichte Kopfbaugruppe verbaut ist. Eine Kopfbaugruppe 65 in 8 ist die gleiche wie die Kopfbaugruppe 200 in 2.
Das Festplattenlaufwerk 700 weist ein Gehäuse 60, eine Festplatte 61 (Aufzeichnungsmedium), das in dem Gehäuse 60 installiert ist, und eine Kopfstapelbaugruppe 62 auf. Die Festplatte 61 wird von einem Motor gedreht. Die Kopfstapelbaugruppe 62 zeichnet magnetische Informationen auf der Festplatte 61 auf oder gibt auf der Festplatte 61 aufgezeichnete magnetische Informationen wieder.
Die Kopfstapelbaugruppe 62 besitzt einen Schwingspulenmotor 63, einen Aktuator-Arm 64, der mittels eines Gelenks gelagert ist, und die Kopfbaugruppe 65, die mit dem Aktuator-Arm 64 verbunden ist. Der Aktuator-Arm 64 kann sich um das Gelenk mittels des Schwingspulenmotors 63 frei drehen. Der Aktuator-Arm 64 ist in eine Vielzahl von Armen unterteilt, und die Kopfbaugruppe 65 ist jeweils mit jedem der Arme verbunden. Mit anderen Worten sind die Vielzahl der Arme und Kopfbaugruppen 65 in einer Schwenkrichtung gestapelt. Der Gleiter 19 ist an der Spitze der Kopfbaugruppe 65 angebracht, so dass er der Festplatte 61 gegenüberliegt.
Die Kopfbaugruppe 65 (200) bewegt die Kopfvorrichtung 19a in zwei Schritten. Die vergleichsweise größere Bewegung der Kopfvorrichtung 19a wird durch das Antreiben der gesamten Kopfbaugruppe 65 und des Aktuator-Arms 64 mittels des Schwingspulenmotors 63 gesteuert. Die Mikrobewegung der Kopfvorrichtung 19a wird durch das Antreiben des Gleiters 19 gesteuert, der sich an der Spitze der Kopfbaugruppe 65 befindet.
(Tintenstrahldrucker-Vorrichtung)
9 veranschaulicht eine Tintenstrahldrucker-Vorrichtung 800. Die Tintenstrahldrucker-Vorrichtung 800 weist einen Druckkopf 70, einen Hauptkörper 71, einen Schlitten 72, und einen Kopfantriebsmechanismus 73 auf. Der Druckkopf 70 in 9 hat den piezoelektrischen Aktuator 300 in 3.
Die Tintenstrahldruckervorrichtung 800 weist Tintenpatronen auf, insgesamt mit 4 Farben, also Gelb, Magenta, Cyan und Schwarz. Mittels des Tintenstrahldruckers 800 ist ein Vollfarbendruck möglich. Eine Steuerplatine zur ausschließlichen Verwendung und dergleichen sind innerhalb der Druckervorrichtung 800 verbaut. Die Steuerplatine und dergleichen steuern den Ausstoßzeitpunkt für Tinte durch den Druckkopf 70 und das Rastern des Kopfantriebsmechanismus 73. Die Schlitten 72 ist an der Hinterseite des Hauptkörpers 71 vorgesehen, und eine automatische Blattzufuhr (automatischer, kontinuierlicher Blattzufuhrmechanismus) 76 ist auf der einen Endseite des Schlittens 72 angeordnet. Die automatische Blattzufuhr 76 sendet Aufzeichnungspapier 75 automatisch aus, und liefert das Aufzeichnungspapier 75 aus einer Ausgabeöffnung 74 an der Vorderseite.
Obgleich bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung vorstehend beschrieben wurden, ist die vorliegende Erfindung nicht notwendigerweise auf die oben genannten Ausführungsformen beschränkt. Verschiedene Modifikationen der vorliegenden Erfindung sind möglich, und die Modifikationen sind ebenfalls in der vorliegenden Erfindung enthalten, so lange die Modifikationen nicht von den Aufgaben der vorliegenden Erfindung abweichen.
BEISPIELE
Obgleich die vorliegende Erfindung anhand von Beispielen nachfolgend noch spezifischer beschrieben werden wird, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Beispiele beschränkt.
( Beispiel 1)
Eine erste Elektrodenschicht 3, die aus Platin (Pt) besteht, wurde auf der Oberfläche eines Siliziumsubstrats (ungeschnittenes Substrat 1) in einer Vakuumkammer gebildet. Die Ebenenrichtung der Oberfläche des Siliziumsubstrats, auf dem die erste Elektrodenschicht 3 gebildet wurde, war (100). Die Dicke des Siliziumsubstrats war 400 µm. Die erste Elektrodenschicht 3 wurde mittels eines Sputter-Verfahrens gebildet. Die Temperatur des Siliziumsubstrats in dem Prozess der Bildung der ersten Elektrodenschicht 3 wurde bei 400 °C gehalten. Die Dicke der ersten Elektrodenschicht 3 wurde auf 200 nm eingestellt.
Eine erste Zwischenschicht 4 einschließlich K, Na, Nb und O wurde auf der Oberfläche der ersten Elektrodenschicht 3 in einer Vakuumkammer gebildet. Die erste Zwischenschicht 4 wurde mittels eines Sputter-Verfahrens gebildet. Die Temperatur des Siliziumsubstrats in dem Prozess der Bildung der ersten Zwischenschicht 4 wurde bei 550 °C gehalten. Ein Mischgas aus Ar und O₂ wurde als Gashülle in der Vakuumkammer verwendet. Die Konzentration von O₂ in dem Mischgas betrug 5 Volumenprozent auf Grundlage des Gesamtvolumens des Mischgases. Der Gasdruck des Mischgases wurde bei 0,2 Pa gehalten. (K_0.5Na_0.5)NbO₃ wurde als Sputter-Target verwendet. Die Größe des Sputter-Targets war φ 150 mm. Eine Hochfrequenz-Stromquelle wurde als versorgende Stromquelle zum Sputtern verwendet. Die angelegte Leistung wurde auf 800 W eingestellt. Die Dicke der ersten Zwischenschicht 4 wurde auf 50 nm eingestellt.
Eine zweite Zwischenschicht 5, die aus SrRuO₃ besteht, wurde auf der Oberfläche der ersten Zwischenschicht 4 in einer Vakuumkammer gebildet. Die zweite Zwischenschicht 5 wurde mittels eines Sputter-Verfahrens gebildet. Die Temperatur des Siliziumsubstrats in dem Prozess der Bildung der zweiten Zwischenschicht 5 wurde bei 600 °C gehalten. Ein Mischgas aus Ar und O₂ wurde als Gashülle in der Vakuumkammer verwendet. Die Konzentration von O₂ in dem Mischgas betrug 2,5 Volumenprozent auf Grundlage des Gesamtvolumens des Mischgases. Der Gasdruck des Mischgases wurde bei 0,2 Pa gehalten. Die Größe des Sputter-Targets war φ 150 mm. Eine Hochfrequenz-Stromquelle wurde als versorgende Stromquelle zum Sputtern verwendet. Die angelegte Leistung wurde auf 150 W eingestellt. Die Dicke der zweiten Zwischenschicht 5 wurde auf 15 nm eingestellt.
Ein piezoelektrischer Dünnfilm 6 bestehend aus (K,Na)NbO₃ wurde auf der Oberfläche der zweiten Zwischenschicht 5 in einer Vakuumkammer gebildet. Der piezoelektrische Dünnfilm 6 wurde durch ein Sputterverfahren gebildet. Die Temperatur des Siliziumsubstrats in dem Prozess der Bildung des piezoelektrischen Dünnfilms 6 wurde bei 550 °C gehalten. Ein Mischgas aus Ar und O₂ wurde als Gashülle in der Vakuumkammer verwendet. Die Konzentration von O₂ in dem Mischgas betrug 5 Volumenprozent auf Grundlage des Gesamtvolumens des Mischgases. (K_0.5Na_0.5)NbO₃ wurde als Sputter-Target verwendet. Die Größe des Sputter-Targets war φ 150 mm. Eine Hochfrequenz-Stromquelle wurde als versorgende Stromquelle zum Sputtern verwendet. Die angelegte Leistung wurde auf 800 W eingestellt. Die Dicke des piezoelektrischen Dünnfilms 6 wurde auf 2 µm eingestellt. Ein piezoelektrisches Dünnfilmsubstrat 111 in Beispiel 1 wurde durch das obige Verfahren erhalten.
Eine zweite Elektrodenschicht 7 bestehend aus Platin wurde auf der Oberfläche des piezoelektrischen Dünnfilms 6, der in dem piezoelektrischen Dünnfilmsubstrat 111 enthalten ist, in einer Vakuumkammer gebildet. Die zweite Elektrodenschicht 7 wurde mittels eines Sputterverfahrens gebildet. Die Temperatur in der Vakuumkammer wurde bei Raumtemperatur gehalten. Die Dicke der zweiten Elektrodenschicht 7 wurde auf 200 nm eingestellt.
Die Strukturierung der zweiten Elektrodenschicht 7, des piezoelektrischen Dünnfilms 6, der zweiten Zwischenschicht 5, der ersten Zwischenschicht 4, und der ersten Elektrodenschicht 3 wurde mittels Fotolithografie, Trockenätzen, und Nassätzen durchgeführt. Dann wurde das Siliziumsubstrat geschnitten. Eine piezoelektrische Dünnfilmvorrichtung 111 in Beispiel 1 wurde durch das obige Verfahren erhalten. Die Größe des bewegbaren Abschnitts der piezoelektrischen Dünnfilmvorrichtung 112 in Beispiel 1 betrug 15 mm × 3 mm.
[Messung des linearen Ausdehnungskoeffizienten]
Jede der Proben zur Messung der linearen Ausdehnungskoeffizienten wurde durch das folgende Verfahren hergestellt, und die jeweiligen linearen Ausdehnungskoeffizienten der ersten Elektrodenschicht 3, der zweiten Zwischenschicht 5, und des piezoelektrischen Dünnfilms 6 in Beispiel 1 wurden separat gemessen.
Eine erste Elektrodenschicht 3 wurde unmittelbar auf der Oberfläche eines Siliziumsubstrats durch das gleiche Verfahren wie oben gebildet. Die Strukturierung der ersten Elektrodenschicht 3 wurde durch das gleiche Verfahren wie oben durchgeführt. Das Siliziumsubstrat wurde geschnitten, um Proben zu erhalten. Die Größen der Proben betrug 15 mm × 3mm. Der lineare Ausdehnungskoeffizient der ersten Elektrodenschicht 3 wurde durch ein Röntgenstrahl-Reflexionsverfahren unter Verwendung dieser Probe gemessen. Der lineare Ausdehnungskoeffizient der ersten Elektrodenschicht 3 in Beispiel 1 war 8,8 × 10^-6 (1/K).
Eine zweite Zwischenschicht 5 wurde unmittelbar auf der Oberfläche des Siliziumsubstrats durch das gleiche Verfahren wie oben gebildet. Die Strukturierung der zweiten Zwischenschicht 5 wurde durch das gleiche Verfahren wie oben durchgeführt. Das Siliziumsubstrat wurde geschnitten, um Proben zu erhalten. Die Größen der Proben betrug 15 mm × 3 mm. Der lineare Ausdehnungskoeffizient der zweiten Zwischenschicht 5 wurde durch ein Röntgenstrahl-Reflexionsverfahren unter Verwendung dieser Probe gemessen. Der lineare Ausdehnungskoeffizient der zweiten Zwischenschicht 5 in Beispiel 1 ist in Tabelle 1 dargestellt.
Ein piezoelektrischer Dünnfilm 6 wurde unmittelbar auf der Oberfläche eines Siliziumsubstrats durch das gleiche Verfahren wie oben gebildet. Die Strukturierung des piezoelektrischen Dünnfilms 6 wurde durch das gleiche Verfahren wie oben durchgeführt. Das Siliziumsubstrat wurde geschnitten, um Proben zu erhalten. Die Größen der Proben betrugen 15 mm × 3 mm. Der lineare Ausdehnungskoeffizient des piezoelektrischen Dünnfilms 6 wurde durch ein Röntgenstrahl-Reflexionsverfahren unter Verwendung dieser Probe gemessen. Der lineare Ausdehnungskoeffizient des piezoelektrischen Dünnfilms 6 in Beispiel 1 betrug 8,0 × 10^-6 (1/K).
[ Messung der Verlagerungsmenge ]
Die Verlagerungsmenge Dis_25°C (Einheit nm) bei 25°C der piezoelektrischen Dünnfilmvorrichtung 112 in Beispiel 1 wurde durch das folgende Verfahren gemessen. Wie in 10 veranschaulicht, wenn ein Ende der piezoelektrischen Dünnfilmvorrichtung 112 durch eine Klemme 80 fixiert ist und Spannung zwischen der ersten Elektrodenschicht 3 und der zweiten Elektrodenschicht 7 angelegt wird, bezeichnet eine Verlagerungsmenge den Abstand (Verlagerungsmenge Dis), um den sich die Spitze einer nicht fixierten Seite der piezoelektrischen Dünnfilmvorrichtung 112 in einer Dickenrichtung (Stapelrichtung, Z-Richtung) der piezoelektrischen Dünnfilmvorrichtung 112 bei der Verformung der piezoelektrischen Dünnfilmvorrichtung 112 bewegt. Die Frequenz der Wechselspannung, die zwischen der ersten Elektrodenschicht 3 und der zweiten Elektrodenschicht 7 angelegt wurde, betrug 10 Hz. Die Wechselspannung betrug 1,5 V +/- 1,5 V, und hatte eine Sinuswellenform. Während die Wechselspannung angelegt wurde, wurde die Temperatur der piezoelektrischen Dünnfilmvorrichtung 112 bei 25 °C gehalten. Die Dis_25°C in Beispiel 1 wurde mittels eines Doppler-Vibrometer und eines Oszilloskops gemessen. Die Dis_25°C in Beispiel 1 ist in Tabelle 1 dargestellt.
Die Verlagerungseigenschaft der piezoelektrischen Dünnfilmvorrichtung 112 in Beispiel 1 wurde mittels des folgenden Standards bewertet. Die Bewertung der Verlagerungseigenschaft in Beispiel 1 ist in Tabelle 1 dargestellt. Wenn die Verlagerungsmenge 350 nm oder mehr beträgt, wird angenommen, dass die Verlagerungsmenge praktisch ausreichend ist, jedoch wird eine größere Verlagerungsmenge bevorzugt.

A: Dis_25°C ist 550 nm oder mehr.
B: Dis_25°C ist 450 nm oder mehr und weniger als 550 nm.
C: Dis_25°C ist 350 nm oder mehr und weniger als 450 nm.

[ Berechnung der Änderungsrate der Verlagerungsmenge ]
Die Änderungsmenge ΔDis (Einheit: %) der Verlagerungsmenge in Beispiel 1 wurde durch das folgende Verfahren berechnet. Die Temperatur der piezoelektrischen Dünnfilmvorrichtung 112 in Beispiel 1 wurde in dem Bereich von 25 bis 120 °C verändert, und die Verlagerungsmengen der piezoelektrischen Dünnfilmvorrichtung 112 bei jeweiligen Temperaturen wurden durch das gleiche Verfahren wie dem Messverfahren von Dis_25°C in Beispiel 1 gemessen. Das Maximum der Mengen Dis_Max (Einheit: nm) an Verlagerung der piezoelektrischen Dünnfilmvorrichtung 112 bei 25 bis 120 °C wurde gemessen. ΔDis in Beispiel 1 wurde auf Grundlage des Ausdrucks B berechnet. Das ΔD in Beispiel 1 ist in Tabelle 1 dargestellt. $Δ Dis = ({Dis}_{Max} - {Dis}_{25 ° C}) {/Dis}_{25 ° C} \times 100$
Die Temperatureigenschaft der piezoelektrischen Dünnfilmvorrichtung 112 in Beispiel 1 wurden durch den folgenden Standard gemessen. Die Bewertung der Temperatureigenschaft in Beispiel 1 ist in Tabelle 1 dargestellt.

A: ΔDis ist 20% oder weniger.
B: ΔDis ist mehr als 20 %.

(Beispiele 2 bis 12)
In dem Prozess der Bildung der zweiten Zwischenschichten 5 in den Beispielen 2 bis 12 wurden Sputter-Targets mit der gleichen Zusammensetzung wie in Tabelle 1 dargestellt anstelle des Sputter-Targets verwendet, das in dem Prozess zur Bildung der zweiten Zwischenschicht 5 in Beispiel 1 verwendet wird. Folglich wurden in den Beispielen 2 bis 12 die zweiten Zwischenschichten 5 mit der gleichen Zusammensetzung wie den in 1 dargestellten Sputter-Targets gebildet. Die piezoelektrischen Dünnfilmvorrichtungen 112 in den Beispielen 2 bis 12 wurden jeweils durch das gleiche Verfahren wie in Beispiel 1 abgesehen von dem obigen Punkt hergestellt.
Die linearen Ausdehnungskoeffizienten der jeweiligen zweiten Zwischenschichten 5 in den Beispielen 2 bis 12 wurden durch das gleiche Verfahren wie Beispiel 1 gemessen. Die linearen Ausdehnungskoeffizienten der jeweiligen zweiten Zwischenschichten 5 in den Beispielen 2 bis 12 sind in Tabelle 1 dargestellt. Da die jeweiligen ersten Elektrodenschichten 3 in den Beispielen 2 bis 12 die gleichen sind wie die erste Elektrodenschicht 3 in Beispiel 1, sind die linearen Ausdehnungskoeffizienten der jeweiligen ersten Elektrodenschichten 3 in den Beispielen 2 bis 12 gleich dem linearen Ausdehnungskoeffizienten der ersten Elektrodenschicht 3 in Beispiel 1. Da die piezoelektrischen Dünnfilme 6 in den Beispielen 2 bis 12 die gleichen sind wie der piezoelektrische Dünnfilm 6 in Beispiel 1 sind die linearen Ausdehnungskoeffizienten der piezoelektrischen Dünnfilme 6 in den Beispielen 2 bis 12 die gleichen wie der lineare Ausdehnungskoeffizient des piezoelektrischen Dünnfilms 6 in Beispiel 1.
Die Messung der jeweiligen Verlagerungsmengen und die Bewertung der jeweiligen Verlagerungseigenschaften für die Beispiele 2 bis 12 wurden durch das gleiche Verfahren wie in Beispiel 1 durchgeführt. Die jeweiligen Dis_25°C und die Bewertung der jeweiligen Verlagerungseigenschaften in den Beispielen 2 bis 12 sind in Tabelle 1 veranschaulicht.
Die Berechnung der Änderungsraten der jeweiligen Verlagerungsmengen und die Bewertung der jeweiligen Temperatureigenschaften für die Beispiele 2 bis 12 wurden durch das gleiche Verfahren wie in Beispiel 1 durchgeführt. Die jeweiligen Dis_25°C und die Bewertung der jeweiligen Temperatureigenschaften für die Beispiele 2 bis 12 sind in Tabelle 1 dargestellt.
( Vergleichsbeispiel 1)
In Vergleichsbeispiel 1 wurden weder eine erste Zwischenschicht 4 noch eine zweite Zwischenschicht 5 gebildet. Mit anderen Worten wurde in Vergleichsbeispiel 1 ein piezoelektrischer Dünnfilm 6 unmittelbar auf der Oberfläche der ersten Elektrodenschicht 3 ausgebildet. Eine piezoelektrische Dünnfilmvorrichtunge in Vergleichsbeispiel 1 wurde durch das gleiche Verfahren hergestellt wie Beispiel 1, abgesehen von dem obigen Punkt.
Da die erste Elektrodenschicht 3 in Vergleichsbeispiel 1 die gleiche ist wie die erste Elektrodenschicht 3 in Beispiel 1, ist der lineare Ausdehnungskoeffizient der ersten Elektrodenschicht 3 in Vergleichsbeispiel 1 gleich dem linearen Ausdehnungskoeffizienten der ersten Elektrodenschicht 3 in Beispiel 1. Da der piezoelektrische Dünnfilm 6 in Vergleichsbeispiel 1 der gleiche wie der piezoelektrische Dünnfilm 6 in Beispiel 1 ist, ist der lineare Ausdehnungskoeffizient des piezoelektrischen Dünnfilms 6 in Vergleichsbeispiel 1 der gleiche wie der lineare Ausdehnungskoeffizient des piezoelektrischen Dünnfilms 6 in Beispiel 1.
Die Messung einer Verlagerungsmenge und die Bewertung der Verlagerungseigenschaft für Vergleichsbeispiel 1 wurden durch das gleiche Verfahren durchgeführt wie Beispiel 1. Dis_25°C und die Bewertung der Verlagerungseigenschaft in Vergleichsbeispiel 1 sind in Tabelle 1 dargestellt.
Die Berechnung der Änderungsrate und der Verlagerungsmenge und die Bewertung einer Temperatureigenschaft für Vergleichsbeispiel 1 wurden durch das gleiche Verfahren durchgeführt wie Beispiel 1. ΔDis und die Bewertung der Temperatureigenschaft in Vergleichsbeispiel 1 sind in Tabelle 1 dargestellt.
( Vergleichsbeispiel 2 )
Eine erste Zwischenschicht 4 wurde in Vergleichsbeispiel 2 nicht gebildet. Mit anderen Worten wurde in Vergleichsbeispiel 2 eine zweite Zwischenschicht 5 unmittelbar auf der Oberfläche einer ersten Elektrodenschicht 3 gebildet. Eine piezoelektrische Dünnfilmvorrichtung in Vergleichsbeispiel 2 wurde durch das gleiche Verfahren wie Beispiel hergestellt, abgesehen von dem obigen Punkt.
Der lineare Ausdehnungskoeffizient der zweiten Zwischenschicht 5 in Vergleichsbeispiel 2 wurde durch das gleiche Verfahren gemessen wie in Beispiel 1. Der lineare Ausdehnungskoeffizient der zweiten Zwischenschicht 5 in Vergleichsbeispiel 2 ist in Tabelle 1 dargestellt. Da die erste Elektrodenschicht 3 in Vergleichsbeispiel 2 die gleiche ist wie die erste Elektrodenschicht 3 in Beispiel 1, ist der lineare Ausdehnungskoeffizient der ersten Elektrodenschicht 3 in Vergleichsbeispiel 2 gleich dem linearen Ausdehnungskoeffizienten der ersten Elektrodenschicht 3 in Beispiel 1. Da der piezoelektrische Dünnfilm 6 in Vergleichsbeispiel 2 der gleiche ist wie der piezoelektrische Dünnfilm 6 in Beispiel 1, ist der lineare Ausdehnungskoeffizient des piezoelektrischen Dünnfilms 6 in Vergleichsbeispiel 2 gleich dem der linearen Ausdehnungskoeffizienten des piezoelektrischen Dünnfilms 6 in Beispiel 1.
Die Messung einer Verlagerungsmenge und die Bewertung einer Verlagerungseigenschaft für Vergleichsbeispiel 2 wurden durch das gleiche Verfahren wie in Beispiel 1 durchgeführt. Dis_25°C und die Bewertung der Verlagerungseigenschaften in dem Vergleichsbeispiel 2 sind in Tabelle 1 dargestellt.

Die Berechnung der Änderungsrate der Verlagerungsmenge und die Bewertung einer Temperatureigenschaft für Vergleichsbeispiel 2 wurden durch das gleiche Verfahren durchgeführt wie in Beispiel 1. ΔDis und die Bewertung der Temperatureigenschaft in Vergleichsbeispiel 2 sind in Tabelle 1 dargestellt. Tabelle 1

Tabelle 1	Erste Zwischenschicht	Zweite Zwischenschicht		Verlagerungsmenge	Verlagerungseigenschaft	Änderungsrate von Verlagerungsmenge	Temperatureigenschaft
	Sputter-Ziel	Sputter-Ziel	Linearer AusdehnungsKoeffizient (× 10^-6/K)	Verlagerungsmenge		Änderungsrate von Verlagerungsmenge
	Sputter-Ziel	Sputter-Ziel	Linearer AusdehnungsKoeffizient (× 10^-6/K)	Dis_25°C(nm)		ΔDis (%)
Beispiel 1	(K_0.5Na_0.5)NbO₃	SrRuO₃	10,3	560	A	12	A
Beispiel 2	(K_0.5Na_0.5)NbO₃	SrTiO₃	11,1	525	B	13	A
Beispiel 3	(K_0.5Na_0.5)NbO₃	LaNiO₃	9,7	561	A	12	A
Beispiel 4	(K_0.5Na_0.5)NbO₃	CaRuO₃	10,1	556	A	12	A
Beispiel 5	(K_0.5Na_0.5)NbO₃	BaRuO₃	9,8	558	A	13	A
Beispiel 6	(K_0.5Na_0.5)NbO₃	La_0.5Sr_0.5CoO₃	18,0	485	B	17	A
Beispiel 7	(K_0.5Na_0.5)NbO₃	La₄BaCu₅O₁₃	17,8	485	B	17	A
Beispiel 8	(K_0.5Na_0.5)NbO₃	SrRu_0.95Mn_0.05O 3	12,0	511	B	14	A
Beispiel 9	(K_0.5Na_0.5)NbO₃	YBa₂Cu₃O₇	13,4	492	B	16	A
Beispiel 10	(K_0.5Na_0.5)NbO₃	LaAlO₃	11,6	517	B	14	A
Beispiel 11	(K_0.5Na_0.5)NbO₃	YAlO₃	11,7	518	B	14	A
Beispiel 12	(K_0.5Na_0.5)NbO₃	LaSrMnO₃	11,0	522	B	13	A
Vergleichsbeispiel 1	-	-	-	409	C	28	B
Vergleichsbeispiel 2	-	SrRuO₃	10,3	447	C	18	A

Wie in Tabelle 1 veranschaulicht war die Verlagerungsmenge der piezoelektrischen Dünnfilmvorrichtung in Vergleichsbeispiel 2, welche die zweite Zwischenschicht 5 aufweist, größer als jene der piezoelektrischen Dünnfilmvorrichtung in Vergleichsbeispiel 1, die die erste Zwischenschicht 4 und die zweite Zwischenschicht 5 nicht aufweist. Die Änderungsrate der Verlagerungsmenge in Vergleichsbeispiel 2 war niedriger als die Änderungsrate der Verlagerungsmenge in Vergleichsbeispiel 1. Die Verlagerungsmenge der ersten piezoelektrischen Dünnfilmvorrichtung in Beispiel 1, die die erste Zwischenschicht 4 und die zweite Zwischenschicht 5 aufweist, war größer als jene der piezoelektrischen Dünnfilmvorrichtung in Vergleichsbeispiel 2, welche die erste Zwischenschicht 4 nicht aufweist. Die Änderungsrate der Verlagerungsmenge in Beispiel 1 war niedriger als die Änderungsrate der Verlagerungsmenge in Vergleichsbeispiel 2.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung gehen davon, dass ein Mechanismus, bei dem die Verlagerungsmengen in den Beispielen groß werden und die Änderungsraten der Verlagerungsmengen in den Beispielen abnehmen, wie folgt ist. Da der lineare Ausdehnungskoeffizient der zweiten Zwischenschicht 5 höher ist als die jeweiligen linearen Ausdehnungskoeffizienten der ersten Elektrodenschicht 3 und des piezoelektrischen Dünnfilms 6 entsteht eine Belastung in einer Komprimierungsrichtung in dem piezoelektrischen Dünnfilm 6. Folglich, da die Ausrichtungsachse in einer Dickenrichtung (Z-Richtung) des piezoelektrischen Dünnfilms stabilisiert wird, nimmt die Änderungsrate der Verlagerungsmenge ab, und die Verlagerungsmenge wird ebenfalls groß. Wenn jedoch lediglich die zweiten Zwischenschicht 5 vorhanden ist, ist eine Verbesserung in der Verlagerungsmenge nicht ausreichend. Da die erste Zwischenschicht 4 enthaltend K, Na, und Nb ähnlich dem piezoelektrischen Dünnfilm 6 vorgesehen ist, wird jedoch der Einfluss aufgrund des Unterschieds zwischen der zweiten Zwischenschicht 5 und dem piezoelektrischen Dünnfilm 6 in der Kristallstruktur oder der Kristallausrichtung verringert. Folglich wird die Verlagerungsmenge größer, und die Änderungsrate der Verlagerungsmenge nimmt weiter ab.
Wie in Tabelle 1 veranschaulicht, obgleich die zweite Zwischenschicht 5 in Beispiel 1 in die jeweiligen zweiten Zwischenschichten 5 in den Beispielen 2 bis 12 verändert wurde, waren die piezoelektrischen Dünnfilmvorrichtungen in den Beispielen bezüglich der Verlagerungseigenschaft und der Temperatureigenschaft besser als die piezoelektrischen Dünnfilmvorrichtungen in den Vergleichsbeispielen.
Wie in Tabelle 1 dargestellt, waren die piezoelektrischen Dünnfilmvorrichtungen in den Beispielen 1 bis 12, deren zweite Zwischenschichten 5 aus anorganischen Oxiden bestehen, bezüglich der Verlagerungseigenschaft und der Temperatureigenschaft ausgezeichnet. Die piezoelektrischen Dünnfilmvorrichtungen in den Beispiel 1 und 3 bis 5, deren zweite Zwischenschichten 5 aus SrRuO₃, CaRuO₃, BaRuO₃, oder LaNiO₃ bestehen, waren bezüglich der Verlagerungseigenschaft besser als die piezoelektrischen Dünnfilmvorrichtungen in den Beispielen 2 und 6 bis 12.
[ Industrielle Anwendbarkeit ]
Die vorliegende Erfindung stellt einen piezoelektrischen Dünnfilm-Schichtkörper, dessen Verlagerungsmengen groß sind und nicht dazu neigen, temperaturabhängig zu sein, ein piezoelektrischen Dünnfilmsubstrat, und eine piezoelektrische Dünnfilmvorrichtung sowie einen piezoelektrischen Aktuator, der die piezoelektrische Dünnfilmvorrichtung einsetzt, einen piezoelektrischen Sensor, eine Kopfbaugruppe, eine Kopf-Stapelbaugruppe, ein Festplattenlaufwerk, einen Druckkopf, und eine Tintenstrahldrucker-Vorrichtung bereit.
Bezugszeichenliste

100: piezoelektrischer Dünnfilm-Schichtkörper
101: piezoelektrisches Dünnfilmsubstrat
102, 103: piezoelektrische Dünnfilmvorrichtungen
1: Substrat
2: Isolierungsschicht
3: erste Elektrodenschicht
4, 4a, 4b: erste Zwischenschicht
5, 5a, 5b: zweite Zwischenschicht
6: piezoelektrischer Dünnfilm
7: zweite Elektrodenschicht
200: Kopfbaugruppe
9: Grundplatte
11: Lastausleger
11b: Ansatzende
11c: erster flacher Federabschnitt
11d: zweiter flacher Federabschnitt
11e: Öffnungsabschnitt
llf: Auslegerhauptabschnitt
13: piezoelektrische Dünnfilmvorrichtung
15: flexibles Substrat
17: Biegeelement
19: Gleiter
19a: Kopfvorrichtung
300: piezoelektrischer Aktuator
20: Basis
21: Druckkammer
23: Isolierungsschicht
24: untere Elektrodenschicht (erste Elektrodenschicht)
25: piezoelektrischer Dünnfilm
26: obere Elektrodenschicht (zweite Elektrodenschicht)
27: Düse
28: erste Zwischenschicht
29: zweite Zwischenschicht
400: Gyrosensor
110: Grundabschnitt
120, 130: Arme
30: piezoelektrischer Dünnfilm
31: obere Elektrodenschicht (zweite Elektrodenschicht)
31a, 31b: Treiberelektrodenschichten
31c, 31d: Sensierelektrodenschichten
32: untere Elektrodenschicht (erste Elektrodenschicht)
33: erste Zwischenschicht
34: zweite Zwischenschicht
500: Drucksensor
40: piezoelektrische Dünnfilmvorrichtung
41: Träger
42: Kavität
43: gemeinsame Elektrodenschicht (erste Elektrodenschicht)
44: erste Zwischenschicht
45: zweite Zwischenschicht
46: piezoelektrischer Dünnfilm
47: einzelne Elektrodenschicht (zweite Elektrodenschicht)
48: Stromverstärker
49: Spannungsmessvorrichtung
600: Impulswellensensor
50: piezoelektrische Dünnfilmvorrichtung
51: Träger
52: Isolierungsschicht
53: gemeinsame Elektrodenschicht (erste Elektrodenschicht)
54: erste Zwischenschicht
55: zweite Zwischenschicht
56: piezoelektrischer Dünnfilm
57: einzelne Elektrodenschicht (zweite Elektrodenschicht)
58: Spannungsmessvorrichtung
700: Festplattenlaufwerk
60: Gehäuse
61: Festplatte
62: Kopfstapelbaugruppe
63: Schwingspulenmotor
64: Aktuator-Arm
65: Kopfbaugruppe
800: Tintenstrahldrucker-Vorrichtung
70: Druckkopf
71: Hauptkörper
72: Schlitten
73: Kopfantriebsmechanismus
74: Ausgabeöffnung
75: Aufzeichnungspapier
76: automatische Blattzufuhr (automatischer Endlospapierzufuhrmechanismus)
111: piezoelektrisches Dünnfilmsubstrat
112: piezoelektrische Dünnfilmvorrichtung
80: Klemme

Claims

Piezoelektrischer Dünnfilm-Schichtkörper, aufweisend: eine erste Elektrodenschicht; eine erste Zwischenschicht, die auf der ersten Elektrodenschicht gestapelt ist; eine zweite Zwischenschicht, die auf der ersten Zwischenschicht gestapelt ist; und einen piezoelektrischen Dünnfilm, der auf der zweiten Zwischenschicht gestapelt ist, wobei die erste Zwischenschicht K, Na und Nb beinhaltet, die zweite Zwischenschicht eine Schicht ist, die eine Belastung in einer Komprimierungsrichtung in dem piezoelektrischen Dünnfilm bewirkt, und der piezoelektrische Dünnfilm (K,Na)NbO₃ beinhaltet, wobei der lineare Ausdehnungskoeffizient der zweiten Zwischenschicht höher ist als der lineare Ausdehnungskoeffizient der ersten Elektrodenschicht und der lineare Ausdehnungskoeffizient des piezoelektrischen Dünnfilms.
Piezoelektrischer Dünnfilm-Schichtkörper nach Anspruch 1, wobei die zweite Zwischenschicht ein anorganisches Oxid beinhaltet.
Piezoelektrischer Dünnfilm-Schichtkörper nach Anspruch 1, wobei die zweite Zwischenschicht ein anorganisches, Perowskit-Typ Oxid beinhaltet.
Piezoelektrischer Dünnfilm-Schichtkörper nach Anspruch 1, wobei die zweite Zwischenschicht zumindest ein anorganisches Perowskit-Typ Oxid ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus SrRuO₃, CaRuO₃, BaRuO₃, und LaNiO₃ beinhaltet.
Piezoelektrischer Dünnfilm-Schichtkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der lineare Ausdehnungskoeffizient der zweiten Zwischenschicht um 0,1 × 10^-6 (1/K) oder mehr höher ist als der größere Wert des linearen Ausdehnungskoeffizienten der ersten Elektrodenschicht und der lineare Ausdehnungskoeffizient des piezoelektrischen Dünnfilms.
Piezoelektrischer Dünnfilm-Schichtkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der lineare Ausdehnungskoeffizient der zweiten Zwischenschicht 8,0 × 10^-6 bis 20,0 × 10^-6 (1/K) beträgt, der lineare Ausdehnungskoeffizient der ersten Elektrodenschicht 3,0 × 10^-6 bis 15,0 × 10^-6 (1/K) beträgt und der lineare Ausdehnungskoeffizient des piezoelektrischen Dünnfilms 3,0 × 10^-6 bis 11,0 × 10^-6 (1/K) beträgt.
Piezoelektrischer Dünnfilm-Schichtkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Dicke der zweiten Zwischenschicht 5 bis 100 nm beträgt.
Piezoelektrischer Dünnfilm-Schichtkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Dicke der ersten Zwischenschicht 3 bis 100 nm beträgt.
Piezoelektrisches Dünnfilm-Substrat, aufweisend: den piezoelektrischen Dünnfilm-Schichtkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 8; und ein Substrat, wobei sich die erste Elektrodenschicht zwischen dem Substrat und der ersten Zwischenschicht befindet.
Piezoelektrische Dünnfilm-Vorrichtung, welche das piezoelektrische Dünnfilmsubstrat nach Anspruch 9 und eine zweite Elektrodenschicht aufweist, wobei die erste Zwischenschicht, die zweite Zwischenschicht, und der piezoelektrische Dünnfilm sich zwischen der ersten Elektrodenschicht und der zweiten Elektrodenschicht befinden und die zweite Elektrodenschicht auf der Oberfläche des piezoelektrischen Dünnfilms gestapelt ist.
Piezoelektrische Dünnfilm-Vorrichtung, welche das piezoelektrische Dünnfilmsubstrat nach Anspruch 9 aufweist, und eine verschiedene zweite Zwischenschicht aufweist, welche von der zweiten Zwischenschicht verschieden ist, die im piezoelektrischen Dünnfilm-Schichtkörper enthalten ist, und eine verschiedene erste Zwischenschicht aufweist, welche von der ersten Zwischenschicht verschieden ist, die sich die im piezoelektrischen Dünnfilm-Schichtkörper enthalten ist, und eine zweite Elektrode aufweist, wobei die verschiedene zweite Zwischenschicht auf der Oberfläche des piezoelektrischen Dünnfilms gestapelt ist, und die verschiedene erste Zwischenschicht auf der Oberfläche der verschiedenen zweiten Zwischenschicht gestapelt ist, und die zweite Elektrodenschicht auf der Oberfläche der verschiedenen ersten Zwischenschicht gestapelt ist.
Piezoelektrische Dünnfilm-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 oder 11, wobei eine Spannung zwischen der ersten Elektrodenschicht und der zweiten Elektrodenschicht anliegt.
Piezoelektrische Dünnfilm-Vorrichtung, aufweisend: den piezoelektrischen Dünnfilm-Schichtkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 8; und eine zweite Elektrodenschicht, wobei sich die erste Zwischenschicht, die zweite Zwischenschicht, und der piezoelektrische Dünnfilm zwischen der ersten Elektrodenschicht und der zweiten Elektrodenschicht befinden.
Piezoelektrischer Aktuator, aufweisend: die piezoelektrische Dünnfilmvorrichtung nach Anspruch 13.
Piezoelektrischer Sensor, aufweisend: die piezoelektrische Dünnfilmvorrichtung nach Anspruch 13.
Kopfbaugruppe, aufweisend: den piezoelektrischen Aktuator nach Anspruch 14.
Kopf-Stapelbaugruppe, aufweisend: die Kopfbaugruppe nach Anspruch 16.
Festplattenlaufwerk, aufweisend: die Kopf-Stapelbaugruppe nach Anspruch 17.
Druckkopf, aufweisend: den piezoelektrischen Aktuator nach Anspruch 14.
Tintenstrahl-Druckervorrichtung, aufweisend: den Druckkopf nach Anspruch 19.