DE112013003809B4 - Piezoelektrische Vorrichtung, Piezoelektrisches Stellglied, Festplattenlaufwerk, Tintenstrahldrucker-Einrichtung und Piezoelektrischer Sensor - Google Patents

Piezoelektrische Vorrichtung, Piezoelektrisches Stellglied, Festplattenlaufwerk, Tintenstrahldrucker-Einrichtung und Piezoelektrischer Sensor Download PDF

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Abstract

Piezoelektrische Vorrichtung (100; 100'; 101; 101'), welche umfasst:- eine erste Elektrodenschicht (8),- eine piezoelektrische Schicht (10), welche auf der ersten Elektrodenschicht (8) bereitgestellt ist, wobei die piezoelektrische Schicht (10) PZT (Blei-Zirkonat-Titanat), KNN (Kalium-Natrium-Niobat), BT (Barium-Titanat), LN (Lithium-Niobat), BNT (Bismut-Natrium-Titanat), ZnO (Zinkoxid) oder AIN (Aluminiumnitrid) umfasst;-eine zweite Elektrodenschicht (12), welche auf der piezoelektrischen Schicht (10) bereitgestellt ist, wobei die zweite Elektrodenschicht (12) Palladium (Pd), Platin (Pt), Rhodium (Rh), Gold (Au), Ruthenium (Ru), Iridium (Ir), Molybdän (Mo), Titan (Ti) oder Tantal (Ta) umfasst; und- eine zweite Belastungssteuerungsschicht (14), welche auf der zweiten Elektrodenschicht (12) bereitgestellt ist,wobei die zweite Belastungssteuerungsschicht (14)oanorganische Materialen, ausgewählt aus Pd, Co, Ni, Au, Cu, Ag und Ti, umfasst;oLegierungen aus Elementen, ausgewählt aus Ni, Fe, Co, Cr, Al und Mg, umfasst; odero anorganische Oxide, ausgewählt aus NbO, YO, TiO, MgO, BaO, CaO und SrO, umfasst, wobei die zweite Belastungssteuerungsschicht (14) im direkten Kontakt mit der zweiten Elektrodenschicht (12) steht, undwobei ein linearer Ausdehnungskoeffizient von der zweiten Belastungssteuerungsschicht (14) größer als lineare Ausdehnungskoeffizienten von der zweiten Elektrodenschicht (12) und der piezoelektrischen Schicht (10) ist,wobei eine Oberseite der zweiten Belastungssteuerungsschicht (14) freiliegt.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine piezoelektrische Vorrichtung, welche ein dünnschichtiges, piezoelektrisches Material verwendet; und auf ein piezoelektrisches Stellglied, ein Festplattenlaufwerk, eine Tintenstrahldrucker-Einrichtung und einen piezoelektrischen Sensor, welche die piezoelektrische Vorrichtung aufweisen.
  • Stand der Technik
  • In der jüngsten Zeit hat sich die praktische Anwendung von piezoelektrischen Vorrichtungen, welche dünnschichtige, piezoelektrische Materialien anstelle von piezoelektrischen Vollmaterialien verwenden, verbreitet. Beispiele einer solchen Anwendung umfassen Kreiselsensoren, Stoßsensoren, Mikrofone, usw., welche vom piezoelektrischen Effekt Gebrauch machen, um eine Kraft, welche auf eine piezoelektrische Schicht angelegt wird, in eine Spannung umzuwandeln, oder Stellglieder, Tintenstrahlköpfe, Lautsprecher, Summer, Resonatoren, usw., welche vom inversen piezoelektrischen Effekt Gebrauch machen, bei welchem eine piezoelektrische Schicht beim Anlegen einer Spannung verformt wird.
  • Durch Reduktion der Dicke des piezoelektrischen Materials wird eine Reduktion des Maßstabs der piezoelektrischen Vorrichtung ermöglicht, um die Anwendungsgebiete auszuweiten. Da eine hohe Anzahl von piezoelektrischen Vorrichtungen zusammen auf einem Substrat hergestellt werden können, muss die Massenproduktivität zunehmen. Ferner gibt es viele Vorteile hinsichtlich der Leistung, beispielsweise eine Verbesserung in der Empfindlichkeit, wenn die piezoelektrische Schicht in einem Sensor verwendet wird. Jedoch rufen eine externe Belastung von weiteren Schichten auf die piezoelektrische Schicht und eine interne Belastung der piezoelektrischen Schicht selber einen vergrößerten Einfluss auf die piezoelektrischen Eigenschaften hervor als im Falle der Vollmaterialien, und die piezoelektrisch Dünnschicht erfordert aus diesem Grund eine Belastungssteuerungstechnologie (engl.: stress control technology), welche sich von jener der Vollmaterialien unterscheidet. Daher wird ein Verfahren zur Steuerung der piezoelektrischen Eigenschaften mit einer Fokussierung auf die Steuerung einer Wärmebelastung, welche an Schnittstellen der piezoelektrischen Schicht angelegt wird, zu einem wichtigen Faktor beim Entwurf der piezoelektrischen Vorrichtung.
  • Zitierungsliste
  • Patentliteratur
    • Patentliteratur 1: JP 2003 - 176 176 A
    • Patentliteratur 2: JP 2006 - 188 414 A
    • Patentliteratur 3: JP H11- 97 755 A
    • Patentliteratur 4: JP 2006 - 100 622 A
    • Patentliteratur 5: JP 2009 - 94 449 A
    • Patentliteratur 6: JP H11- 97 636 A
    • Patentliteratur 7: US 2003 / 0 189 241 A1
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Technisches Problem
  • Einer der wichtigen Faktoren bei den piezoelektrischen Eigenschaften ist das elektrische Koerzitivfeld Ec. Das elektrische Koerzitivfeld Ec ist die Größe eines elektrischen Feldes an Umkehrpunkten einer spontanen Polarisation, und die Polarisationsrichtung beginnt sich umzukehren sobald ein elektrisches Feld über diesem elektrischen Koerzitivfeld an das piezoelektrische Material angelegt wird. 1 zeigt eine Hysterese-Kurve der Polarisation P - elektrisches Feld E, einer typischen piezoelektrischen Vorrichtung und Positionen des elektrischen Koerzitivfeldes Ec. In dem Fall, bei welchem eine Vorrichtung von dem inversen piezoelektrischen Effekt Gebrauch macht, d. h. Verformung der piezoelektrischen Schicht beim Anlegen einer Spannung, wird ein hoher Versatz (engl.: displacement) in der gleichen Richtung wie die Polarisationsrichtung erzielt.
  • 2 zeigt eine Beziehung zwischen einer Dehnung x und dem elektrischen Feld E von einer typischen piezoelektrischen Vorrichtung (welche als Schmetterlings-Kurve bezeichnet wird). Anhand von 2 ist zu erkennen, dass sich die Dehnungsrichtung an Punkten des elektrischen Koerzitivfeldes Ec umkehrt. Dies bedeutet, dass, sogar wenn das elektrische Feld E erhöht wird, um eine hohe Dehnung x zu erlangen, sich die Polarisationsrichtung gerade über dem elektrischen Koerzitivfeld Ec umkehren wird, so dass das Erreichen der Dehnung x in einer gewünschten Richtung in einem Misserfolg resultiert. Daher ist eine piezoelektrische Vorrichtung mit einem großen elektrischen Koerzitivfeld Ec erwünscht, um eine große Dehnung x zu erlangen.
  • Eine der Techniken zum Erhöhen des elektrischen Koerzitivfeldes betrifft eine Änderung der Zusammensetzung von der piezoelektrischen Schicht (Patentliteratur 1 und 2), wobei sich jedoch sogar in dem Fall, bei welchem das piezoelektrische Material die gleiche Zusammensetzung hat, wenn es zu einer dünnen Schicht ausgebildet wird, wie zuvor beschrieben, das elektrische Koerzitivfeld aufgrund der externen Belastung aufgrund des Schichtaufbaus von der Vorrichtung, der internen Belastung aufgrund von Ablagerungszuständen, und Faktoren, wie beispielsweise der Kristallinität und der Orientierung der piezoelektrischen Schicht, wesentlich ändert und dessen Steuerung schwierig wird. Wenn das elektrische Koerzitivfeld durch die Änderung der Zusammensetzung der piezoelektrischen Schicht selbst erhöht wird, neigen die piezoelektrischen Konstanten von der piezoelektrischen Schicht dazu abzunehmen, und es ist somit schwierig, einen gewünschten Versatz zu erlangen.
  • Es gibt eine weitere Technologie zur effizienten Steuerung der piezoelektrischen Schicht mit einem kleinen elektrischen Koerzitivfeld (Patentliteratur 3), die allerdings eine vorgehende Messung von genauen Werten des elektrischen Koerzitivfeldes erfordert, wodurch eine Steuerschaltung kompliziert wird und die Kosten der Vorrichtung erhöht werden.
  • Patentliteratur 4 offenbart die piezoelektrische Vorrichtung mit einem Aufbau, bei welchem eine Zwischenschicht mit einem größeren linearen Ausdehnungskoeffizienten als jener von der piezoelektrischen Schicht zwischen einer Vibrationsplatte und der piezoelektrischen Schicht zwischengesetzt wird, um die piezoelektrischen Eigenschaften zu verbessern. Die Bereitstellung einer solchen Schicht zwischen der Vibrationsplatte und der piezoelektrischen Schicht ist darin wirksam, eine Zugbelastung der piezoelektrischen Schicht zu reduzieren und die spontane Polarisation und das elektrische Koerzitivfeld zu erhöhen. Jedoch wird der lineare Ausdehnungskoeffizient von Elektrodenschichten, welche mit der piezoelektrischen Vorrichtung in Kontakt stehen, überhaupt nicht in Betracht gezogen.
  • Patentliteratur 5 offenbart die piezoelektrische Vorrichtung mit einem Aufbau, bei welchem eine Zwischenschicht zum Erzeugen einer Belastung in Kompressionsrichtungen in der piezoelektrischen Schicht zwischen einer Elektrode, welche auf einem Siliziumsubstrat ausgebildet ist, und der piezoelektrischen Schicht bereitgestellt ist, obwohl sich der Zweck derer von jenem der vorliegenden Erfindung unterscheidet. Jedoch muss diese Zwischenschicht vor der Ablagerung der piezoelektrischen Schicht ausgebildet werden. Um die Kristallinität der piezoelektrischen Schicht sicherzustellen, wird die Zwischenschicht daher großen Beschränkungen hinsichtlich der Wärmewiderstandsfähigkeit-Temperatur und des Kristallaufbaus unterworfen, und es besteht ein geringer Freiheitsgrad hinsichtlich der Auswahl des Materials, sodass das wirksame Anlegen einer Kompressionsbelastung fehlschlägt.
  • Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der Probleme der zuvor beschriebenen herkömmlichen Technologien erzielt und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine piezoelektrische Vorrichtung bereitzustellen, welche dazu in der Lage ist, das elektrische Koerzitivfeld von der piezoelektrischen Vorrichtung zu vergrößern.
  • Weitere Dünnschicht-Vorrichtungen sind beispielsweise aus der Patentliteratur 6 und 7 bekannt.
  • LÖSUNG DES PROBLEMS
  • Eine piezoelektrische Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist mit den Merkmalen nach Anspruch 1 ausgebildet.
  • Bei der piezoelektrischen Vorrichtung dieses Aufbaus wird die zweite Belastungssteuerungsschicht auf der zweiten Elektrodenschicht ausgebildet, während die zweite Elektrodenschichtbasis von Raumtemperatur ausgehend erwärmt wird, und nach der Ausbildung auf Raumtemperatur gekühlt wird, wodurch die zweite Belastungssteuerungsschicht eine Kompressionsbelastung auf die piezoelektrische Schicht ausüben kann. Ähnlich kann die Kompressionsbelastung ebenso auf die folgende Art und Weise auf die piezoelektrische Schicht ausgeübt werden: Nach der Ausbildung von der zweiten Belastungssteuerungsschicht werden die piezoelektrische Schicht und die zweite Belastungssteuerungsschicht von Raumtemperatur ausgehend erwärmt und dann auf Raumtemperatur gekühlt.
  • Die zweite Belastungssteuerungsschicht kann ein ausgehärtetes, duroplastisches Harz sein. Da das ausgehärtete Reaktionsharz oftmals einen linearen Ausdehnungskoeffizienten hat, welcher größer ist als jener der piezoelektrischen Schicht und der Elektrodenschicht, kann die Kompressionsbelastung wirksam sogar dann auf die piezoelektrische Schicht ausgeübt werden, wenn sie bei einer relativ niedrigen Temperatur ausgebildet wird. Wenn das duroplastische Harz aushärtet, kann die Kompressionsbelastung nicht nur durch die Differenz des linearen Ausdehnungskoeffizienten, sondern ebenso durch die Kontraktion während des Aushärtens auf die piezoelektrische Schicht ausgeübt werden.
  • Die zweite Belastungssteuerungsschicht kann ein anorganisches Oxid sein. Da das anorganische Oxid eine hohe Wärmewiderstandsfähigkeit hat, kann es einer Ablagerung bei einer höheren Temperatur oder einer Wärmebehandlung bei einer höheren Temperatur ausgesetzt werden, solange die Temperatur nicht höher ist als der Schmelzpunkt von der Elektrodenschicht, wobei es resultierend hieraus einfacher ist, die Kompressionsbelastung auf die piezoelektrische Schicht zu erhöhen.
  • Die piezoelektrische Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann ohne Substrat zum Abstützen des Laminatkörpers hergestellt werden. Mit anderen Worten, liegt speziell kein Substrat mit einer Dicke von 10 µm oder mehr auf einer oberen Fläche von der zweiten Belastungssteuerungsschicht vor, und liegt kein Substrat mit einer Dicke von 10 µm oder mehr an einer unteren Fläche von der ersten Elektrodenschicht vor.
  • Wenn die piezoelektrische Vorrichtung ohne ein solches Substrat hergestellt wird, gibt es keine Beschränkungen hinsichtlich der piezoelektrischen Schicht durch das Substrat, und es kann daher eine höhere Kompressionsbelastung auf die piezoelektrische Schicht ausgeübt werden.
  • Die piezoelektrische Vorrichtung kann ferner eine erste Belastungssteuerungsschicht umfassen, welche an einer unteren Fläche von der ersten Elektrodenschicht bereitgestellt ist. Diese erste Belastungssteuerungsschicht steht mit der ersten Elektrodenschicht im direkten Kontakt, und der lineare Ausdehnungskoeffizient von der ersten Belastungssteuerungsschicht ist größer als lineare Ausdehnungskoeffizienten der ersten Elektrodenschicht und der piezoelektrischen Schicht.
  • Wenn die Belastungssteuerungsschichten auf den Flächen der zwei Elektroden ohne Kontakt mit der piezoelektrischen Schicht bereitgestellt werden, kann die Kompressionsbelastung wirksamer auf die piezoelektrische Schicht ausgeübt werden als in dem Fall, bei welchem die Belastungssteuerungsschicht an einer Seite bereitgestellt ist. Wenn die piezoelektrische Schicht auf beiden Seiten zwischen den Belastungssteuerungsschichten eingelegt ist, wird es einfacher, eine Verkrümmung der gesamten Vorrichtung zu unterdrücken und die piezoelektrische Vorrichtung zusammenzubauen.
  • In diesem Fall kann die piezoelektrische Vorrichtung wie folgt konfiguriert werden: Es liegt kein Substrat einer Dicke von 10 µm oder mehr an der oberen Fläche von der zweiten Belastungssteuerungsschicht vor, und es liegt kein Substrat einer Dicke von 10 µm oder mehr an einer unteren Fläche von der ersten Belastungssteuerungsschicht vor.
  • Wenn die piezoelektrische Vorrichtung ohne ein solches Substrat hergestellt wird, gibt es keine Beschränkungen hinsichtlich der piezoelektrischen Schicht durch das Substrat, und somit kann eine größere Kompressionsbelastung auf die piezoelektrische Schicht ausgeübt werden.
  • Die piezoelektrische Vorrichtung kann eine Zwischenschicht zur Verbesserung von beispielsweise der Kristallinität und der piezoelektrischen Eigenschaften von der piezoelektrischen Schicht zwischen den Schichten umfassen. Ein Beispiel eines solchen Substrats ist ein erster Stützkörper, welcher als eine zugrunde liegende Schicht für die piezoelektrische Vorrichtung verwendet wird, oder ein zweiter Stützkörper, welcher an einer oberen Fläche von der piezoelektrischen Vorrichtung angebunden ist, welche auf dem ersten Stützkörper ausgebildet ist, welcher eine Dicke von nicht weniger als ungefähr 10 µm hat, und welcher eine selbsttragende Eigenschaft hat. Beispielsweise kann es ein Siliziumsubstrat, ein Glassubstrat oder dergleichen sein.
  • Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
  • Die piezoelektrische Vorrichtung, usw., der vorliegenden Erfindung kann ein größeres elektrisches Koerzitivfeld haben als die herkömmlichen piezoelektrischen Vorrichtungen.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine Ansicht, welche eine Hysterese-Kurve der Polarisation des P-elektrischen Feldes E, einer typischen piezoelektrischen Vorrichtung und Positionen eines elektrischen Koerzitivfeldes Ec zeigt.
    • 2 ist eine Ansicht, welche eine Beziehung zwischen einer Dehnung x und einem elektrischen Feld E von einer typischen piezoelektrischen Vorrichtung (Schmetterlings-Kurve) zeigt.
    • 3 ist eine schematische Schnittansicht von einer piezoelektrischen Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 4 ist eine schematische Schnittansicht von einer piezoelektrischen Vorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 5 ist eine schematische Schnittansicht von einer piezoelektrischen Vorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 6 ist eine schematische Schnittansicht von einer piezoelektrischen Vorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 7 ist eine Konfigurationsansicht von einer Kopfbaugruppe (engl.: head assembly), welche die piezoelektrische Vorrichtung verwendet.
    • 8 ist eine Konfigurationsansicht von einem Festplattenlaufwerk, an welchem die in 7 dargestellte Kopfbaugruppe montiert ist.
    • 9 ist eine Konfigurationsansicht von einem Tintenstrahldrucker-Kopf, bei welchem die piezoelektrische Vorrichtung eingesetzt wird.
    • 10 ist eine Konfigurationsansicht von einer Tintenstrahldrucker-Einrichtung, an welcher die in 9 dargestellten Tintenstrahldrucker-Köpfe 80 montiert sind.
    • 11(a) ist eine Konfigurationsansicht (eine Draufsicht) von einem Kreiselsensor, bei welchem die piezoelektrische Vorrichtung eingesetzt wird, und 11(b) ist eine Schnittansicht, welche entlang einer Linie A-A in 11(a) verläuft.
    • 12 ist eine Konfigurationsansicht von einem Drucksensor, bei welchem die piezoelektrische Vorrichtung eingesetzt wird.
    • 13 ist eine Konfigurationsansicht von einem Impulswellensensor, bei welchem die piezoelektrische Vorrichtung eingesetzt wird.
  • Beschreibung von Ausführungsformen
  • Im Folgenden werden die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung detailliert unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. In den Zeichnungen werden identischen oder äquivalenten Elementen die gleichen Bezugszeichen zugesprochen. Die vertikalen und horizontalen Positionsbeziehungen sind derart wie in der Zeichnung gezeigt. Die Beschreibung wird ohne redundante Beschreibung erfolgen.
  • (Erste Ausführungsform)
  • 3 zeigt eine piezoelektrische Vorrichtung 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die piezoelektrische Vorrichtung 100 umfasst ein Substrat 4, eine Isolierschicht 6, welche auf dem Substrat 4 abgelegt ist, eine erste Elektrodenschicht 8, welche auf der Isolierschicht 6 abgelegt ist, eine piezoelektrische Schicht 10, welche auf der ersten Elektrodenschicht 8 ausgebildet ist, eine zweite Elektrodenschicht 12, welcher auf der piezoelektrischen Schicht 10 ausgebildet ist, und eine Belastungssteuerungsschicht (zweite Belastungssteuerungsschicht) 14, welche auf der zweiten Elektrodenschicht 12 ausgebildet ist.
  • (Substrat 4)
  • Das Substrat 4, welches hier zu verwenden ist, kann ein Siliziumsubstrat sein, welches die (100) Ebenen-Ausrichtung hat. Das Substrat 4 kann eine Dicke im Bereich von beispielsweise 10 µm bis 1000 µm haben. Das hier zu verwendende Substrat 4 kann ebenso ein Siliziumsubstrat, welches eine Ebene-Ausrichtung hat, welche sich von der (100) Ebene unterscheidet, ein Silizium-auf-Isolator (SOI) Substrat, ein Quarzglas-Substrat, ein Verbund-Halbleitersubstrat, welches GaAs oder dergleichen umfasst, ein Saphir-Substrat, ein Metall-Substrat, welches Edelstahl oder dergleichen umfasst, ein MgO Substrat oder ein SrTi03 Substrat sein. Die Dicke des Substrats 4 kann nicht weniger als 10 µm betragen.
  • (Isolierschicht 6)
  • Die Isolierschicht 6 wird verwendet, wenn das Substrat 4 elektrisch leitfähig ist. Wenn das Substrat 4 nicht elektrisch leitfähig ist, kann die piezoelektrische Vorrichtung 100 ohne die Isolierschicht 6 aufgebaut werden. Die hier zu verwendende Isolierschicht 6 kann beispielsweise eine thermisch oxidierte Siliziumschicht (SiO2), Si3N4, ZrO2, Y2O3, ZnO oder Al2O3 sein. Die Dicke der Isolierschicht 6 kann im Bereich von 0,001 µm bis 1,0 µm sein.
  • (Erste Elektrodenschicht 8)
  • Die erste Elektrodenschicht 8 ist eine elektrisch leitfähige Schicht und ist beispielsweise aus Platin (Pt) hergestellt. Die erste Elektrodenschicht 8 kann eine Dicke beispielsweise im Bereich von 0,02 µm bis 1,0 µm haben. Wenn die erste Elektrodenschicht 8 aus Pt erstellt ist, ist es einfacher, die piezoelektrische Schicht 10 mit einer starken Orientierung auf der ersten Elektrodenschicht 8 auszubilden. Die erste Elektrodenschicht 8, welche hier zu verwenden ist, kann ebenso ein Metallmaterial sein, wie beispielsweise Palladium (Pd), Rhodium (Rh), Gold (Au), Ruthenium (Ru), Iridium (Ir), Molybdän (Mo), Titan (Ti) oder Tantal (Ta), oder ein elektrisch leitfähiges Metalloxid sein, wie beispielsweise SrRuO3 oder LaNiO3.
  • (Piezoelektrische Schicht 10)
  • Es gibt keine bestimmten Beschränkungen hinsichtlich eines Materials der piezoelektrischen Schicht 10, solange es die piezoelektrischen Eigenschaften zeigt; Beispiele eines solchen Materials umfassen: PZT (Blei-Zirkonat-Titanat), KNN (Kalium-Natrium-Niobat), BT (Barium-Titanat), LN (Lithium-Niobat), BNT (Bismut-Natrium-Titanat), ZnO (Zinkoxid), AlN (Aluminiumnitrit), usw.. Es gibt keine bestimmten Beschränkungen hinsichtlich der Dicke von der piezoelektrischen Schicht 10, wobei jedoch die Dicke beispielsweise im Bereich von etwa 0,5 µm bis 10 µm sein kann.
  • (Zweite Elektrodenschicht 12)
  • Die zweite Elektrodenschicht 12 ist eine elektrisch leitfähige Schicht und kann beispielsweise aus Platin (Pt) hergestellt sein. Die zweite Elektrodenschicht 12 kann eine Dicke von beispielsweise im Bereich von 0,02 µm bis 1,0 µm haben. Die hier zu verwendende zweite Elektrodenschicht 12 kann ebenso ein Metallmaterial sein, wie beispielsweise Palladium (Pd), Rhodium (Rh), Gold (Au), Ruthenium (Ru), Iridium (Ir), Molybdän (Mo), Titan (Ti) oder Tantal (Ta), oder ein elektrisch leitfähiges Metalloxid sein, wie beispielsweise SrRuO3 oder LaNiO3.
  • (Belastungssteuerungsschicht 14)
  • Der lineare Ausdehnungskoeffizient von der Belastungssteuerungsschicht (zweite Belastungssteuerungsschicht) 14 ist größer als jener von der zweiten Elektrodenschicht 12 und der piezoelektrischen Schicht 10. Der lineare Ausdehnungskoeffizient in der vorliegenden Ausführungsform ist ein Mittelwert von Änderungsraten der Länge in Relation zur Temperatur (Einheit: 1/K), pro Einheitslänge in dem Bereich von 20 °C bis 500 °C.
  • Wenn die Materialien der jeweiligen Schichten jene mit einem Schmelzpunkt von weniger als 500 °C umfassen, ist der lineare Ausdehnungskoeffizient in der vorliegenden Ausführungsform definiert als ein Mittelwert im Temperaturbereich von 20 °C bis zu einer Temperatur 20 °C unterhalb des Schmelzpunktes des Materials mit dem niedrigsten Schmelzpunkt. Der zuvor genannte lineare Ausdehnungskoeffizient von jeder Schicht ist durch das Laserblitzverfahren oder durch das Röntgenstrahl-Reflexionsverfahren für eine Schicht bestimmt, welche auf einem Dummy-Siliziumwafer gleichzeitig zur Ablagerung einer jeden Schicht abgelagert ist. Es ist allgemein bekannt, dass der lineare Ausdehnungskoeffizient von einer Dünnschicht nahe einem Wert von einem Vollmaterial ist, und wenn Typen von jeweiligen Materialien, welche die piezoelektrische Vorrichtung ausbilden, bekannt sind, kann eine Größenrelation der linearen Ausdehnungskoeffizienten von den jeweiligen Schichten, welche die Vorrichtung ausbilden, adäquat abgeschätzt werden.
  • Der lineare Ausdehnungskoeffizient von der Belastungssteuerungsschicht 14 ist vorzugsweise um zumindest 0,1 × 10-6 (1/K) größer als der größere Wert der linearen Ausdehnungskoeffizienten von der zweiten Elektrodenschicht 12 und der piezoelektrischen Schicht 10.
  • Das Material der hier zu verwendenden Belastungssteuerungsschicht 14 kann ein jegliches Material sein, dessen linearer Ausdehnungskoeffizient die zuvor genannte Bedingung erfüllt. Beispiele von Materialen, welche bei der Belastungssteuerungsschicht 14 anwendbar sind, umfassen anorganische Materialien und Harze. Beispiele der anorganischen Materialien umfassen Metalle, wie beispielsweise Pd, Co, Ni, Au, Cu, Ag und Ti, Legierungen, welche Elemente umfassen, welche aus Ni, Fe, Co, Cr, Al und Mg ausgewählt sind, und anorganische Oxide, wie beispielsweise Nb2O5, Al2O3, Y2O3, TiO2, MgO, BaO, CaO und SrO.
  • Genauer gesagt, haben die anorganischen Oxide eine hohe Wärmewiderstandsfähigkeit, und daher ist es beispielsweise in dem Temperaturbereich, welcher nicht höher ist als der Schmelzpunkt der Elektroden, möglich, eine Ablagerung bei einer hohen Temperatur oder eine Wärmebehandlung bei einer hohen Temperatur durchzuführen, wobei es hieraus resultierend einfacher ist, die Kompressionsbelastung zu erhöhen, welche auf die piezoelektrische Schicht ausgeübt wird, und somit die Wirkung einer Zunahme des elektrischen Koerzitivfeldes zu verbessern. Wenn ein anorganisches Oxid mit einer hohen Isolation verwendet wird, kann ein Kurzschluss der Vorrichtung verhindert werden.
  • Beispiele der Harze umfassen ausgehärtete, duroplastische Harze.
  • Da die ausgehärteten, duroplastischen Harze die größeren linearen Ausdehnungskoeffizienten als die piezoelektrische Schicht und die Elektrodenschicht haben, können sie wirksam die Kompressionsbelastung auf die piezoelektrische Schicht ausüben, um somit die Wirkung der Zunahme des elektrischen Koerzitivfeldes zu verbessern. Wenn ein ausgehärtetes , duroplastisches Harz verwendet wird, kann die Kompressionsbelastung auf die piezoelektrische Schicht nicht nur durch Wärmeausdehnung, sondern ebenso durch Wärmekontraktion während des Aushärtens ausgeübt werden, um somit die Wirkung der Zunahme des elektrischen Koerzitivfeldes zu verbessern. Daher kann, sogar wenn die Belastungssteuerungsschicht 14 bei einer relativ niedrigen Temperatur ausgebildet wird, die Kompressionsbelastung wirksam auf die piezoelektrische Schicht ausgeübt werden, um somit die Wirkung der Zunahme des elektrischen Koerzitivfeldes zu verbessern. Ferner kann, wenn ein ausgehärtetes , duroplastisches Harz mit einer hohen Isolation verwendet wird, ein Kurzschluss der Vorrichtung verhindert werden.
  • Beispiele der duroplastischen Harze umfassen Polyurethanharz, Harnstoffharz, Phenolharz, Melaminharz, Polyimidharz, Epoxidharz, ungesättigtes Polyesterharz und Silikonharz.
  • Die Reaktionsharze können ein Additiv umfassen, wie beispielsweise einen Füllstoff oder eine Faser, falls dies anwendungsspezifisch gewünscht ist.
  • Die Dicke der Belastungssteuerungsschicht 14 ist vorzugsweise größer als insgesamt die Dicken der zweiten Elektrodenschicht 12 und der piezoelektrischen Schicht 10. Beispielsweise kann die Belastungssteuerungsschicht 14 eine Dicke im Bereich von 0,1 µm bis 30 µm haben. Wenn die Belastungssteuerungsschicht 14 dünner ist als 0,1 µm, neigt die Kompressionsbelastung an der piezoelektrischen Schicht 10 dazu, kleiner zu werden, wodurch die Wirkung der Zunahme des elektrischen Koerzitivfeldes verringert wird. Wenn die Belastungssteuerungsschicht 14 dicker als 30 µm ist, kann ein Versatz aufgrund der Zunahme des Gesamtgewichtes von der Vorrichtung abnehmen.
  • (Belastung der Schicht)
  • Bei der piezoelektrischen Vorrichtung 100 übt die Belastungssteuerungsschicht 14 die Kompressionsbelastung auf die piezoelektrische Schicht 10 in eine Richtung entlang der Hauptfläche von der piezoelektrischen Schicht 10 aus. Es gibt keine bestimmten Beschränkungen hinsichtlich der Größe der Kompressionsbelastung auf die piezoelektrische Schicht 10, wobei sie jedoch beispielsweise im Bereich von 10 bis 200 MPa sein kann. Da die piezoelektrische Schicht 10 der Kompressionsbelastung unterworfen ist, kann die piezoelektrische Vorrichtung 100 der vorliegenden Ausführungsform das elektrische Koerzitivfeld erhöhen. Aus diesem Grund kann die Vorrichtung bei einer hohen Spannung betrieben werden und stellt somit einen größeren Versatz bereit.
  • (Herstellungsverfahren)
  • Ein Beispiel eines Herstellungsverfahrens der zuvor beschriebenen piezoelektrischen Vorrichtung wird im Folgenden beschrieben.
  • Zunächst wird das Substrat 4 mit der Isolierschicht 6 auf einer Fläche hiervon vorbereitet. Die Isolierschicht 6 kann beispielsweise durch Sputtern, Vakuumverdampfung, Wärmoxidation, Bedrucken, Rotationsbeschichtung oder den Sol-Gel-Prozess auf dem Substrat 4 ausgebildet werden. Nachfolgend werden die erste Elektrodenschicht 8, die piezoelektrische Schicht 10 und die zweite Elektrodenschicht 12 in der angegebenen Reihenfolge auf der Isolierschicht 6 ausgebildet. Jede dieser Schichten kann beispielsweise durch Sputtern, Vakuumverdampfung, Bedrucken, Rotationsbeschichtung oder den Sol-Gel-Prozess ausgebildet werden.
  • Als Nächstes wird die Belastungssteuerungsschicht 14 auf der zweiten Elektrodenschicht 12 ausgebildet. Die Belastungssteuerungsschicht 14 kann beispielsweise durch Sputtern, Vakuumverdampfung, Bedrucken, chemische Gasphasenabscheidung, Rotationsbeschichtung, den Sol-Gel-Prozess, eine Sprühbeschichtung oder eine Eintauchbeschichtung ausgebildet werden.
  • Zuerst wird ein Beispiel von einem Herstellungsverfahren beschrieben, bei welchem die Belastungssteuerungsschicht 14 ein anorganisches Oxid ist.
  • Die Belastungssteuerungsschicht 14 des anorganischen Oxids kann beispielsweise durch Sputtern, Gasphasenabscheidung oder chemische Gasphasenabscheidung (CVD) auf der zweiten Elektrodenschicht 12 ausgebildet werden.
  • Die Belastungssteuerungsschicht 14 des anorganischen Oxids wird vorzugsweise in einem Zustand abgelagert, bei welchem die piezoelektrische Schicht 10 und die zweite Elektrodenschicht 12 auf eine Temperatur von nicht weniger als 200 °C und nicht mehr als 700 °C erwärmt werden. Wenn die Ablagerung bei 200 °C oder höher durchgeführt wird, wird die Kompressionsbelastung auf der piezoelektrischen Schicht 10 während des Kühlens auf Raumtemperatur aufgrund der Differenz der linearen Ausdehnungskoeffizienten zwischen der Belastungssteuerungsschicht 14 und der zweiten Elektrodenschicht 12 sowie der piezoelektrischen Schicht 10 ausgeübt. Wenn die Ablagerung bei der Temperatur von 700 °C oder niedriger durchgeführt wird, können eine Elementdiffusion und eine chemische Reaktion zwischen den Schichten gesteuert werden, was darauf abzielt, dass eine Verschlechterung der piezoelektrischen Eigenschaften erfolgreich unterdrückt wird.
  • Die Belastungssteuerungsschicht des anorganischen Oxids kann nach der Ablagerung bei einer Temperatur im Bereich von 200 °C bis 700 °C thermisch behandelt werden. Wenn sie abermals bei 200 °C oder höher thermisch behandelt wird, kann eine höhere Kompressionsbelastung auf die piezoelektrische Schicht 10 aufgrund der Differenz der linearen Ausdehnungskoeffizienten zwischen der Belastungssteuerungsschicht 14 und der zweiten Elektrodenschicht 12 sowie der piezoelektrischen Schicht 10 ausgeübt werden. Wenn die thermische Behandlung bei einer Temperatur von nicht mehr als 700 °C durchgeführt wird, können eine Elementdiffusion und chemische Reaktion zwischen den abgelagerten Schichten unterdrückt werden, was darauf abzielt, dass eine Verschlechterung der piezoelektrischen Eigenschaften erfolgreich unterdrückt wird. Die Temperatur der thermischen Behandlung ist vorzugsweise höher als die Temperatur im Verlaufe der Ablagerung. Dies kann eine höhere Kompressionsbelastung auf die piezoelektrische Schicht 10 ausüben.
  • Als Nächstes wird ein Beispiel eines Herstellungsverfahrens beschrieben, bei welchem die Belastungssteuerungsschicht 14 ein ausgehärtetes, duroplastisches Harz ist. Zunächst wird eine duroplastische Harzschicht auf der zweiten Elektrodenschicht 12 ausgebildet. Die duroplastische Harzschicht kann beispielsweise durch Rotationsbeschichtung, Sprühbeschichtung, Eintauchbeschichtung, Bedrucken oder Vakuumverdampfung ausgebildet werden. Danach wird die duroplastische Harzschicht thermisch ausgehärtet. Hierdurch werden eine Polymerisation, Vernetzungsreaktion, usw. unterstützt, um das Harz auszuhärten, wodurch die Belastungssteuerungsschicht 14 erlangt wird. Nach dem thermischen Aushärten kann die Belastungssteuerungsschicht weiter thermisch behandelt werden.
  • Die Kompressionsbelastung auf die piezoelektrische Schicht 10 von der Belastungssteuerungsschicht 14 kann durch eine Erwärmung im Verlaufe der Ausbildung (thermisches Aushärten) von der Belastungssteuerungsschicht 14 und einen darauffolgenden Kühlprozess ausgeübt werden. Die Kompressionsbelastung auf die piezoelektrische Schicht 10 von der Belastungssteuerungsschicht 14 kann ebenso durch Erwärmen und Kühlprozesse nach der Ausbildung von der Belastungssteuerungsschicht 14 ausgeübt werden.
  • Da die Belastungssteuerungsschicht 14 nach der Ausbildung von der piezoelektrischen Schicht 10 und der Elektrodenschicht 12 ausgebildet werden kann, gibt es keine Notwendigkeit dazu, die Orientierung von der piezoelektrischen Schicht 10, das Anhaften an der piezoelektrischen Schicht 10, das Vorliegen bzw. Nichtvorliegen einer chemischen Reaktion mit der piezoelektrischen Schicht und das Vorliegen bzw. Nichtvorliegen einer elektrischen Leitfähigkeit in Betracht zu ziehen, und somit kann das Material der Belastungssteuerungsschicht aus den Materialien ausgewählt werden, welche hohe lineare Ausdehnungskoeffizienten haben, und welche die Kompressionsbelastung auf die piezoelektrische Schicht wirksam ausüben können.
  • (Zweite Ausführungsform)
  • Eine piezoelektrische Vorrichtung 101 gemäß der zweiten Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf 4 beschrieben. Die piezoelektrische Vorrichtung 101 der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich von der piezoelektrischen Vorrichtung 100 der ersten Ausführungsform darin, dass eine Belastungssteuerungsschicht (erste Belastungssteuerungsschicht) 16 zwischen der ersten Elektrodenschicht 8 und der Isolierschicht 6 bereitgestellt ist.
  • Der lineare Ausdehnungskoeffizient von der Belastungssteuerungsschicht (erste Belastungssteuerungsschicht) 16 ist größer als jener von der ersten Elektrodenschicht 8 und der piezoelektrischen Schicht 10. Der lineare Ausdehnungskoeffizient von der Belastungssteuerungsschicht 16 ist vorzugsweise um wenigstens 0,1 × 10-6 (1/K) größer als der größere Wert der linearen Ausdehnungskoeffizienten von der ersten Elektrodenschicht 8 und der piezoelektrischen Schicht 10.
  • Das Material der hier zu verwendenden Belastungssteuerungsschicht 16 kann ein jegliches Material sein, dessen linearer Ausdehnungskoeffizient die zuvor genannte Bedingung erfüllt. Beispiele des Materials der Belastungssteuerungsschicht 16 und deren Dicke können gleich den Beispielen und dem Bereich sein, welche für die Belastungssteuerungsschicht 14 angegeben sind.
  • Bei der piezoelektrischen Vorrichtung 100 übt die Belastungssteuerungsschicht 16, zusätzlich zu der Belastungssteuerungsschicht 14, ebenso die Kompressionsbelastung auf die piezoelektrische Schicht 10 in der Richtung entlang der Hauptfläche von der piezoelektrischen Schicht 10 aus. Es gibt keine bestimmten Beschränkungen hinsichtlich der Größe der Kompressionsbelastung auf die piezoelektrische Schicht 10, wobei sie jedoch beispielsweise in dem Bereich von 10 bis 200 MPa sein kann.
  • Wenn die piezoelektrische Schicht 10 zwischen den Belastungssteuerungsschichten 14, 16 auf beiden Außenseiten eingelegt ist, wird es einfacher, die Kompressionsbelastung auf die piezoelektrische Schicht 10 zu erhöhen und das elektrische Koerzitivfeld zu erhöhen. Wenn das Paar von Elektrodenschichten 8, 12 zwischen den Belastungssteuerungsschichten 14, 16 auf beiden Außenseiten eingelegt ist, ist es einfacher, eine Verkrümmung der gesamten Vorrichtung zu verhindern und die piezoelektrische Vorrichtung zusammenzubauen.
  • Die piezoelektrische Vorrichtung 101 von diesem Aufbau kann auf eine solche Art und Weise hergestellt werden, wie bei dem Herstellungsverfahren von der piezoelektrischen Vorrichtung der ersten Ausführungsform, wobei die Belastungssteuerungsschicht 16 auf die gleiche Art und Weise wie die Belastungssteuerungsschicht 14 ausgebildet wird, und zwar vor der Ausbildung von der ersten Elektrodenschicht 8, und danach werden die erste Elektrodenschicht 8, die piezoelektrische Schicht 10 und die zweite Elektrodenschicht 12 in einem Zustand ausgebildet, bei welchem die Belastungssteuerungsschicht 16 beispielsweise auf eine Temperatur im Bereich von 200 °C bis 700 °C erwärmt wird.
  • (Dritte Ausführungsform)
  • Eine piezoelektrische Vorrichtung 100' gemäß der dritten Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf 5 beschrieben. Die piezoelektrische Vorrichtung 100' der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich von der piezoelektrischen Vorrichtung 100 der ersten Ausführungsform darin, dass die piezoelektrische Vorrichtung 100' ohne das Substrat 4 und die Isolierschicht 6 aufgebaut ist. Aufgrund dieses Aufbaus sind die gesamte obere Fläche von der Belastungssteuerungsschicht 14 und die gesamte untere Fläche von der ersten Elektrodenschicht 8 gegenüber der Außenseite freigelegt. Da es keine Beschränkungen hinsichtlich der Ausdehnung und Kompression durch das Substrat 4 in der piezoelektrischen Vorrichtung 100' gibt, hat die fertige piezoelektrische Schicht 10 eine viel größere Kompressionsbelastung. Hierdurch wird die Wirkung der Zunahme des elektrischen Koerzitivfeldes verbessert. Da die Vorrichtung durch das Gewicht von dem Substrat 4 ein leichteres Gewicht annimmt, kann die Vorrichtung einen größeren Versatz haben.
  • Die piezoelektrische Vorrichtung 100' von diesem Aufbau kann durch ein Entfernen des Substrats 4 und der Isolierschicht 6 von der piezoelektrischen Vorrichtung 100 von der ersten Ausführungsform durch ein Trockenätzen erlangt werden. Die Vorrichtung kann eine Schicht, wie beispielsweise die Isolierschicht 6, auf der unteren Fläche von der ersten Elektrodenschicht 8 oder auf der oberen Fläche von der Belastungssteuerungsschicht 14 haben, wenn die Dicke hiervon nicht mehr als 10 µm beträgt.
  • (Vierte Ausführungsform)
  • Eine piezoelektrische Vorrichtung 101' gemäß der vierten Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf 6 beschrieben. Die piezoelektrische Vorrichtung 101' der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich von der piezoelektrischen Vorrichtung 101 der zweiten Ausführungsform darin, dass die piezoelektrische Vorrichtung 101' ohne das Substrat 4 und die Isolierschicht 6 aufgebaut ist. Aufgrund dieses Aufbaus liegen die gesamte obere Fläche von der Belastungssteuerungsschicht 14 und die gesamte untere Fläche von der Belastungssteuerungsschicht 16 gegenüber der Außenseite frei. Da es keine Beschränkungen hinsichtlich der Ausdehnung und Kompression durch das Substrat 4 in der piezoelektrischen Vorrichtung 101' gibt, hat die fertige piezoelektrische Schicht 10 eine viel höhere Kompressionsbelastung. Hierdurch wird die Wirkung der Zunahme des elektrischen Koerzitivfeldes verbessert. Da die Vorrichtung durch das Gewicht von dem Substrat 4 ein leichteres Gewicht annimmt, kann die Vorrichtung einen größeren Versatz haben.
  • Die piezoelektrische Vorrichtung 101' von diesem Aufbau kann durch ein Entfernen des Substrats 4 und der Isolierschicht 6 von der piezoelektrischen Vorrichtung 101 von der zweiten Ausführungsform durch ein Trockenätzen erlangt werden. Sie kann ebenso durch ein Anbinden der Belastungssteuerungsschicht 14 von der piezoelektrischen Vorrichtung 100 von der ersten Ausführungsform an ein zweites Stützsubstrat, dann durch ein Entfernen des Substrats 4 und der Oxidschicht 6 durch Trockenätzen, dann durch ein Ausbilden der Belastungssteuerungsschicht 16 auf der freiliegenden ersten Elektrodenschicht 8, und ein nachfolgendes Entfernen des zweiten Stützsubstrats erlangt werden. Die Vorrichtung kann eine Schicht, wie beispielsweise die Isolierschicht 6, auf der unteren Fläche von der Belastungssteuerungsschicht 16 und/oder auf der oberen Fläche von der Belastungssteuerungsschicht 14 haben, wenn die Dicke hiervon nicht mehr als 10 µm beträgt.
  • Die bevorzugten Ausführungsformen der piezoelektrischen Vorrichtung von der vorliegenden Erfindung wurden zuvor detailliert dargelegt, wobei jedoch erwähnt werden sollte, dass die vorliegende Erfindung keineswegs auf die zuvor genannten Ausführungsformen beschränkt ist.
  • Beispielsweise wird die piezoelektrische Vorrichtung von der vorliegenden Erfindung geeigneter Weise bei den piezoelektrischen Vorrichtungen, welche vom piezoelektrischen Effekt Gebrauch machen, wie beispielsweise Kreiselsensoren, Stoßsensoren und Mikrofone, oder bei den piezoelektrischen Vorrichtungen angewendet, welche von dem inversen piezoelektrischen Effekt Gebrauch machen, wie beispielsweise Stellglieder, Tintenstrahlköpfe, Lautsprecher, Summer und Resonatoren, und insbesondere in geeigneter Weise bei den piezoelektrischen Vorrichtungen eingesetzt, welche von dem inversen piezoelektrischen Effekt Gebrauch machen.
  • (Kopfbaugruppe als piezoelektrisches Stellglied)
  • 7 ist eine Konfigurationsansicht von einer Kopfbaugruppe, welche die piezoelektrische Vorrichtung 101' verwendet. Wie in der Ansicht dargestellt, umfasst eine Kopfbaugruppe 65 als Hauptbestandteile eine Basisplatte 29, einen Lastausleger 21, ein Biegeelement 27, eine erste und zweite piezoelektrische Vorrichtung 101', welche Steuerelemente sind, und einen Schleifer (engl.: slider) 29, welcher ein Kopfelement 29a umfasst.
  • Ferner umfasst der Lastausleger 21 einen Basisendeabschnitt 21b, welcher beispielsweise unter Verwendung von Strahlschweissen oder dergleichen an der Basisplatte 29 angebracht ist, einen ersten und zweiten Blattfederabschnitt 21c und 21d, welche sich in einer konisch zulaufenden Form vom Basisendeabschnitt 21b erstrecken, einen Öffnungsabschnitt 21e, welcher zwischen dem ersten und zweiten Blattfederabschnitt 21c und 21d ausgebildet ist, und einen Ausleger-Hauptabschnitt 21f, welcher sich gerade und in einer konisch zulaufenden Form vom ersten und zweiten Blattfederabschnitt 21c und 21d erstreckt.
  • Die erste und zweite piezoelektrische Vorrichtung 101' sind mit einem vorbestimmten Abstand zwischen ihnen auf einem flexiblen Verdrahtungssubstrat 25 angeordnet, welches ein Abschnitt von dem Biegeelement 27 ist. Der Schleifer 29 ist an einem vorderen Endabschnitt von dem Biegeelement 27 angebracht und wird entsprechend einer Ausdehnung und Kontraktion von der ersten und zweiten piezoelektrischen Vorrichtung 101' rotiert. Die erste und zweite Elektrodenschicht der piezoelektrischen Vorrichtungen sind jeweils mit einer äußeren Spannungsquelle elektrisch verbunden. Der Schleifer 29 kann bewegt werden, indem eine Spannung zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode der piezoelektrischen Vorrichtungen 101' bereitgestellt wird, um somit den vorderen Endabschnitt von dem Biegeelement 27 zu bewegen. Die piezoelektrischen Vorrichtungen 101' können durch die piezoelektrischen Vorrichtungen 100, 100' oder 101 ersetzt werden.
  • (Festplattenlaufwerk)
  • 8 ist eine Konfigurationsansicht von einem Festplattenlaufwerk, bei welchem die in 7 dargestellte Kopfbaugruppe montiert ist. Ein Festplattenlaufwerk 70 umfasst eine Festplatte 61 als ein Aufzeichnungsmedium und eine Mehrspurkopfbaugruppe (engl.: head stack assembly) 62, welche eine magnetische Information auf der Festplatte 61 innerhalb eines Gehäuses 67 aufzeichnet und wiedergibt. Die Festplatte 61 wird durch einen Motor (nicht dargestellt) umdreht.
  • Die Mehrspurkopfbaugruppe 62 ist derart konfiguriert, dass eine Mehrzahl von Anordnungen, welche durch einen Stellglied-Ausleger 64, welcher durch einen Schwingspulenmotor 63 drehbar um eine Lagerwelle gelagert ist, und eine Kopfbaugruppe 65, welche mit dem Stellglied-Ausleger 64 verbunden ist, konfiguriert sind, in einer Tiefenrichtung gemäß der Ansicht gestapelt sind. Ein Kopfschleifer 29 ist an einem vorderen Endabschnitt von der Kopfbaugruppe 65 derart angebracht, dass er zur Festplatte 61 ausgerichtet ist (siehe 7).
  • Die Kopfbaugruppe 65 verwendet eine Form, bei welcher das Kopfelement 29a (siehe 7) in zwei Schritten bewegt wird. Eine relativ große Bewegung des Kopfelements 29a wird kontrolliert, indem die Kopfbaugruppe 65 und der Stellglied-Ausleger 64 unter Verwendung des Schwingspulenmotors 63 gänzlich gesteuert werden, und eine feine Bewegung davon kontrolliert wird, indem der Kopfschleifer 29 unter Verwendung der ersten und/oder zweiten piezoelektrischen Vorrichtung 101' gesteuert wird.
  • (Tintenstrahldrucker-Kopf als piezoelektrisches Stellglied)
  • 9 ist eine Konfigurationsansicht von dem Tintenstrahldrucker-Kopf als ein weiteres Beispiel des piezoelektrischen Stellgliedes, welches die piezoelektrische Vorrichtung 101' gebraucht.
  • Ein piezoelektrisches Stellglied 80 wird durch Schichten einer Isolierschicht 7 und der piezoelektrischen Vorrichtung 101' auf einem Substrat 81 konfiguriert. Das Substrat 81 bildet eine Druckkammer 83 mit einer Düse 84 aus.
  • Wenn kein vorbestimmtes Ausstoßsignal zugeführt wird und keine Spannung zwischen der ersten Elektrodenschicht 8 und der zweiten Elektrodenschicht 12 angelegt wird, tritt bei der piezoelektrischen Schicht 10 keine Verformung auf. Es tritt keine Druckänderung in der Druckkammer 83 auf, an welcher die piezoelektrische Schicht 10, welcher kein Ausstoßsignal zugeführt wird, bereitgestellt ist. Zusätzlich werden keine Tintentröpfchen von einer Düse 84 hiervon ausgestoßen.
  • Unterdessen, wenn ein vorbestimmtes Ausstoßsignal zugeführt wird und eine konstante Spannung zwischen der ersten Elektrodenschicht 8 und der zweiten Elektrodenschicht 12 angelegt wird, tritt eine Verformung bei der piezoelektrischen Schicht 10 auf. Die Isolierschicht 7 wird in der Druckkammer 83 stark gebogen, an welcher die piezoelektrische Schicht 10, welcher das Ausstoßsignal zugeführt wird, bereitgestellt ist. Somit wird ein Druck im Inneren der Druckkammer 83 augenblicklich erhöht, und es werden dann Tintentröpfchen aus der Düse 84 ausgestoßen. Die piezoelektrische Vorrichtung 101' kann durch die piezoelektrische Vorrichtung 100, 100' oder 101 ersetzt werden.
  • (Tintenstrahldrucker-Einrichtung)
  • 10 ist eine Konfigurationsansicht von einer Tintenstrahldrucker-Einrichtung 90, bei welcher die in 9 dargestellten Tintenstrahldrucker-Köpfe 80 montiert sind.
  • Eine Tintenstrahldrucker-Einrichtung 90 ist derart konfiguriert, dass sie hauptsächlich Tintenstrahldrucker-Köpfe 80, einen Körper 91, eine Ablage 92 und einen Kopf-Steuerungsmechanismus 93 umfasst.
  • Die Tintenstrahldrucker-Einrichtung 90 umfasst Tintenpatronen Is, Ic, Im und Iy von insgesamt vier Farben, nämlich Gelb, Magenta, Cyan und Schwarz, und ist dazu konfiguriert, einen Vollfarbdruck durch die Tintenstrahldrucker-Köpfe 80 zu ermöglichen. Zusätzlich umfasst die Tintenstrahldrucker-Einrichtung 90 eine zugewiesene Steuerplatine 97 oder dergleichen im Inneren, und steuert einen Tintenausstoß-Zeitpunkt der Tintenstrahldrucker-Köpfe 80 und ein Abtasten von dem Kopfsteuerungsmechanismus 93. Zusätzlich umfasst der Körper 91 die Ablage 92 in einer Rückfläche davon und ebenso ein automatisches Blattzufuhrelement (ein automatischer, kontinuierlicher Papierzufuhrmechanismus) 93 im Inneren davon. Der Körper 91 führt automatisch ein Aufzeichnungspapier 95 zu und führt das Aufzeichnungspapier 95 an einem Ausgang 94 in einer Vorderfläche davon ab.
  • (Ein Kreiselsensor als piezoelektrischer Sensor)
  • 11(a) ist eine Konfigurationsansicht (eine Draufsicht) von einem Kreiselsensor als ein Beispiel des piezoelektrischen Sensors, welcher die piezoelektrische Vorrichtung 101' gebraucht, und 11(b) ist eine Schnittansicht, welche entlang einer Linie A-A in 11(a) verläuft.
  • Ein Kreiselsensor 35 ist ein Winkelgeschwindigkeits-Erfassungselement vom Typ eines Stimmgabel-Vibrators (engl.: tuning fork vibrator type angular velocity detecting element), umfassend einen Basisabschnitt 32, zwei Ausleger 33 und 34, welche mit einer Fläche von dem Basisabschnitt 32 verbunden sind. Der Kreiselsensor 35 ist durch eine Mikrobearbeitung der piezoelektrischen Vorrichtung 101' erlangt, welche die Belastungssteuerungsschicht 16, die erste Elektrodenschicht 8, die piezoelektrische Schicht 10, die zweite Elektrodenschicht 12 und die Belastungssteuerungsschicht 14 umfasst, in Übereinstimmung mit einer Form des Vibrators vom Typ einer Stimmgabel.
  • Eine erste Hauptfläche von einem Ausleger 33 umfasst eine Steuerelektrodenschicht 12a und 12b und eine Detektionselektrodenschicht 12d. Ähnlich umfasst eine erste Hauptfläche von dem weiteren Ausleger 34 die Steuerelektrodenschichten 12a und 12b und eine Detektionselektrodenschicht 12c. Jede der Elektrodenschichten 12a, 12b, 12c und 12d ist durch Ätzen der zweiten Elektrodenschicht 12 und der Belastungssteuerungsschicht 14 zu einer vorbestimmten Elektrodenform erlangt. Daher umfasst der Kreiselsensor 35 gemusterte Belastungssteuerungsschichten 14a, 14b, 14c und 14d mit ähnlichen planaren Formen hinsichtlich jeweils der Elektrodenschichten 12a, 12b, 12c und 12d.
  • Zusätzlich wirkt die erste Elektrodenschicht 8, welche gänzlich über jeder der zweiten Hauptflächen (eine Hauptfläche an einer Rückseite von der ersten Hauptfläche) von dem Basisabschnitt 32 und den Auslegern 33 und 34 ausgebildet ist, als eine Erdungselektrode des Kreiselsensors 35.
  • Es wird hier ein XYZ-Orthogonal-Koordinatensystem definiert, bei welchem eine Längsrichtung von jedem der Ausleger 33 und 34 als eine Z-Richtung angenommen wird, und eine Ebene, welche die Hauptflächen der zwei Ausleger 33 und 34 umfasst, als eine XZ-Ebene angenommen wird.
  • Wenn den Steuerelektrodenschichten 1a und 1b ein Steuersignal zugeführt wird, werden die zwei Ausleger 33 und 34 in einem Inner-Ebene-Vibrationsmodus angeregt. Der Inner-Ebene-Vibrationsmodus bezieht sich auf einen Vibrationsmodus, bei welchem die zwei Ausleger 33 und 34 in einer Richtung parallel zu den Hauptflächen von den zwei Auslegern 33 und 34 angeregt werden. Wenn beispielsweise ein Ausleger 33 mit einer Geschwindigkeit V1 in einer -X Richtung angeregt wird, wird der weitere Ausleger 34 mit einer Geschwindigkeit V2 in einer +X Richtung angeregt.
  • In diesem Zustand, wenn eine Umdrehung mit einer Winkelgeschwindigkeit ω um eine Z-Achse als eine Drehachse an den Kreiselsensor 35 angelegt wird, wirken Corioliskräfte auf jeden der zwei Ausleger 33 und 34 in Richtungen, welche senkrecht zu den Geschwindigkeitsrichtungen stehen, und beginnen die zwei Ausleger 33 und 34 damit, in einem Außer-Ebene-Vibrationsmodus angeregt zu werden. Der Außer-Ebene-Vibrationsmodus bezieht sich auf einen Vibrationsmodus, bei welchem die zwei Ausleger 33 und 34 in einer Richtung angeregt werden, welche senkrecht zu den Hauptflächen der zwei Ausleger 33 und 34 steht. Wenn beispielsweise eine Corioliskraft F1, welche auf einen Ausleger 33 einwirkt, in einer -Y Richtung ist, ist eine Corioliskraft F2, welche auf den weiteren Ausleger 34 einwirkt, in einer +Y Richtung.
  • Da die Größen der Corioliskräfte F1 und F2 proportional zur Winkelgeschwindigkeit ω sind, werden mechanische Verformungen der Ausleger 33 und 34 durch die Corioliskräfte F1 und F2 unter Verwendung der piezoelektrischen Schicht 10 in elektrische Signale (Detektionssignale) umgewandelt, und werden die elektrischen Signale von den Detektionselektrodenschichten 12c und 12d entnommen, und kann dann die Winkelgeschwindigkeit ω erlangt werden. Die piezoelektrische Vorrichtung 101' kann durch die piezoelektrische Vorrichtung 100, 100' oder 101 ersetzt werden.
  • (Drucksensor als piezoelektrischer Sensor)
  • 12 ist eine Konfigurationsansicht von einem Drucksensor als ein zweites Beispiel von dem piezoelektrischen Sensor, welcher die zuvor beschriebene piezoelektrische Vorrichtung 101' gebraucht.
  • Ein Drucksensor 40 hat einen Stützkörper 44, welcher eine piezoelektrische Vorrichtung 101' lagert und einen Hohlraum 45 hat, um einen Druck aufzunehmen. Die Elektrodenschichten 8 und 12 des Drucksensors 40 sind mit einem Stromverstärker 46 und einer Spannungsmessvorrichtung 47 verbunden. Wenn hier eine externe Kraft an den Stützkörper 44 angelegt wird, wird die piezoelektrische Vorrichtung 101' gebogen, und wird eine Spannung in der Spannungsmessvorrichtung 47 erfasst. Die piezoelektrische Vorrichtung 101' kann durch die piezoelektrische Vorrichtung 100, 100' oder 101 ersetzt werden.
  • (Impulswellensensor als piezoelektrischer Sensor)
  • 13 ist eine Konfigurationsansicht von einem Impulswellensensor als ein drittes Beispiel des piezoelektrischen Sensors, welcher die piezoelektrische Vorrichtung 101' gebraucht. Ein Impulswellensensor 50 hat einen Aufbau, bei welchem eine übertragende piezoelektrische Vorrichtung Tr und eine empfangende piezoelektrische Vorrichtung Re auf einem Substrat 51 gelagert sind. Bei diesem Beispiel werden die piezoelektrischen Vorrichtungen 101' als die übertragende Tr und empfangende Re piezoelektrische Vorrichtung verwendet. Es sind Elektroden 56 und eine obere Flächenelektrode 57 auf dem Substrat 51 ausgebildet. Sowohl die Elektrodenschicht 12 als auch die obere Flächenelektrode 57 sind über eine Verdrahtung 58 elektrisch miteinander verbunden. Sowohl die Elektrodenschicht 8 als auch die Elektrode 56 sind über eine Verdrahtung 59 elektrisch miteinander verbunden.
  • Um Impulse eines lebenden Körpers zu erfassen, gelangt zunächst eine Rückfläche (eine Fläche, auf welcher die piezoelektrische Vorrichtung nicht gelagert ist) von dem Substrat von dem Impulswellensensor 50 mit dem lebenden Körper in Kontakt. Dann wird, wenn der Impuls erfasst wird, ein spezifisches Steuerspannungssignal an beide Elektrodenschichten 8 und 12 von der übertragenden piezoelektrischen Vorrichtung Tr ausgegeben. Die übertragende piezoelektrische Vorrichtung Tr wird angeregt und erzeugt eine Ultraschallwelle als Antwort auf das Steuerspannungssignal, welches in beide Elektrodenschichten 8 und 12 eingegeben wird, und überträgt die Ultraschallwellen im Inneren des lebenden Körpers. Die im lebenden Körper übertragende Ultraschallwelle wird durch einen Blutfluss reflektiert und durch die empfangende piezoelektrische Vorrichtung Re empfangen. Die empfangende piezoelektrische Vorrichtung Tr wandelt die empfangene Ultraschallwelle in ein Spannungssignal um und gibt das Spannungssignal von beiden Elektrodenschichten 8 und 12 aus. Die piezoelektrische Vorrichtung 101' kann durch die piezoelektrische Vorrichtung 100, 100' oder 101 ersetzt werden.
  • Die piezoelektrischen Stellglieder, die Festplattenlaufwerke, die Tintenstrahldrucker-Einrichtungen und die piezoelektrischen Sensoren der vorliegenden Erfindung können verbesserte Verformungseigenschaften haben.
  • Beispiele
  • Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung detaillierter auf Basis von Beispielen und Vergleichsbeispielen beschrieben, wobei es jedoch zu erwähnen ist, dass die vorliegende Erfindung keineswegs auf die folgenden Beispiele beschränkt ist.
  • (Beispiel 1)
  • Bei jedem der folgenden Beispiele bezieht sich „Basis“ auf einen Körper, welcher bei jedem Schritt abzulagern ist. Bei jedem der Schritte wurde die gleiche Schicht ebenso individuell auf einem Dummy Si Wafer (im Folgenden als ein Dummy-Substrat bezeichnet) mit einem Durchmesser von 3 Zoll zum Messen eines linearen Ausdehnungskoeffizienten abgelagert.
  • Ein Si Wafer mit einem Durchmesser von 3 Zoll mit einer thermisch oxidierten Schicht (SiO2) wurde in eine Vakuumkammer von einem RF Sputter-System eingelegt, das Innere hiervon wurde zu Vakuum evakuiert, und es wurde eine Pt Schicht als erste Elektrodenschicht 8 abgelagert. Die Temperatur von der Basis betrug im Verlaufe der Ablagerung 400 °C und die Dicke von der ersten Elektrodenschicht betrug 200 nm.
  • Danach wurde die Basis in eine weitere Kammer von dem RF Sputtersystem überführt, und es wurde (K,Na)NbO3 als piezoelektrische Schicht 10 abgelagert. Ein hierbei verwendetes Sputter-Ziel war ein (K0,5Na0,5)NbO3 Sinterkörper. Die Temperatur von der Basis betrug im Verlaufe der Ablagerung 550 °C und die Dicke von der piezoelektrischen Schicht betrug 2000 nm.
  • Danach wurde die Basis abermals an eine weitere Kammer von dem RF Sputtersystem überführt, und wurde das Innere hiervon zu Vakuum evakuiert, und es wurde danach eine Pt Schicht als zweite Elektrodenschicht 12 abgelagert. Die Temperatur von der Basis betrug im Verlaufe der Ablagerung 200 °C und die Dicke von der zweiten Elektrodenschicht betrug 200 nm.
  • Nach der Ablagerung von der zweiten Elektrodenschicht wurde die Basis in eine weitere Kammer von dem RF Sputtersystem überführt, und wurde das Innere hiervon zu Vakuum evakuiert, und hiernach wurde eine Pd Schicht als zweite Belastungssteuerungsschicht 14 abgelagert. Die Temperatur von der Basis betrug im Verlaufe der Ablagerung 200 °C und die Dicke von der Belastungssteuerungsschicht betrug 100 nm.
  • Die linearen Ausdehnungskoeffizienten von der ersten Elektrodenschicht 8, der zweiten Elektrodenschicht 12 und der piezoelektrischen Schicht 10, welche bisher abgelagert wurden, wurden durch das Laserblitzverfahren gemessen, unter Verwendung der Dummy-Substrate, auf welchen die einzelnen Schichten ausgebildet wurden. Die linearen Ausdehnungskoeffizienten von den Pt Schichten, welche als die erste Elektrodenschicht 8 und die zweite Elektrodenschicht 12 verwendet werden, betrugen 8,8 × 10-6 (1/K), und der lineare Ausdehnungskoeffizient von der (K,Na)NbO3 Schicht, welche als die piezoelektrische Schicht 10 verwendet wird, betrug 8,0 × 10-6 (1/K). Der lineare Ausdehnungskoeffizient von Pd, verwendet für die zweite Belastungssteuerungsschicht 14, betrug 11,8 × 10-6 (1/K). Der lineare Ausdehnungskoeffizient von der zweiten Belastungssteuerungsschicht 14 war größer als jener von der ersten Elektrodenschicht 8, der zweiten Elektrodenschicht 12 und der piezoelektrischen Schicht 10.
  • Nach der Ausbildung von der zweiten Belastungssteuerungsschicht 14 wurde der laminierte Körper, welcher die piezoelektrische Schicht 10 umfasst, durch Fotolithografie, Trockenätzen und Nassätzen gemustert, und es wurde der Wafer geschnitten, um die piezoelektrische Vorrichtung 100 mit der Größe eines bewegbaren Abschnitts von 1 mm × 2 mm zu erlangen.
  • Die Werte P, welche anhand der folgenden Formel berechnet sind (welche im Folgenden als Belastungssteuerungsparameter P bezeichnet werden), sind ebenso in Tabellen 3 und 6 bereitgestellt.
  • Belastungssteuerungsparameter P = (linearer Ausdehnungskoeffizient der ersten Belastungssteuerungsschicht 16 x Dicke hiervon + linearer Ausdehnungskoeffizient der zweiten Belastungssteuerungsschicht 14 x Dicke hiervon) - (linearer Ausdehnungskoeffizient der piezoelektrischen Schicht 10 x Dicke hiervon + linearer Ausdehnungskoeffizient der ersten Elektrodenschicht 8 x Dicke hiervon + linearer Ausdehnungskoeffizient der zweiten Elektrodensicht 12 x Dicke hiervon).
  • (Vergleichsbeispiel 1)
  • Die piezoelektrische Vorrichtung des Vergleichsbeispiel 1 wurde auf die gleiche Art und Weise wie im Beispiel 1 erlangt, mit der Ausnahme, dass die Vorrichtung ohne die zweite Belastungssteuerungsschicht 14 aufgebaut wurde.
  • (Beispiele 2 bis 7)
  • Die piezoelektrischen Vorrichtungen der Beispiele 2 bis 7 wurden auf die gleiche Art und Weise wie in Beispiel 1 erlangt, mit der Ausnahme, dass die Vorrichtungen unter Verwendung des Substrats 4, der Isolierschicht 6, der ersten Elektrodenschicht 8, der piezoelektrischen Schicht 10, der zweiten Elektrodenschicht 12 und der zweiten Belastungssteuerungsschicht 14, wie in Tabellen 1 bis 3 bereitgestellt, hergestellt wurden.
  • (Beispiel 8)
  • Ein Si Wafer mit einem Durchmesser von 3 Zoll mit einer thermisch oxidierten Schicht (SiO2) wurde in eine Vakuumkammer von einem RF Sputtersystem gelegt, wobei das Innere hiervon auf Vakuum evakuiert wurde, und es wurde eine Pd Schicht als eine erste Belastungssteuerungsschicht 16 abgelagert. Die Temperatur von der Basis betrug im Verlaufe der Ablagerung 400 °C und die Dicke von der unteren Belastungssteuerungsschicht betrug 200 nm.
  • Nach der Ausbildung der ersten Belastungssteuerungsschicht 16 wurde eine Pt Schicht als erste Elektrodenschicht 8 abgelagert. Die Temperatur von der Basis betrug im Verlaufe der Ablagerung 400 °C und die Dicke von der unteren Belastungssteuerungsschicht betrug 200 nm. Die piezoelektrische Vorrichtung von Beispiel 8 wurde auf die gleiche Art und Weise wie in Beispiel 1 erlangt, mit Ausnahme der zuvor beschriebenen Art und Weise.
  • (Beispiel 9)
  • Ein Laminatkörper, welcher die Schichten bis zur zweiten Belastungssteuerungsschicht 14 hat, wurde auf einem Silizium-Wafer 4 durch das gleiche Verfahren wie in Beispiel 1 ausgebildet (welches hier im Folgenden als ein abgelagertes Substrat bezeichnet wird). Danach wurde die zweite Belastungssteuerungsschicht 14 von dem abgelagerten Substrat über eine Klebeschicht aus einem Epoxidharz an ein weiteres Substrat mit einer thermisch oxidierten Schicht auf einem Silizium-Wafer angebunden (welches hier im Folgenden als ein Stützsubstrat bezeichnet wird).
  • Nach der Anbindung wurden der Silizium-Wafer 4 und die thermisch oxidierte Schicht 6 von dem abgelagerten Substrat durch ein Trockenätzen entfernt, um die erste Elektrodenschicht 8 freizulegen.
  • Danach wurde die Basis an das RF Sputtersystem überführt und wurde eine Pd Schicht als erste Belastungssteuerungsschicht 16 ausgebildet. Die Temperatur von der Basis betrug 200 °C und die Dicke von der unteren Belastungssteuerungsschicht betrug 200 nm.
  • Nach der Ausbildung von der ersten Belastungssteuerungsschicht 16 wurde der Laminatkörper durch Fotolithografie, Trockenätzen und Nassätzen gemustert.
  • Nach dem Mustern wurden das Stützsubstrat und die Klebeschicht durch Trockenätzen entfernt, um die piezoelektrische Vorrichtung von Beispiel 9 zu erlangen.
  • (Vergleichsbeispiel 2)
  • Die piezoelektrische Vorrichtung von Vergleichsbeispiel 2 wurde auf die gleiche Art und Weise wie in Beispiel 9 erlangt, mit der Ausnahme, dass die zwei Belastungssteuerungsschichten nicht bereitgestellt wurden.
  • (Beispiel 10)
  • Die piezoelektrische Vorrichtung von Beispiel 10 wurde auf die gleiche Art und Weise wie in Beispiel 9 erlangt, mit der Ausnahme, dass die erste Belastungssteuerungsschicht 16 und die zweite Belastungssteuerungsschicht 14 wie im Folgenden beschrieben ausgebildet wurden. Genauer gesagt, wurde ein duroplastisches Polyurethan-Harz durch Rotationsbeschichtung auf jede der Elektrodenschichten aufgetragen. Nach der Auftragung wurden die duroplastischen Polyurethan-Harzschichten für 30 Minuten unter der Bedingung von 120 °C vorgebacken, und danach für 60 Minuten unter der Bedingung von 250 °C thermisch ausgehärtet, wodurch ausgehärtete Schichten aus Polyurethanharz erlangt wurden.
  • (Beispiele 11 bis 17)
  • Die piezoelektrischen Vorrichtungen von Beispielen 11 bis 17 wurden auf die gleiche Art und Weise wie in Beispiel 10 erlangt, mit der Ausnahme, dass die zweite Belastungssteuerungsschicht 14 und die erste Belastungssteuerungsschicht 16 unter Verwendung der in Tabellen 1 bis 3 gezeigten Materialien hergestellt wurden.
  • (Beispiel 18)
  • Die hier verwendete piezoelektrische Schicht 10 war Pb(Zr,Ti)O3. Das Pb(Zr,Ti)O3 wurde durch RF Sputtern abgelagert. Die Temperatur von der Basis betrug im Verlaufe der Ablagerung 550 °C.
  • Es wurde Nb2O5 für die zweite Belastungssteuerungsschicht 14 und die erste Belastungssteuerungsschicht 16 verwendet. Das Nb2O5 wurde durch RF Sputtern abgelagert. Die Temperatur von der Basis betrug im Verlaufe der Ablagerung 200 °C. Die piezoelektrische Vorrichtung von Beispiel 18 wurde auf die gleiche Art und Weise wie in Beispiel 9 erlangt, mit Ausnahme der zuvor beschriebenen Art und Weise.
  • (Beispiele 19 bis 25)
  • Die piezoelektrischen Vorrichtungen von Beispielen 19 bis 25 wurden auf die gleiche Art und Weise wie in Beispiel 18 erlangt, mit der Ausnahme, dass die piezoelektrische Schicht 10, die zweite Belastungssteuerungsschicht 14 und die erste Belastungssteuerungsschicht 16 unter Verwendung der in Tabellen 1 bis 6 gezeigten Materialien hergestellt wurden.
  • (Beispiel 26)
  • Die piezoelektrische Vorrichtung von Beispiel 26 wurde auf die gleiche Art und Weise wie in Beispiel 10 erlangt, mit der Ausnahme, dass die piezoelektrische Schicht unter Verwendung der in Tabellen 4 bis 6 gezeigten Materialien hergestellt wurde.
  • (Beispiele 27 bis 31)
  • Die piezoelektrischen Vorrichtungen von Beispielen 27 bis 31 wurden auf die gleiche Art und Weise wie in Beispiel 22 erlangt, mit der Ausnahme, dass nach der Entfernung des Stützsubstrats eine thermische Behandlung unter Atmosphäre für 60 Minuten bei den in Tabellen 4 bis 6 gezeigten Temperaturen durchgeführt wurde.
  • (Beispiel 32)
  • Die piezoelektrische Vorrichtung von Beispiel 32 wurde auf die gleiche Art und Weise wie in Beispiel 17 erlangt, mit der Ausnahme, dass nach der Entfernung des Stützsubstrats eine thermische Behandlung unter Atmosphäre für 60 Minuten bei den in Tabellen 4 bis 6 gezeigten Temperaturen durchgeführt wurde.
  • (Beispiele 33 bis 43)
  • Die piezoelektrischen Vorrichtungen von Beispielen 33 bis 43 wurden auf die gleiche Art und Weise wie in Beispiel 32 erlangt, mit der Ausnahme, dass das Material, die Dicke und die thermische Behandlungstemperatur der Belastungssteuerungsschichten auf die in Tabellen 4 bis 6 gezeigten Bedingungen geändert wurden.
  • Die Tabellen 1 bis 6 stellen die Materialien, welche für das Substrat 4, die Isolierschicht 6, die erste Belastungssteuerungsschicht 16, die erste Elektrodenschicht 8, die piezoelektrische Schicht 10, die zweite Elektrodenschicht 12 und die zweite Belastungssteuerungsschicht 14 verwendet wurden, die linearen Ausdehnungskoeffizienten der jeweiligen Materialien und die Dicken der jeweiligen Schichten bei jedem der Beispiele und der Vergleichsbeispiele bereit. Tabelle 1
    Substrat Isolierschicht Erste Belastungssteuerungsschicht
    Material LEC 10-6 1/K Material LEC 10-6 1/K Material T nm LEC 10-61/K
    Ex 1 Si (100) 2.6 SiO2 0.2 0 0.0
    C Ex 1 Si (100) 2.6 SiO2 0.2 0 0.0
    Ex 2 Si (100) 2.6 SiO2 0.2 0 0.0
    Ex 3 Si (100) 2.6 SiO2 0.2 0 0.0
    Ex 4 Si (100) 2.6 SiO2 0.2 0 0.0
    Ex 5 Si (100) 2.6 SiO2 0.2 0 0.0
    Ex 6 Si (100) 2.6 SiO2 0.2 0 0.0
    Ex 7 Si (100) 2.6 SiO2 0.2 0 0.0
    Ex 8 Si (100) 2.6 SiO2 0.2 Pd 100 11.8
    Ex 9 Nein Nein Pd 100 11.8
    C Ex 2 Nein Nein 0 0.0
    Ex 10 Nein Nein Polyurethan 100 120.0
    Ex 11 Nein Nein Harnstoffharz 100 25.0
    Ex 12 Nein Nein Phenolharz 100 30.0
    Ex 13 Nein Nein Melaminharz 100 45.0
    Ex 14 Nein Nein Polyimid 100 50.0
    Ex 15 Nein Nein Epoxidharz 100 60.0
    Ex 16 Nein Nein ungesättigtes Polyester 100 80.0
    Ex 17 Nein Nein Silikon harz 100 250.0
    Ex 18 Nein Nein Nb2O5 100 5.7
    Ex 19 Nein Nein Al2O3 100 5.9
    Ex: Beispiel; C Ex: Vergleichsbeispiel; LEC: linearer Ausdehnungskoeffizient; T: Dicke
    Tabelle 2
    Erste Elektrodenschicht Piezoelektrische Schicht
    Material T nm LEC 10-6 1/K Material T nm LEC 10-6 1/K
    Ex 1 Pt 200 8.8 (K, Na)NbO3 2000 8.0
    C Ex 1 Pt 200 8.8 (K, Na)NbO3 2000 8.0
    Ex 2 Pt 200 8.8 (K, Na)NbO3 2000 8.0
    Ex 3 Pt 200 8.8 (K, Na)NbO3 2000 8.0
    Ex 4 Pt 200 8.8 (K, Na)NbO3 2000 8.0
    Ex 5 Pt 200 8.8 (K, Na)NbO3 2000 8.0
    Ex 6 Pt 200 8.8 (K, Na)NbO3 2000 8.0
    Ex 7 Mo 200 4.8 (K, Na)NbO3 2000 8.0
    Ex 8 Pt 200 8.8 (K, Na)NbO3 2000 8.0
    Ex 9 Pt 200 8.8 (K, Na)NbO3 2000 8.0
    C Ex 2 Pt 200 8.8 (K, Na)NbO3 2000 8.0
    Ex 10 Pt 200 8.8 (K, Na)NbO3 2000 8.0
    Ex 11 Pt 200 8.8 (K, Na)NbO3 2000 8.0
    Ex 12 Pt 200 8.8 (K, Na)NbO3 2000 8.0
    Ex 13 Pt 200 8.8 (K, Na)NbO3 2000 8.0
    Ex 14 Pt 200 8.8 (K, Na)NbO3 2000 8.0
    Ex 15 Pt 200 8.8 (K, Na)NbO3 2000 8.0
    Ex 16 Pt 200 8.8 (K, Na)NbO3 2000 8.0
    Ex 17 Pt 200 8.8 (K, Na)NbO3 2000 8.0
    Ex 18 Mo 200 4.8 Pb(Zr,Ti)O3 2000 5.3
    Ex 19 Mo 200 4.8 Pb(Zr,Ti)O3 2000 5.3
    Ex: Beispiel; C Ex: Vergleichsbeispiel; LEC: linearer Ausdehnungskoeffizient; T: Dicke
    Tabelle 3
    Zweite Elektrodenschicht Zweite Belastungssteuerungsschicht TT SCP, P[-]
    Material T nm LEC 10-6 1/K Material T nm LEC 10-6 1/K
    Ex 1 Pt 200 8.8 Pd 100 11.8 Nein -18340
    C Ex 1 Pt 200 8.8 no 0 0.0 Nein -19520
    Ex 2 Pt 200 8.8 Co 100 13.0 Nein -18220
    Ex 3 Pt 200 8.8 Ni 100 13.4 Nein -18180
    Ex 4 Pt 200 8.8 Au 100 14.2 Nein -18100
    Ex 5 Pt 200 8.8 Cu 100 16.5 Nein -17870
    Ex 6 Pt 200 8.8 Ag 100 18.9 Nein -17630
    Ex 7 Mo 200 4.8 Ti 100 8.6 Nein -17060
    Ex 8 Pt 200 8.8 Pd 100 11.8 Nein -17160
    Ex 9 Pt 200 8.8 Pd 100 11.8 Nein -17160
    C Ex 2 Pt 200 8.8 Nein 0 0.0 Nein -19520
    Ex 10 Pt 200 8.8 Polyurethan 100 120. 0 Nein 4480
    Ex 11 Pt 200 8.8 Harnstoffharz 100 25.0 Nein -14520
    Ex 12 Pt 200 8.8 Phenolharz 100 30.0 Nein -13520
    Ex 13 Pt 200 8.8 Melaminharz 100 45.0 Nein -10520
    Ex 14 Pt 200 8.8 Polyimid 100 50.0 Nein -9520
    Ex 15 Pt 200 8.8 Epoxidharz 100 60.0 Nein -7520
    Ex 16 Pt 200 8.8 ungesättigtes Polyester 100 80.0 Nein -3520
    Ex 17 Pt 200 8.8 Silikon harz 100 250. 0 Nein 30480
    Ex 18 Mo 200 4.8 Nb2O5 100 5.7 Nein -11380
    Ex 19 Mo 200 4.8 Al2O3 100 5.9 Nein -11340
    Ex: Beispiel; C Ex: Vergleichsbeispiel; LEC: linearer Ausdehnungskoeffizient; T: Dicke; SCP: Belastungssteuerungsparameter; TT: Thermische Behandlung
    Tabelle 4
    Substrat Isolierschicht Erste Belastungssteuerungsschicht
    Material LEC 10-6 1/K Material LEC 10-6 1/K Material T nm LEC 10-61/K
    Ex 20 Nein Nein Y2O3 100 7.3
    Ex 21 Nein Nein TiO2 100 8.8
    Ex 22 Nein Nein MgO 100 10.5
    Ex 23 Nein Nein BaO 100 12.8
    Ex 24 Nein Nein CaO 100 12.9
    Ex 25 Nein Nein SrO 100 13.7
    Ex 26 Nein Nein Polyurethan 100 120.0
    Ex 27 Nein Nein MgO 100 10.5
    Ex 28 Nein Nein MgO 100 10.5
    Ex 29 Nein Nein MgO 100 10.5
    Ex 30 Nein Nein MgO 100 10.5
    Ex 31 Nein Nein MgO 100 10.5
    Ex 32 Nein Nein Silikon harz 100 250.0
    Ex 33 Nein Nein Silikonharz 1000 250.0
    Ex 34 Nein Nein Silikonharz 10000 250.0
    Ex 35 Nein Nein Silikonharz 20000 250.0
    Ex 36 Nein Nein Silikonharz 30000 250.0
    Ex 37 Nein Nein Silikonharz 35000 250.0
    Ex 38 Nein Nein Silikon harz 40000 250.0
    Ex 39 Nein Nein MgO 30 10.5
    Ex 40 Nein Nein MgO 60 10.5
    Ex 41 Nein Nein MgO 150 10.5
    Ex 42 Nein Nein MgO 1000 10.5
    Ex 43 Nein Nein MgO 2000 10.5
    Ex: Beispiel; LEC: linearer Ausdehnungskoeffizient; T: Dicke
    Tabelle 5
    Erste Elektrodenschicht Piezoelektrische Schicht
    Material T nm LEC 10-6 1/K Material T nm LEC 10-6 1/K
    Ex 20 Mo 200 4.8 Pb(Zr,Ti)O3 2000 5.3
    Ex 21 Mo 200 4.8 Pb(Zr,Ti)O3 2000 5.3
    Ex 22 Pt 200 8.8 (K, Na)NbO3 2000 8.0
    Ex 23 Pt 200 8.8 (K, Na)NbO3 2000 8.0
    Ex 24 Pt 200 8.8 (K, Na)NbO3 2000 8.0
    Ex 25 Pt 200 8.8 (K, Na)NbO3 2000 8.0
    Ex 26 Pt 200 8.8 BaTiO3 2000 12.5
    Ex 27 Pt 200 8.8 (K, Na)NbO3 2000 8.0
    Ex 28 Pt 200 8.8 (K, Na)NbO3 2000 8.0
    Ex 29 Pt 200 8.8 (K, Na)NbO3 2000 8.0
    Ex 30 Pt 200 8.8 (K, Na)NbO3 2000 8.0
    Ex 31 Pt 200 8.8 (K, Na)NbO3 2000 8.0
    Ex 32 Pt 200 8.8 (K, Na)NbO3 2000 8.0
    Ex 33 Pt 200 8.8 (K, Na)NbO3 2000 8.0
    Ex 34 Pt 200 8.8 (K, Na)NbO3 2000 8.0
    Ex 35 Pt 200 8.8 (K, Na)NbO3 2000 8.0
    Ex 36 Pt 200 8.8 (K, Na)NbO3 2000 8.0
    Ex 37 Pt 200 8.8 (K, Na)NbO3 2000 8.0
    Ex 38 Pt 200 8.8 (K, Na)NbO3 2000 8.0
    Ex 39 Pt 200 8.8 (K, Na)NbO3 2000 8.0
    Ex 40 Pt 200 8.8 (K, Na)NbO3 2000 8.0
    Ex 41 Pt 200 8.8 (K, Na)NbO3 2000 8.0
    Ex 42 Pt 200 8.8 (K, Na)NbO3 2000 8.0
    Ex 43 Pt 200 8.8 (K, Na)NbO3 2000 8.0
    Ex: Beispiel; LEC: linearer Ausdehnungskoeffizient; T: Dicke
    Tabelle 6
    Zweite Elektrodenschicht Zweite Belastungssteuerungsschicht TT SCP, P[-]
    Material T nm LEC 10-6 1/K Material T nm LEC 10-6 1/K
    Ex 20 Mo 200 4.8 Y2O3 100 7.3 Nein -11060
    Ex 21 Pt 200 8.8 TiO2 100 8.8 Nein -11560
    Ex 22 Pt 200 8.8 MgO 100 10.5 Nein -17420
    Ex 23 Pt 200 8.8 BaO 100 12.8 Nein -16960
    Ex 24 Pt 200 8.8 CaO 100 12.9 Nein -16940
    Ex 25 Pt 200 8.8 SrO 100 13.7 Nein -16780
    Ex 26 Pt 200 8.8 Polyurethan 100 120.0 Nein -4520
    Ex 27 Pt 200 8.8 MgO 100 10.5 150°C -17420
    Ex 28 Pt 200 8.8 MgO 100 10.5 250°C -17420
    Ex 29 Pt 200 8.8 MgO 100 10.5 500°C -17420
    Ex 30 Pt 200 8.8 MgO 100 10.5 680°C -17420
    Ex 31 Pt 200 8.8 MgO 100 10.5 750°C -17420
    Ex 32 Pt 200 8.8 Silikonharz 100 250.0 150°C 30480
    Ex 33 Pt 200 8.8 Silikonharz 1000 250.0 150°C 480480
    Ex 34 Pt 200 8.8 Silikon harz 10000 250.0 150°C 4980480
    Ex 35 Pt 200 8.8 Silikon harz 20000 250.0 150°C 9980480
    Ex 36 Pt 200 8.8 Silikonharz 30000 250.0 150°C 14980480
    Ex 37 Pt 200 8.8 Silikonharz 35000 250.0 150°C 17480480
    Ex 38 Pt 200 8.8 Silikon harz 40000 250.0 150°C 19980480
    Ex 39 Pt 200 8.8 MgO 30 10.5 680°C -18890
    Ex 40 Pt 200 8.8 MgO 60 10.5 680°C -18260
    Ex 41 Pt 200 8.8 MgO 150 10.5 680°C -16370
    Ex 42 Pt 200 8.8 MgO 1000 10.5 680°C 1480
    Ex 43 Pt 200 8.8 MgO 2000 10.5 680°C 22480
    Ex: Beispiel; LEC: linearer Ausdehnungskoeffizient; T: Dicke; TT: Thermische Behandlung; SCP: Belastungssteuerungsparameter
  • (Auswertung des elektrischen Koerzitivfeldes und des Versatzes)
  • Die piezoelektrischen Eigenschaften der jeweiligen piezoelektrischen Vorrichtungen von Beispielen 1 bis 43 und Vergleichsbeispielen 1 und 2 wurden unter Verwendung eines ferroelektrischen Auswertungssystems TF-1000 (erhältlich von der aixACCT) ausgewertet. Die Versatze beim Anlegen einer Spannung an die jeweiligen piezoelektrischen Vorrichtungen wurden unter Verwendung eines Laser-Doppler-Schwingungsmessgerätes (erhältlich von der GRAPHTEC corporation) gemessen.
  • Es wurden P-E-Hysterese-Kurven gemessen, indem die erste Elektrodenschicht mit der positiven Elektrode und die zweite Elektrodenschicht mit der negativen Elektrode verbunden wurden und eine Dreieckswelle mit ± 60 V bei einer Frequenz von 1 kHz angelegt wurde, wobei Werte der elektrischen Koerzitivfelder Ec und Vc hieraus erlangt wurden, und wobei die Ergebnisse in den folgenden Tabellen 7 und 8 bereitgestellt sind. Die Versatzwerte wurden ähnlich gemessen, indem die erste Elektrodenschicht mit der positiven Elektrode und die zweite Elektrodenschicht mit der negativen Elektrode verbunden wurden und eine Spannung mit einer Sinuswelle (± 8 V oder ± 11 V) bei einer Frequenz von 1 kHz angelegt wurde, und wobei die Ergebnisse in den Tabellen 7 und 8 bereitgestellt sind. Tabelle 7
    Koerzitivfeld Ec+ (kV/cm) Koerzitivfeld Ec-(kV/cm) Koerzitivfeld Vc+ (V) Koerzitivfeld Vc-(V) D (µm) (Sinuswelle +/-7V) D (µm) (Sinuswelle +/-11V)
    C Ex 1 8.9 -32.8 1.8 -6.6 0.22 0.33
    Ex 1 10.9 -41.3 2.2 -8.3 1.00 1.19
    Ex 2 11.3 -42.5 2.3 -8.5 1.10 1.30
    Ex 3 12.4 -44.0 2.5 -8.8 1.16 1.37
    Ex 4 12.4 -46.0 2.5 -9.2 1.18 1.40
    Ex 5 12.8 -47.0 2.6 -9.4 1.24 1.47
    Ex 6 13.5 -48.9 2.7 -9.8 1.26 1.49
    Ex 7 15.1 -50.0 3.0 -10.0 1.28 1.52
    Ex 8 16.2 -54.5 3.2 -10.9 1.28 1.54
    C Ex 2 9.9 -34.7 2.0 -6.9 0.24 0.30
    Ex 9 20.2 -60.4 4.0 -12.1 4.48 6.71
    Ex 10 45.0 -110.9 9.0 -22.2 4.80 7.21
    Ex 11 26.1 -70.9 5.2 -14.2 4.52 6.75
    Ex 12 28.7 -74.5 5.7 -14.9 4.60 6.91
    Ex 13 30.4 -77.7 6.1 -15.5 4.60 6.90
    Ex 14 32.0 -80.8 6.4 -16.2 4.65 7.00
    Ex 15 33.8 -81.0 6.8 -16.2 4.66 7.01
    Ex 16 34.0 -83.0 6.8 -16.6 4.56 6.99
    Ex 17 60.0 -123.9 12.0 -24.8 4.91 7.40
    Ex 18 110.4 -210.5 22.1 -42.1 5.21 7.80
    Ex 19 113.4 -215.0 22.7 -43.0 5.31 7.95
    Ex: Beispiel; C Ex: Vergleichsbeispiel; D: Versatz
    Tabelle 8
    Koerzitivfeld Ec+ (kV/cm) Koerzitivfeld Ec-(kV/cm) Koerzitivfeld Vc+ (V) Koerzitivfeld Vc-(V) D (µm) (Sinuswelle +/-7V) D (µm) (Sinuswelle +/-11V)
    Ex 20 114.8 -218.2 23.0 -43.6 5.40 8.05
    Ex 21 115.9 -219.0 23.2 -43.8 5.41 8.20
    Ex 22 22.5 -57.1 4.5 -11.4 4.55 6.87
    Ex 23 24.5 -58.7 4.9 -11.7 4.59 6.90
    Ex 24 25.1 -59.8 5.0 -12.0 4.61 6.90
    Ex 25 26.2 -61.1 5.2 -12.2 4.59 6.88
    Ex 26 30.4 -62.4 6.1 -12.5 4.55 7.15
    Ex 27 24.5 -56.1 4.9 -11.2 4.60 7.23
    Ex 28 28.2 -61.3 5.6 -12.3 4.70 7.38
    Ex 29 36.1 -70.5 7.2 -14.1 4.76 7.50
    Ex 30 40.9 -74.5 8.2 -14.9 4.78 7.52
    Ex 31 23.1 -60.9 4.6 -12.2 4.66 7.31
    Ex 32 72.1 -130.9 14.4 -26.2 4.02 6.30
    Ex 33 74.2 -134.0 14.8 -26.8 5.39 8.18
    Ex 34 75.6 -136.0 15.1 -27.2 5.25 7.98
    Ex 35 78.0 -140.1 15.6 -28.0 5.01 7.70
    Ex 36 80.1 -145.2 16.0 -29.0 4.90 7.55
    Ex 37 82.2 -148.2 16.4 -29.6 4.61 6.99
    Ex 38 83.5 -150.1 16.7 -30.0 4.50 6.61
    Ex 39 20.5 -55.5 4.1 -11.1 4.98 7.82
    Ex 40 21.1 -59.0 4.2 -11.8 4.95 7.79
    Ex 41 26.0 -62.0 5.2 -12.4 4.77 7.51
    Ex 42 35.9 -69.5 7.2 -13.9 4.67 7.32
    Ex 43 43.3 -80.9 8.7 -16.2 4.65 7.31
    Ex: Beispiel; D: Versatz
  • Es wurde bestätigt, dass die elektrischen Koerzitivfelder Ec+, Vc+ und die elektrischen Koerzitivfelder Ec-, Vc- der piezoelektrischen Vorrichtungen der Beispiele 1 bis 43 mit der Belastungssteuerungsschicht oder mit Schichten, deren linearer Ausdehnungskoeffizient größer war als jener von der Elektrodenschicht und der piezoelektrischen Schicht, größer waren als die elektrischen Koerzitivfelder Ec+, Vc+ und die elektrischen Koerzitivfelder Ec-, Vc- der Vergleichsbeispiele 1 und 2 ohne die Belastungssteuerungsschicht.

Claims (11)

  1. Piezoelektrische Vorrichtung (100; 100'; 101; 101'), welche umfasst: - eine erste Elektrodenschicht (8), - eine piezoelektrische Schicht (10), welche auf der ersten Elektrodenschicht (8) bereitgestellt ist, wobei die piezoelektrische Schicht (10) PZT (Blei-Zirkonat-Titanat), KNN (Kalium-Natrium-Niobat), BT (Barium-Titanat), LN (Lithium-Niobat), BNT (Bismut-Natrium-Titanat), ZnO (Zinkoxid) oder AIN (Aluminiumnitrid) umfasst; -eine zweite Elektrodenschicht (12), welche auf der piezoelektrischen Schicht (10) bereitgestellt ist, wobei die zweite Elektrodenschicht (12) Palladium (Pd), Platin (Pt), Rhodium (Rh), Gold (Au), Ruthenium (Ru), Iridium (Ir), Molybdän (Mo), Titan (Ti) oder Tantal (Ta) umfasst; und - eine zweite Belastungssteuerungsschicht (14), welche auf der zweiten Elektrodenschicht (12) bereitgestellt ist, wobei die zweite Belastungssteuerungsschicht (14) oanorganische Materialen, ausgewählt aus Pd, Co, Ni, Au, Cu, Ag und Ti, umfasst; oLegierungen aus Elementen, ausgewählt aus Ni, Fe, Co, Cr, Al und Mg, umfasst; oder o anorganische Oxide, ausgewählt aus Nb2O5, Y2O3, TiO2, MgO, BaO, CaO und SrO, umfasst, wobei die zweite Belastungssteuerungsschicht (14) im direkten Kontakt mit der zweiten Elektrodenschicht (12) steht, und wobei ein linearer Ausdehnungskoeffizient von der zweiten Belastungssteuerungsschicht (14) größer als lineare Ausdehnungskoeffizienten von der zweiten Elektrodenschicht (12) und der piezoelektrischen Schicht (10) ist, wobei eine Oberseite der zweiten Belastungssteuerungsschicht (14) freiliegt.
  2. Piezoelektrische Vorrichtung (100; 100'; 101; 101') nach Anspruch 1, bei welcher die zweite Belastungssteuerungsschicht (14) ein anorganisches Oxid ist.
  3. Piezoelektrische Vorrichtung (100') nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Oberseite der zweiten Belastungssteuerungsschicht (14) und eine Unterseite der ersten Elektrodenschicht (8) freiliegend sind.
  4. Piezoelektrische Vorrichtung (100; 100'; 101; 101') nach Anspruch 1, ferner umfassend: - eine erste Belastungssteuerungsschicht (16), welche an einer unteren Fläche von der ersten Elektrodenschicht (8) bereitgestellt ist, wobei die erste Belastungssteuerungsschicht (16) mit der ersten Elektrodenschicht im direkten Kontakt steht, und wobei ein linearer Ausdehnungskoeffizient von der ersten Belastungssteuerungsschicht (16) größer ist als lineare Ausdehnungskoeffizienten von der ersten Elektrodenschicht (8) und der piezoelektrischen Schicht (10).
  5. Piezoelektrische Vorrichtung (100; 100'; 101; 101') nach Anspruch 4, bei welcher die erste Belastungssteuerungsschicht (16) ein anorganisches Oxid ist.
  6. Piezoelektrische Vorrichtung (100') nach Anspruch 4, wobei eine Oberseite der zweiten Belastungssteuerungsschicht (14) und eine Unterseite der ersten Elektrodenschicht (8) freiliegend sind.
  7. Piezoelektrische Vorrichtung (100; 100'; 101; 101') nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei: - die piezoelektrische Schicht KNN, PZT oder BT umfasst, - die zweite Elektrodenschicht Pt oder Mo umfasst und - die zweite Belastungssteuerungsschicht Pd, Co, Ni, Au, Cu, MgO oder SrO umfasst.
  8. Piezoelektrisches Stellglied, welches die piezoelektrische Vorrichtung nach Anspruch 1 umfasst.
  9. Festplattenlaufwerk, welches die piezoelektrische Vorrichtung nach Anspruch 1 umfasst.
  10. Tintenstrahl-Einrichtung, welche die piezoelektrische Vorrichtung nach Anspruch 1 umfasst.
  11. Piezoelektrischer Sensor, welcher die piezoelektrische Vorrichtung nach Anspruch 1 umfasst.
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