DE3603337A1 - Piezoelektrischer wandler und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Piezoelektrischer wandler und verfahren zu seiner herstellung

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Description

Die Erfindung betrifft einen piezoelektrischen Wandler und ein Verfahren zu seiner Herstellung und insbesondere einen aus einem dünnen Film aus Bleititanat (PbTiO3) hergestellten piezoelektrischen Wandler mit einer hervorragenden Piezoelektrizität sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung.
Es war bekannt, daß Bleititanat ein großes Achsenverhältnis und eine spontane Polarisation Ps in der ferroelektrischen Phase (tetragonales System) aufweist.
Es wird allgemein davon ausgegangen, daß die Piezoelektrizitat eines ferroelektrischen Kristalls proportional zur Größe der spontanen Polarisation Ps ist. Es wurde berichtet, daß in einer Untersuchung, in der ein reiner Einkristall aus Bleititanat verwendet wurde, der ferroelektrische Kristall tatsächlich eine große Piezoelektrizität aufwies.
Da es jedoch in der Praxis schwierig ist, Bleititanat in Form eines Einkristalls mit praktikablen Abmessungen herzustellen, wird Bleititanat momentan in Form einer Keramik verwendet. Wird Bleititanat jedoch als eine Keramik ausgebildet, sind die c-Achsen der PbTiO--Kristallite regellos orientiert, wodurch der Vorteil des Bleititanats, daß die Piezoelektrizität in Richtung der c-Achse groß ist, nicht vollständig ausgenutzt werden kann.
Andererseits ist auch ein piezoelektrischer Wandler bekannt, bei dem ein Metallfilm als eine Elektrode auf einem Substrat gebildet, und ein piezoelektrischer Dünnfilm darauf abgeschieden ist. In der Praxis können für piezoelektrische Wandler jedoch nur piezoelektrische Dünnfilme aus bestimmten piezoelektrischen Materialien verwendet werden, da sich keine hinreichenden piezoelektrischen Eigenschaften bei einem poly-
kristallinen Film erzielen lassen, in dem die Kristallit-Achsen zufallsverteilt sind, entlang denen eine starke Piezoelektrizität auftritt. Ein durch Hochfrequenz-Sputtern auf einem Goldfilm abgeschiedener ZnO-FiIm ist beispielsweise gleichmäßig orientiert und zeigt eine Piezoelektrizität in Richtung der Dicke des Films, so daß er für einen piezoelektrischen Wandler verwendet werden kann. Wird jedoch mit den gewöhnlichen Technologien zur Filmbildung ein piezoelektrisches Perowskit-Material als Dünnfilm ausgebildet, ist dieser dünne Film nicht orientiert. Es war deshalb schwierig, praktisch anwendbare piezoelektrische Dünnfilm-Wandler herzustellen, bei denen die große Piezoelektrizität vollständig ausgenutzt wird. Die offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 223230/1984 zeigt ein spezielles Beispiel, in dem ein (100)-orientierter Platin(Pt)-Film als eine Elektrode auf einem einkristallinen Magnesiumoxid(MgO)-Substrat angeordnet ,und anschließend ein bezüglich der c-Achse orientierter Dünnfilm aus Bleititanat auf der Elektrode gebildet wird.
Bei diesem Verfahren ist es jedoch nur möglich, sehr beschränkte Arten von Einkristall-Substraten zu verwenden, die eine Gitterkonstante aufweisen, die annähernd gleich der eines piezoelektrischen Stoffes ist.
Die generelle Aufgabe der Erfindung ist darin zu sehen, einen piezoelektrischen Wandler sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung anzugeben, womit die dem Stand der Technik anhaftenden Nachteile zumindest teilweise überwunden werden. Insbesondere sollen ein Film mit einer hervorragenden c-Achsen-Orientierung aus einem piezoelektrischen Perowskit-Material und ein Verfahren zur Herstellung eines piezoelektrischen Dünnfilm-Wandlers mit sehr guter Piezoelektrizität angegeben werden.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt darin, unter Verwendung eines Materials mit einer willkürlichen Gitterkonstante
als Substratmaterial einen piezoelektrischen Dünnfilm-Wandler zu schaffen.
Weiterhin soll nach vorliegender Erfindung ein piezoelektrischer Dünnfilm angegeben werden, der zusammen mit einer elektrischen Schaltung unter Verwendung eines Halbleitersubstrats eine monolithische Vorrichtung bildet.
Das wesentliche Merkmal der Erfindung besteht in einem piezoelektrischen Wandler mit einem Substrat, das auf der Hauptoberfläche ein Gitter bzw. Rippen mit einem Sägezahnprofil hat, einer auf der Hauptoberfläche des Substrats gebildeten ersten Metallschicht, die ein kubisch-flächenzentriertes Metallmaterial mit einer (111)-Orientierung auf der glatten Oberfläche aufweist, einem auf dieser Metallschicht gebildeten piezoelektrischen Film, der ein piezoelektrisches Perowskit-Material aufweist, und einer auf diesem piezoelektrischen Film gebildeten zweiten Metallschicht.
Als Material für die erste Metallschicht dient beispielsweise Platin, wobei ein (100)-orientierter Film dieses Metalls durch Abscheidung von Pt auf der Hauptoberfläche des Substrats mit Sägezahnprofil-Gitter durch Graphoepitaxie gebildet wird. Ein Beispiel für das auf dem Metallfilm gebildete piezoelektrische Material ist PbTiO3 oder eine Mischung davon mit geringen Mengen anderer Komponenten. Dieses Material kann einen hervorragenden bezüglich der c-Achse orientierten Dünnfilm bilden, wenn es auf der Metallschicht abgeschieden wird, so daß sich ein piezoelektrischer Wandler mit hervorragender Piezoelektrizität erzielen läßt.
Das genannte Substrat mit dem Gitter mit Sägezahnprofil kann man erhalten, indem eine streifenförmige SiO~-Maske auf der Oberfläche eines typischerweise (100)-Siliziumsubstrats gebildet, und dieses einem anisotropen Ätzvorgang ausgesetzt
wird. Eine derartige Struktur läßt sich auch erzielen, indem eine streifenförmige Maske auf ein amorphes Substrat aufgebracht, und dieses einem Ionenfräsen von zwei Richtungen unterzogen wird.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der anliegenden Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen zeigen
Fig. 1A eine perspektivische Ansicht eines piezoelektrischen Wandlers nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 1B eine Schnittansicht des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1A;
Fig. 2A
bis 2F Darstellungen der Verfahrensschritte bei der Herstellung eines Gitters auf einem Siliziumsubstrat; Fig. 3 eine Teilansicht des piezoelektrischen Wandlers nach
Fig. 1A;
Fig. 4 eine Schnittansicht eines Teils des piezoelektrischen
Wandlers nach Fig. 1A;
Fig. 5A eine Draufsicht auf eine Anordnung von erfindungsgemäßen piezoelektrischen Wandlern; und Fig. 5B eine Schnittansicht der Anordnung nach Fig. 5A.
Die Fig. 1A und 1B zeigen eine perspektivische Ansicht bzw. eine Schnittansicht eines piezoelektrischen Wandlers eines ersten Beispiels der Erfindung.
In diesen Figuren ist mit Bezugsziffer 21 ein Substrat aus einem Silizium(Si)-Material bezeichnet, dessen Hauptoberfläche 22 mit einem Gitter bzw. mit Rippen versehen ist, die ein Sägezahnprofil aufweisen. Mit Bezugsziffer 23 ist eine Platin aufweisende untere Elektrodenschicht, mit Bezugsziffer 24 ein auf Bleititanat basierender piezoelektrischer Dünnfilm und mit Bezugsziffer 25 eine obere Elektrodenschicht dargestellt.
Das Siliziumsubstrat 21 ist aus einem Silizium-Einkristall mit den Abmessungen 10 mm 0 χ 10 mm hergestellt, dessen obere und untere Oberflächen (100)-Ebenen sind. Die Fig. 2A bis 2F stellen Verfahrensschritte für das Versehen des Siliziumsubstrats 21 mit dem Gitter bzw. den Rippen dar. Wie in Fig. 2A gezeigt, wird zuerst auf der Hauptoberfläche 209 des Substrats 21 durch thermische Oxidation eine SiO2-Schicht 210 gebildet. Anschließend wird auf der SiO2-Schicht ein Fotoresistfilm gebildet, freigelegt und entwickelt, um ein Resistmuster 212 mit einer Teilung bzw. einem Zwischenraum von 0,3 μΐη zu erhalten, wie es in Fig. 2B gezeigt ist. Die SiO2~Schicht wird daraufhin durch reaktives Ionenätzen mit CHF3-GaS geätzt, um die Schicht 210 in den in Fig. 2C gezeigten Zustand zu bringen. Durch Entfernen des Resistfilms ergibt sich der in Fig. 2D dargestellte Zustand. Die so erhaltene Anordnung wird einem anisotropen Ätzvorgang mit einer mit Isopropylalkohol gesättigten, 20 %-igen wässrigen KOH-Lösung unterzogen, wobei der streifenförmige SiO3-FiIm 211 als eine Maske verwendet wird. Durch das Ätzen bei 750C für 15 Sekunden wird ein Gitter mit Sägezahnprofil gebildet, das einen Neigungsschnittwinkel von 70,5° aufweist, wie es in Fig. 2E gezeigt ist. Entsprechend Fig. 2F wird abschließend auf der das Gitter aufweisenden Oberfläche durch thermische Oxidation eine dünne SiO2-Schicht 214 gebildet. Fig. 3 zeigt eine perspektivische Ansieht des Siliziumsubstrats 21 mit dem so gebildeten Gitter. Dieses Substrat 21 wird auf 2000C erhitzt, und es erfolgt eine Platin-Dampfabscheidung, um darauf eine untere Elektrodenschicht 23 zu bilden. Diese Anordnung wird bei 8000C für zwei Stunden ausgeheilt, um die Orientierung der Platinschicht zu verbessern.
Da Platin eine starke (111)-Orientierung zeigt, ist die auf der Hauptoberfläche mit dem Gitter gebildete Schicht 23 ein (100)-orientierter Film.
Das ist schematisch in den Fig. 3 und 4 dargestellt. Die Dampfabscheidung und das Ausheilverfahren bewirkten eine Graphoepitaxie, um die auf der Oberfläche 22 gebildete Schicht 23 in eine (100)-orientierte Schicht umzuformen. Wenn die Temperatur des Substrats während der Dampfabscheidung angehoben wird, läßt sich ohne Anwendung irgendeines Ausheilschrittes direkt eine (100)-orientierte Platinschicht erzielen. In diesem Beispiel entspricht die Menge des abgeschiedenen Platins, die ausreicht, die Gitterrinnen zu füllen und einen bis zu seiner Oberfläche (100)-orientierten Platinfilm zu erhalten, der Menge, die verwendet werden würde, um einen 300 nm dicken Platinfilm durch Dampfabscheidung auf einer flachen Oberfläche zu bilden.
Anschließend wird ein auf Bleititanat basierender Dünnfilm als eine piezoelektrische Schicht auf der unteren Elektrodenschicht 23 durch ein Hochfrequenz-Magnetron-Sputter-Verfahren gebildet. Bei diesem Schritt werden beispielsweise Zirkonium (Zr) und Magnesium (Mg) als geringfügige Nebenkomponenten dem PbTiO., zugesetzt, um die Piezoelektrizität zu verbessern. Bevorzugte Sputter-Bedingungen weisen eine Substrattemperatur von 5500C, einen Ar-O2 (90 % - 10 %)-Gasdruck von 3 Pa und eine Sputter-Zeit von zehn Stundenlauf. Die Dicke eines unter diesen Bedingungen gebildeten Films beträgt etwa 3 \xm.
Der so hergestellte piezoelektrische Dünnfilm wurde durch eine Röntgenstrahl-Beugungsmessung ausgewertet. Es ergab sich, daß dieser Film eine starke (00A)-Beugungsspitze und eine schwache (h00)-Beugungsspitze aufwies und ein im wesentlichen c-Achsen-orientierter Dünnfilm war. In diesem Fall ist I 1, 2 oder 3, und h 1 oder 3.
Anschließend werden zur Bildung einer oberen Elektrode 25 auf dem piezoelektrischen Dünnfilm 24 durch eine Maske mit 5 mm 0 über ein Dampfabscheidungsverfahren Chrom (Cr) und Gold (Au) abgeschieden.
Anschließend wird die Probe unter Halten der Probentemperatur auf 2000C gepolt, indem für etwa 20 Minuten zwischen den Elektroden eine Gleichspannung von 100 kV/cm angelegt wird.
Die Messung der Empfindlichkeit des nach obigem Verfahren hergestellten piezoelektrischen Wandlers erfolgte durch ein Impuls-Echo-Verfahren. Dabei wurden durch Anlegen eines Stoßwellensignals zwischen den Elektroden 23 und 25 Ultraschallwellen erzeugt, und die Intensität des vom anderen Ende der Substratsäule reflektierten Echos wurde im Frequenzbereich zwischen 0,1 und 1,2 GHz gemessen. Aus der erhaltenen Frequenzkennlinie wurde ein elektromechanischer Kopplungsfaktor mit einem Wert von 0,62 bestimmt. Dieser Wert war größer als der (= 0,5) einer auf PbTiO3 basierenden Keramik, so daß der piezoelektrische Wandler nach diesem Beispiel durchaus einen Effekt zeigte, der von der Bildung des c-Achsen-orientierten piezoelektrischen Dünnfilms herrührte.
Im obigen Ausführungsbeispiel wurde ein Substrat mit einem Gitterabstand von 0,3 μΐη verwendet. Wünschenswert ist ein Gitterabstand von 0,6 um oder darunter. Wenn auf ein Substrat ein Gitter mit einem Rippenabstand kleiner als 0,3 μΐη aufgebracht wird, kann die Graphoepitaxie eines Platinfilms erleichtert werden. Wenn die Temperatur des Sputterns zur Bildung des Films 24 auf 2000C verändert wird, hat der piezoelektrische Dünnfilm 24 keine klare Beugungslinie und ist amorph. Er wurde deshalb nach einem Ausheilschritt bei 700°C für acht Stunden durch Röntgenstrahl-Beugungsmessung ausgewertet. Es ergab sich, daß der Film eine starke (001)-Beugungslinie und eine schwache (h00)-Beugungslinie hatte.
Dieses Ergebnis zeigt, daß sich der c-Achsen-orientierte piezoelektrische Dünnfilm 24 auch durch ein Verfahren erzielen läßt, das folgende Schritte aufweist: Bilden eines amorphen piezoelektrischen Dünnfilms auf der (100)-orientierten Platin-
Elektrodenschicht 23 und anschließendes Ausheilen der amorphen Schicht unter bestimmten Bedingungen.
Auf die bereits oben beschriebene Weise wurde eine obere Elektrodenschicht 25 auf dem nach diesem Verfahren gebildeten Dünnfilm aus Bleititanat abgeschieden. Diese Probe wurde gepolt. Der elektromechanische Kopplungsfaktor dieser Probe wurde durch ein Impuls-Echo-Verfahren gemessen und ergab einen Wert von 0,58.
Die Fig. 5A und 5B zeigen eine Draufsicht bzw. eine Schnittansieht einer piezoelektrischen Wandleranordnung, die entsprechend dem in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Beispiel hergestellt wurde.
Ein Siliziumsubstrat 11 weist ein Gitter, wie es oben genannt wurde, nur auf den Bereichen 16 der Hauptoberfläche auf, die mit den Wandlerelementen zusammenfallen, während die (100)-Ebenen auf den anderen Bereichen unverändert belassen werden. Auf diesem Substrat werden eine untere Elektrode 13, die als eine allen Elektroden der Wandlerelemente gemeinsame Elektrode dient, und danach ein auf PbTiO3 basierender piezo-
elektrischer Film 14 gebildet. Weiterhin wird auf jedem mit den jeweiligen Bereichen 16 zusammenfallenden Teil eine Elektrode 15 angeordnet, die als Elektrode für das jeweilige Wandlerelement dient.
Bei dieser Struktur ist die untere Elektrode 13 ein (100)-orientierter Film im Bereich 16, jedoch ein (111)-orientierter Film im Bereich 17. Der Dünnfilm 14 aus Bleititanat ist daher auf dem Platinfilm im Bereich 16 c-Achsen-orientiert, wohingegen der Dünnfilm 14 aus Bleititanat auf dem Platinfilm im Bereich 17 ein nicht orientierter Film ist.
Wenn der so gebildete piezoelektrische Film 14 unter Verwen-
dung der Elektrode 13 sowie der Elektroden 15 gepolt wird, kann nur der Bereich 16 piezoelektrisch aktiviert werden. Auf diese Weise kann durch selektives Aufbringen von Gittern nur auf die Bereiche, die mit dem Wandlerelement übereinstimmen, die Orientierung des piezoelektrischen Films gesteuert werden, womit sich eine piezoelektrische Wandleranordnung mit einer hervorragenden Signaltrennung zwischen den Elementen erzielen läßt.
In den oben dargestellten Beispielen wird ein Siliziumkristall als Substrat verwendet. Es ist daher auch möglich, eine monolithische Vorrichtung zu realisieren, in der Ansteuerschaltungen oder Signalempfänger auf demselben Substrat gebildet sind.
Es ist auch möglich, das Substrat 21 als akustische Linse zu verwenden, indem am Boden des Substrats 21 eine halbrunde Öffnung 26 gebildet wird, wie sie in Fig. 1B mit einer gestrichelten Linie dargestellt ist. Wird das Substrat 21 als eine akustische Linse verwendet, wird die Oberfläche außerhalb der halbrunden öffnung 26 vorzugsweise abgefast, wie es mit Bezugsziffer 27 dargestellt ist.
Der in den obigen Beispielen verwendete Siliziumkristall kann durch andere anisotrop ätzbare Materialien ersetzt werden, beispielsweise GaAs- oder InP-Kristalle. Diese Materialien können als Substrate verwendet werden, indem auf sie in der oben beschriebenen Weise Gitter mit Sägezahnprofil aufgebracht werden.
Daneben sind die Verfahren zur Erzielung eines Substrats mit einem Gitter bzw. mit Rippen nicht auf die oben beschriebenen beschränkt. Es ist beispielsweise möglich, ein Substrat mit einem Gitter zu erhalten, wie es in Fig. 2 gezeigt ist, indem eine streifenförmige Maske auf einer Quarzglas-Oberfläche
gebildet wird,und anschließend Ionenfräsen aus zwei Richtungen erfolgt.
Andererseits sind als Materialien für die untere Elektrodenschicht Metalle mit einer kubisch-flächenzentrierten Struktur zu nennen, die eine (111)-Orientierung zeigen, beispielsweise Gold (Au), Aluminium (Al), Palladium (Pd), Iridium (Ir) oder Rhodium (Rh) sowie Platin (Pt). Vorzugsweise wird jedoch ein Metallmaterial mit einer Gitterkonstante gewählt, die der eines piezoelektrischen Materials am nächsten ist, das aufwachsen und orientiert werden soll.
JA/bi

Claims (12)

STRKHL SCIIÜI1EL-HOPF GHOKAiNC* SCiIULZ „ i ^ l'ATEXTA.NW.il/nv EI.'HOI'EA.V ΓΛΤΕΧΪ ΛΪΤΟ U S K VS O OUO 0 0 I i HITACHI, LTD. DEA-27512 4. Februar 1986 Piezoelektrischer Wandler und Verfahren zu seiner Herstellung Patentansprüche^
1. Piezoelektrischer Wandler,
gekennzeichnet durch ein Substrat (21) mit einem Gitter mit Sägezahnprofil auf der Hauptoberfläche (209); eine erste Metallschicht (23) mit einem kubisch-flächenzentrierten Metallmaterial, das eine (111)-Orientierung auf der glatten Oberfläche zeigt; einen auf der ersten Metallschicht (23) gebildeten piezoelektrischen Film (24) mit einem piezoelektrischen Perowskit-Material; und eine auf dem piezoelektrischen Film (24) gebildete zweite Metallschicht (25).
2. Piezoelektrischer Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Gitterrippen (22) auf der Hauptoberfläche (209) des Substrats (21) einen Neigungsschnittwinkel von 70,5° aufweisen,
3. Piezoelektrischer Wandler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Gitterrippen (22) einen Abstand von 0,6 um oder weniger aufweisen.
4. Piezoelektrischer Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
il.uluirh <i c k c» η ti :". ο i c h ii ο t, ·« daß die o.rsLü Metallschicht. (23) Piahin (Pt) aufweist.
5. Piezoelektrischer Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß der piezoelektrische Film (24) ein auf Bleititanat basierendes piezoelektrisches Material aufweist.
6. Piezoelektrischer Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (21) einen Silizium-Einkristall aufweist.
BAD ORIGINAL
7. Piezoelektrische Wandleranordnung, in der eine Vielzahl von Wandlerelementen regelmäßig angeordnet ist, gekennzeichnet durch
ein Substrat (11) mit einem Gitter (12) mit Sägezahnprofil auf den Bereichen (16) der Hauptoberfläche, die mit den Wandlerelementen übereinstimmen;
eine auf der Hauptoberfläche des Substrats (11) gebildete erste Metallschicht (13) mit einem eine (111)-Orientierung zeigenden kubisch-flächenzentrierten Metall auf der glatten Oberfläche, die als eine den Wandlerelementen des Wandlers gemeinsame Elektrode dient;
einen auf der ersten Metallschicht (13) gebildeten piezoelektrischen Film (14), der ein piezoelektrisches Perowskit-Material aufweist; und
eine auf den den Wandlerelementen entsprechenden Bereichen (16) der Hauptoberfläche des Substrats (11) auf dem piezoelektrischen Film (14) gebildete zweite Metallschicht (15), von der der Teil in jedem der genannten Bereiche (16) als Elektrode für das jeweilige Wandlerelement dient.
8. Verfahren zur Herstellung eines piezoelektrischen Wandlers,
gekennzeichnet durch folgende Schritte:
Bilden eines Gitters (22) mit Sägezahnprofil auf der Hauptoberfläche (209) eines Substrats (21);
Bilden einer ersten Metallschicht (23) mit einem kubisch-flächenzentrierten Metallmaterial auf der Hauptoberfläche (209) des Substrats (21);
Bilden eines piezoelektrischen Films (24) mit einem piezoelektrischen Perowskit-Material auf der ersten Metallschicht (23); und
Bilden einer zweiten Metallschicht (25) auf dem piezoelektrischen Material (24) .
9. Verfahren zur Herstellung eines piezoelektrischen Wandlers nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Bildens der ersten Metallschicht (23) das Dampfabscheiden des Metallmaterials auf der Hauptoberfläche des Substrats (21) und das Ausheilen der abgeschiedenen Metallschicht (23) aufweist.
10. Verfahren zur Herstellung eines piezoelektrischen Wandlers nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Bildens des piezoelektrischen Films (24) einen Hochfrequenz-Sputter-Vorgang aufweist.
11. Verfahren zur Herstellung eines piezoelektrischen Wandlers nach Anspruch 8 oder 9,
dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Bildens des piezoelektrischen Films (24) das Bilden einer amorphen Schicht durch einen Hochfrequenz-Sputter-Vorgang und das Umwandeln der amorphen Schicht in einen c-Achsen-orientierten piezoelektrischen Film durch Ausheilen aufweist.
12. Verfahren zur Herstellung eines piezoelektrischen To Wandlers,
gekennzeichnet durch folgende Schritte:
Bilden einer streifenförmigen Maske (211) auf der (100)-Ebene eines einkristallinen Substrats (21);
Bilden eines Gitters (22) mit Sägezahnprofil auf der Oberfläche des Substrats (21) durch anisotropes Ätzen des Substrats durch die Maske (211);
Bilden einer ersten Metallschicht (23) mit einem kubisch-flächenzentrierten Metallmaterial mit (111)-Orientierung auf der Oberfläche des Substrats (21) mit dem Gitter (22) ;
Bilden eines piezoelektrischen Films (24) auf der ersten Metallschicht (23) mit einem piezoelektrischen
— ο —
Stoff, der eine ferroelektrische Phase im tetragonalen System zeigt;
Bilden einer zweiten Metallschicht (25) auf dem piezoelektrischen Film (24); und
Polen des piezoelektrischen Films (24) durch Anlegen einer Spannung zwischen der ersten und zweiten Metallschicht (23, 25) .
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006004448B3 (de) * 2006-01-31 2007-10-04 Siemens Ag Dünnfilmkondensator mit strukturierter Bodenelektrode, Verfahren zum Herstellen des Dünnfilmkondensators und Verwendung des Dünnfilmkondensators

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2532381B2 (ja) * 1986-03-04 1996-09-11 松下電器産業株式会社 強誘電体薄膜素子及びその製造方法
US4816125A (en) * 1987-11-25 1989-03-28 The Regents Of The University Of California IC processed piezoelectric microphone
US5210455A (en) * 1990-07-26 1993-05-11 Ngk Insulators, Ltd. Piezoelectric/electrostrictive actuator having ceramic substrate having recess defining thin-walled portion
WO1993005208A1 (en) * 1991-09-10 1993-03-18 Massachusetts Institute Of Technology Enhanced heteroepitaxy
US5270298A (en) * 1992-03-05 1993-12-14 Bell Communications Research, Inc. Cubic metal oxide thin film epitaxially grown on silicon
US5155658A (en) * 1992-03-05 1992-10-13 Bell Communications Research, Inc. Crystallographically aligned ferroelectric films usable in memories and method of crystallographically aligning perovskite films
US5466932A (en) * 1993-09-22 1995-11-14 Westinghouse Electric Corp. Micro-miniature piezoelectric diaphragm pump for the low pressure pumping of gases
US5889871A (en) * 1993-10-18 1999-03-30 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Surface-laminated piezoelectric-film sound transducer
JP4122564B2 (ja) * 1998-04-24 2008-07-23 セイコーエプソン株式会社 圧電体素子、インクジェット式記録ヘッドおよびそれらの製造方法
US6204757B1 (en) * 1998-05-29 2001-03-20 Francis Christopher Evans Seatbelt usage and safety data accounting system
US6438070B1 (en) 1999-10-04 2002-08-20 Halliburton Energy Services, Inc. Hydrophone for use in a downhole tool
US6609430B1 (en) 2000-05-09 2003-08-26 Shrinivas G. Joshi Low profile transducer for flow meters
US7119800B2 (en) * 2003-06-24 2006-10-10 Tyco Electronics Corporation Acoustic touch sensor with low-profile diffractive grating transducer assembly
US7057330B2 (en) * 2003-12-18 2006-06-06 Palo Alto Research Center Incorporated Broad frequency band energy scavenger
US7293411B2 (en) 2004-12-20 2007-11-13 Palo Alto Research Center Incorporated Energy scavengers which adjust their frequency by altering liquid distributions on a beam
US7764003B2 (en) * 2006-04-04 2010-07-27 Kolo Technologies, Inc. Signal control in micromachined ultrasonic transducer
US11079543B1 (en) * 2010-09-23 2021-08-03 Lawrence Livermore National Security, Llc Isotropic etchback method of linewidth tailoring multilayer dielectric diffraction gratings for improvement of laser damage resistance and diffraction efficiency
US8866367B2 (en) * 2011-10-17 2014-10-21 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Thermally oxidized seed layers for the production of {001} textured electrodes and PZT devices and method of making
GB2498213B (en) 2012-01-09 2018-11-21 Bae Systems Plc Transducer arrangement
JP2016032007A (ja) * 2014-07-28 2016-03-07 株式会社リコー 圧電膜の製造方法、圧電素子の製造方法、液体吐出ヘッド及び画像形成装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59223230A (ja) * 1983-05-30 1984-12-15 Matsushita Electric Ind Co Ltd チタン酸鉛配向薄膜の製造方法
DE3510247A1 (de) * 1984-03-23 1985-10-03 Hitachi, Ltd., Tokio/Tokyo Wandler

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1541523B1 (de) * 1965-12-21 1970-07-09 Nippon Electric Co Piezoelektrisches elektroakustisches Wandlerelement und Verfahren zu seiner Herstellung
US3872332A (en) * 1971-04-19 1975-03-18 Honeywell Inc Composite bond for acoustic transducers
US3891869A (en) * 1973-09-04 1975-06-24 Scarpa Lab Inc Piezoelectrically driven ultrasonic generator
US3942139A (en) * 1974-11-08 1976-03-02 Westinghouse Electric Corporation Broadband microwave bulk acoustic delay device
JPS52113713A (en) * 1976-03-22 1977-09-24 Hitachi Ltd Array type ultra-high frequency sound oscillator
GB2056810B (en) * 1979-08-14 1984-02-22 Clarion Co Ltd Surface-acoustic-wave device
JPS5832360U (ja) * 1981-08-20 1983-03-02 ティーディーケイ株式会社 超音波探触子
US4480209A (en) * 1981-10-09 1984-10-30 Clarion Co., Ltd. Surface acoustic wave device having a specified crystalline orientation

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59223230A (ja) * 1983-05-30 1984-12-15 Matsushita Electric Ind Co Ltd チタン酸鉛配向薄膜の製造方法
DE3510247A1 (de) * 1984-03-23 1985-10-03 Hitachi, Ltd., Tokio/Tokyo Wandler

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006004448B3 (de) * 2006-01-31 2007-10-04 Siemens Ag Dünnfilmkondensator mit strukturierter Bodenelektrode, Verfahren zum Herstellen des Dünnfilmkondensators und Verwendung des Dünnfilmkondensators

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JPH0763101B2 (ja) 1995-07-05
US4677336A (en) 1987-06-30
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DE3603337C2 (de) 1991-09-26

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