DE68907228T2

DE68907228T2 - Piezoelektrisches Schichtelement und Verfahren zur Herstellung.

Info

Publication number: DE68907228T2
Application number: DE89101490T
Authority: DE
Inventors: Alan John Michaelis; Anthony David Paton
Original assignee: Xaar Ltd
Current assignee: Xaar Ltd
Priority date: 1988-02-04
Filing date: 1989-01-28
Publication date: 1993-12-02
Anticipated expiration: 2009-01-29
Also published as: EP0326973A3; ATE91046T1; HK1000090A1; EP0326973A2; JPH025583A; GB8802506D0; EP0326973B1; CA1318964C; US5036241A; DE68907228D1; ES2041345T3

Description

Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein piezoelektrische Laminate und deren Herstellung, und betrifft insbesondere ein Verfahren zur Herstellung eines piezoelektrischen Laminats, in welchem die piezoelektrische Schicht bzw. Lage polarisiert werden kann, nachdem sie mit einer starren Substratschicht bzw. -lage verbunden worden ist.
Piezoelektrische Laminate weisen typischerweise eine Schicht bzw. Lage aus einem piezoelektrischen Material auf, das mit einem starren isolierenden Substratmaterial durch eine isolierende, elastisch unbiegsame bzw. biegeunelastische oder starre Verbindungsschicht verbunden ist. Solche Laminate werden weithin bei der Herstellung von piezoelektrischen Transducer- bzw. Kraftwandleranordnungen verwendet. Typische Anwendungen enthalten die Ausbildung von phasengesteuerten Arrays für Ultraschallwandler und als Bauteile für Tintenstrahldruckköpfe.
Die Verbindungsschicht bzw. -lage, welche üblicherweise eine Steifigkeit bzw. Starrheit aufweist, die mit der des piezoelektrischen Materials oder des Keramik- oder Glassubstrates vergleichbar ist, muß im allgemeinen bei einer erhöhten Temperatur oberhalb oder möglichst direkt unterhalb der Curie-Temperatur des piezoelektrischen Materials ausgebildet werden. Wenn es diesen Temperaturen ausgesetzt wird, kann das piezoelektrische Material seine remanente Polarisation verlieren oder reduzieren. Folglich kann das piezoelektrische Material effektiv nicht vor der Ausbildung der Verbindungsschicht bzw. -lage vorgepolt bzw. vorpolarisiert werden. Das Polarisieren bzw. Polen findet deshalb vorzugsweise nach der Ausbildung der Verbindungschicht statt.
Üblicherweise wird das zusammengefügte piezoelektrische Laminat polarisiert, indem ein polarisationsfeld zwischen einem Paar aus Metallelektroden angelegt wird, das an gegenüberliegenden Flächen des Laminats angelegt wird. Diese Polarisierungskonfiguration hat bisher die Einrichtung eines unpraktikabel großen Polarisationsfeldes erfordert, um eine angemessene Polarisierung in einer vertretbaren Zeitdauer zu bewirken. Dieses ist wegen der hohen elektrischen Konstante des piezoelektrischen Materials relativ zu der des Substrats erforderlich, weil ein relativ kleiner Teil des Polarisationsfeldes über der piezoelektrischefl Schicht bzw. Lage angelegt wird. Folglich muß die Stärke des Polarisationsfeldes um einen relativ großen Faktor erhöht werden, um Polarisation zu bewirken, häufig jedoch ist das erforderliche Maß der Erhöhung einfach unpraktikabel.

Aufgaben der Erfindung

Es ist deshalb eine grundlegende Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes piezoelektrisches Laminat und ein Verfahren zu seiner Herstellung zur Verfügung zu stellen.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Ausbildung eines piezoelektrischen Laminats zur Verfügung zu stellen, in welchem das piezoelektrische Material polarisiert werden kann, nachdem das Laminat ausgebildet worden ist.
Es ist noch eine andere Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Ausbilden eines piezoelektrischen Laminats zur Verfügung zu stellen, in welchem das piezoelektrische Material polarisiert werden kann, nachdem das Laminat ausgebildet worden ist, wobei die Polarisationstätigkeit unter Verwendung praktikabler Polarisationsfelder stattfindet.
Die am 10. August 1988 veröffentlichte EP-A-0 277 703 offenbart ein Laminat, das eine erste Schicht bzw. Lage aus piezoelektrischem Material aufweist, das starr mit einer zweiten isolierenden Schicht verbunden ist. In diesem Dokument wird das Laminat mit einem piezoelektrischen Material ausgebildet, welches, bevor es mit der zweiten Lage bzw. Schicht verbunden wird, polarisiert wird. Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich jedoch mit dem Polarisieren der piezoelektrischen Lage bzw. Schicht nach deren Verbindung mit der zweiten Schicht bzw. Lage.
Die vorliegende Erfindung besteht in dem Verfahren zum Ausbilden eines polarisierten Laminats, das eine erste Schicht bzw. Lage aus piezoelektrischem Material und eine zweite Schicht bzw. Lage aus einem Material enthält, welches unter üblichen Betriebsbedingungen des Laminats elektrisch isolierend ist und welches starr mit der piezoelektrischen Schicht bzw. Lage verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die üblicherweise isolierende Schicht bzw. Lage leitend gemacht wird und eine Polarisationsspannung über dem Laminat für eine längere Periode als die Zeitkonstante des Laminats, die während des Polarisierens maßgebend ist, angelegt wird.
In einer Ausführungsform besteht die Erfindung ferner im Anlegen der Polarisationsspannung an das Laminat bei einer Temperatur, bei welcher die Leitfähigkeit der zweiten Schicht bzw. Lage wesentlich verstärkt ist.
Zweckmäßigerweise besteht die Erfindung ferner darin, die zweite Schicht bzw. Lage als Verbindungsschicht bzw. -lage zwischen der piezoelektrischen Schicht bzw. Lage und einer dritten Schicht aus isolierendem Material zur Verfügung zu stellen.
Auch besteht die Erfindung in einem piezoelektrischen Laminat, das eine erste Schicht bzw. Lage aus piezoelektrischem Material und eine zweite Schicht bzw. Lage aufweist, welche starr mit der ersten Schicht bzw. Lage verbunden ist und aus einem Material ist, welches unter üblichen Betriebsbedingungen elektrisch isolierend ist, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schicht bzw, Lage bei der Polarisationstemperatur eine Leitfähigkeit aufweist, welche wesentlich größer ist als die Leitfähigkeit der ersten Schicht bzw. Lage, wodurch ein Feld, das nicht wesentlich größer ist als das zum Polarisieren der ersten Schicht bzw. Lage allein Erforderliche, verwendet werden kann, um das Polarisieren des Laminats zu bewirken.
Zweckmäßigerweise bildet die zweite Schicht bzw. Lage eine Verbindungsschicht zwischen der ersten Schicht bzw. Lage und einer dritten Schicht bzw. Lage aus isolierendem Material und ist starr mit diesen verbunden, wobei die Verbindungsschicht bzw. -lage in Abhängigkeit von einer ausgewählten Stimulanz leitfähig gemacht wird, um so als eine Elektrode das Anlegen der Polarisationsspannung über der zweiten Lage zu vereinfachen.

Genaue Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in welchen:
FIGUREN 1(a) und 1(b) zwei Arten von piezoelektrischen Laminaten darstellen, welche gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellt werden können;
FIGUR 2(a) das Laminat nach Fig. 1(a) unter der Anwendung von Polarisationselektroden darstellt;
FIGUR 2(b) ein piezoelektrisches Laminat darstellt, das gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist; und
FIGUR 3 die Veränderung der Leitfähigkeit einer piezoelektrischen Keramik und eines Keramik- oder Glassubstrats graphisch darstellt, die zum Polarisieren eines Laminats gemäß der vorliegenden Erfindung zweckmäßig sind.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Die Fig. 1(a) stellt eine Art eines laminierten bzw. als dünne Schicht ausgebildeten keramischen Bauteiles 10 dar, das auf einer Fläche eine dünne Schicht oder Lage aus piezoelektrischem Material 12 und auf der anderen Fläche eine dünne Schicht bzw. Lage oder starres isolierendes Material 14 aufweist. Die zwei schichten 12 und 14 des Bauteils 10 sind durch eine übliche Verbindungsschicht bzw. -lage 16 miteinander verbunden. Das dargestellte Bauteil kann für die eventuelle Verwendung als phasengesteuerte Ultraschallwandleranordnung oder als ein Bauteil einer Tintenstrahl-Druckkopfanordnung weiteren Herstellungsverfahren unterworfen werden. Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit der Herstellung und dem Polarisieren des Laminatbauteils 10.
In einer bevorzugten Ausführungsform gemäß der Erfindung weist das piezoelektrische Material 12 eine dünne Schicht oder Lage aus Bleizirkoniumtitanat (PZT) als piezoelektrischer Keramik auf, jedoch ist es verständlich, daß andere piezoelektrische keramische oder kristalline Materialien, welche als Ergebnis des Polarisierens durch Anlegen eines elektrischen Polarisationsfeldes piezoelektrisch werden können, innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung angewendet werden können. Auch weist die starre dünne Isolationsschicht bzw. -lage 14 vorzugsweise eine dünne Schicht bzw. Lage aus Glas oder Keramik (oder Glaskeramik) auf, jedoch können auch andere isolierende Materialien ähnlich verwendet werden.
Vorzugsweise werden die Werte für den Elastizitätsmodul und die Dichte der dünnen isolierenden Schicht 14 so ausgewählt, daß ihre akustische Impedanz bzw. Scheinwiderstand relativ zu dem des piezoelektrischen Materials 12 einen spezifischen Wert aufweist, um eine definierte akustische Funktion zu erhalten. Alternativ kann das Elastizitätsmodul der dünnen Schicht 14 als gleich oder größer als der des piezoelektrischen Materials 12 ausgewählt werden, um das Substrat gegen Niederfrequenzdeformationen von Teilen der piezoelektrischen Wandleranordnung zu versteifen. Der thermische Expansionskoeffizient der dünnen Isolationsschicht bzw. -lage 14 sollte gleichzeitig so ausgewählt werden, daß er dicht bei dem des piezoelektrischen Materials 12 liegt. Diese Auswahl stellt ein Laminatbauteil 10 zur Verfügung, welches thermisch zur Verwendung über einen praktikablen Betätigungsbereich abgestimmt ist (typischerweise -20 bis +100 Grad Celsius), so daß die Verbindungsschicht während der Herstellung und des Betriebs keinen wesentlichen thermischen Belastungen ausgesetzt wird, welche den Zusammenhang des Laminats in schädlicher Weise beeinträchtigen könnten. Das Laminatbauteil 10 wird ebenfalls eine geringe oder keine Neigung aufweisen, sich unter thermischen Veränderungen zu verbiegen Die dielektrische Konstante der dünnen Isolationsschicht 14 wird ebenfalls vorzugsweise ausgewählt, um wesentlich geringer zu sein, als die der dünnen piezoelektrischen Schicht 12 (z.B. 10-100 mal geringer), so daß elektrische Betätigungsfelder in der piezoelektrischen Schicht bzw. Lage 12 zufriedenstellend bzw. angemessen dahin geführt werden, um ein schädliches elektrisches Übersprechen zwischen mehreren Bauteilen 10 in einer Wandleranordnung zu verhindern.
Die Verbindungsschicht 16 zwischen der dünnen piezoelektrischen Lage 12 und der dünnen isolierenden Lage 14 kann in Abhängigkeit des Herstellungsverfahrens eine Anzahl von Formen annehmen. In einem Fall kann die Verbindungsschicht 16 eine Keramik-Keramikverbindung aufweisen, welche aus einem zweiten Schmelz- bzw. Brennschritt der zwei dünnen keramischen Schichten bzw. Lagen in einem Ofen während der Herstellung resultieren. Die Verbindungsschicht 16 kann ebenfalls eine PZT-Glasverbindung in dem Falle aufweisen, daß die piezoelektrische Schicht bzw. Lage 12 thermisch mit einer dünnen Glas- oder Glaskeramikschicht verbunden wird, oder kann eine dünne Glasschichtverbindung aufweisen, um die PZT- und die dünnen keramischen Schichten 12 und 14 bei einer Temperatur zweckmäßigerweise oberhalb oder unmittelbar unterhalb der Curie-Temperatur der PZT- Keramik 12 zusammenzuschmelzen. In jedem Fall sollte die Verbindungsschicht bzw. -lage 16 die gleichen Konstruktionsanforderungen wie die dünne isolierende Schicht bzw. Lage 14 im Hinblick auf ihren Elastizitätsmodul und ihre Dichte in dem Betätigungsbereich erfüllen, um einen passenden akustischen (Schein-)Widerstand bzw. Impedanz oder Unbiegbarkeit zur Verfügung zu stellen, und sollte ebenfalls Haftfestigkeitswerte besitzen, die bezüglich thermischer, Herstellungs- und Betriebsbeanspruchungen für die Bauteileinheit während ihrer Standlebenszeit gewährleisten.
Das laminierte Keramikbauteil 10 kann andere Gestalten aufweisen, wie die in Fig. 1(a) dargestellte. Zum Beispiel ist in der Fig. 1(b) ein Laminatbauteil 10 dargestellt, das drei Schichten bzw. Lagen aufweist. In dieser Ausführungsform ist eine dünne piezoelektrische Schicht 12 mit jeder der gegenüberliegenden Flächen einer dünnen isolierenden Schicht 14 durch jeweilige Verbindungsschichten bzw. -lagen 16 verbunden.
Wie zuvor beschrieben, kann die remanente Polarisation der dünnen piezoelektrischen Schicht verlorengehen oder wesentlich verringert werden, wenn die Verbindungsschicht bzw. -lage 16 oberhalb der Curie-Temperatur der dünnen piezoelektrischen Schicht 12 gebildet wird, oder bei einer Temperatur unmittelbar unterhalb ihrer Curie-Temperatur ausgebildet wird. Eine Technik zum Polarisieren oder zum Beibehalten des Polarisationszustandes des piezoelektrischen Materials 12 nach dem Ausbilden der Verbindung muß deshalb zur Verfügung gestellt werden.
Zunächst, bezugnehmend auf Fig. 3, stellt die Kurve A den typischen elektrischen Widerstand von PZT als einer Funktion der Temperatur dar. Es wird beobachtet, daß der Widerstand dieses Materials typischerweise ungefähr p = 10¹³ Ohm-Zentimeter bei 100 Grad Celsius ist. Ein geladener piezoelektrischer Wandler weist eine Zeitkonstante eeOp auf (wobei e die relative Dielektrizitätskonstante des Materials ist und eO die absolute Dielektrizitätskonstante des freien Raumes ist). Bei 100 Grad Celsius und für e=2300 beträgt die Zeitkonstante, über die PZT eine Ladung festhält, ungefähr 0,72 Stunden. Die Kurve A nach Fig. 3 ist auch für viele isolierende Gläser und Keramiken zusätzlich zu PZT typisch. Der Widerstand von PZT kann um ungefähr zwei Größenordnungen erhöht oder um ungefähr den gleichen Grad durch entsprechendes Dotieren verringert werden. Gläser und Keramiken mit unterschiedlichem Widerstand können ebenfalls festgelegt werden, wobei diese Materialien Widerstandskurven aufweisen, die im wesentlichen parallel zu der von PZT sind.
Üblicherweise werden piezoelektrische Materialien durch Anlegen von Metallelektroden an jede Fläche einer dünnen piezoelektrischen Lage oder Schicht und Anlegen eines Polarisationsfeldes dazwischen polarisiert. Ein Zustand gesättigter Polarisation wird in einer Zeit erzielt, die verglichen mit der Zeitkonstante eeop der dünnen PZT- Schicht kurz ist. Diese Technik, wie sie für das Laminatbauteil 10 gemäß Fig. 1(a) angewendet wird, ist in Fig. 2(a) dargestellt, worin ein Paar von Elektroden 18 und 19 an den gegenüberliegenden Flächen des Bauteils angelegt wird. Weil die dielektrische Konstante der dünnen piezoelektrischen Schicht 12 verglichen mit der der dünnen Substratschicht 14 relativ groß ist, ist nur ein Teil des angelegten Feldes für das Polarisieren der piezoelektrischen Schicht bzw. Lage 12 effektiv verfügbar. Folglich muß das Polarisationsfeld um einen sehr großen Faktor (z.B. 100) angehoben werden, um ein effektives Polarisieren zu erzielen, was häufig nicht praktikabel ist. Die vorliegende Erfindung stellt Lösungen für diese Probleme zur Verfügung, wie nachfolgend im einzelnen beschrieben wird.
In einer Ausführungsform gemäß der Erfindung wird die dünne isolierende Schicht oder Platte 14 durch eine Keramik, ein Glas oder eine Glaskeramik ausgebildet, die durch die Kurve B gemäß Fig. 3 charakterisiert ist, welche einen typischerweise um zwei Größenordnungen niedrigeren Widerstand aufweist, als der des PZT, das die piezoelektrische Schicht bzw. Lage 12 ausbildet. Diese Widerstandscharakte ristik kann durch entsprechendes Dotieren der dünnen Isolationsschicht bzw. -platte 14 erzielt werden. Das Laminatbauteil 10 wird anschließend bei einer zweckmäßigen Polarisierungstemperatur gehalten und ein Polarisationsfeld wird, wie in Fig. 2(a) dargestellt, an Elektroden 18 und 19 angelegt. Wenn z.B. die Temperatur 100ºC ist, ist die Zeitkonstante für das Feld, um durch Ladungsverlust bzw. -schwund durch die dünne Isolationsschicht 14 zum Gleichgewicht anzusteigen, ungefähr 1/100 x 0,72 Stunden = 20 Sekunden, angenommen, daß die Zeitkonstante für das Laminat durch die dominierende dielektrische Konstante der PZT-Schicht bzw. -Lage 12 und durch den dominierenden Widerstand der dotierten Isolationsschicht bzw. -lage 14 beherrscht wird. Das Feld über der PZT-Lage bzw. -Schicht 12 wird nun eher durch Anstiegszeiten durch das Widerstands(oder Leitfähigkeits-)Verhältnis als das Verhältnis der dielektrischen Konstante des PZT und der dünnen Substratschichten 12 und 14 gesteuert, und ein Feld zum Polarisieren, das zwischen den Elektroden 18 und 19 angelegt wird, ist nicht wesentlich größer, als es zwischen Elektroden an einer isolierten dünnen PZT-Schicht bzw. -Lage für die entsprechende Polarisation erforderlich wäre.
Mit anderen Worten, indem die Polarisationstemperatur und -leitfähigkeit der Substratschicht bzw. -lage 14 erhöht wird, wird es ermöglicht, daß nach einem relativ kurzen Zeitintervall, währenddessen das Verhältnis der dielektrischen Konstanten primär wichtig ist, die Aufteilung des über das Laminat angelegten elektrischen Feldes nicht durch Betrachtungen von dielektrischen Konstanten beherrscht wird (welche in dieser Hinsicht unvorteilhaft sind), sondern durch Überlegungen über den Widerstand, welcher vorteilhaft eingestellt werden kann, indem die Leitfähigkeit der Substratlage bzw. -schicht, wie beschrieben, verstärkt bzw. erhöht wird. Unter diesen Bedingungen ergibt die Aufrechterhaltung des Polarisationfeldes über eine Zeitdauer, die größer ist als die Zeitkonstante des Laminats, einen wesentlichen Anteil der Polarisationsspannung, die über die piezoelektrische Schicht bzw. Lage abfällt, wodurch die Verwendung eines praktikablen Polarisationsfeldes ermöglicht wird. Es ist herausgefunden worden, daß die Erhöhung der Leitfähigkeit des Substrates 14 über eine oder vorzugsweise zwei Größenordnungen relativ zu der piezoelektrischen Schicht bzw. Lage 12 für den normalen Betrieb des Laminats 10 oder einer Vorrichtung, die daraus aufgebaut wird, keinen abträglichen Effekt aufweist, vorausgesetzt, daß die reduzierte Zeitkonstante verglichen mit der Periode der periodischen Betätigung der Vorrichtung groß bleibt, was üblicherweise der Fall sein wird. Es ist ebenfalls zu verstehen, daß die Verbindungsschicht 16 in dieser Ausführungsform weggelassen werden kann, wobei es nur wesentlich ist, daß an der Grenze zwischen den piezoelektrischen und Substratschichten 12 und 14 ein Polarisationspotential erzeugt werden kann, welche Grenze einen Bereich aufweisen kann, wo die letzteren zwei Schichten bzw. Lagen wechselseitig diffundiert sind.
Zweckmäßige Dotierstoffe, um den Widerstand eines Glas-, Keramik- oder Glaskeramik-Isolationssubstrats 14 zu verringern, sind im Stand der Technik wohlbekannt und enthalten Sc-, Mg- und La-Ionen, welche freie Sauerstoffbindungen in das Glasgitter einführen. Materialien, wie etwa Bo und Po, können ebenfalls verwendet werden, um den Metallgehalt des Substrates 14 anzureichern. Das Erhöhen der Temperatur, bei welcher Polarisation auftritt, wird die Zeitkonstante weiterhin reduzieren. Folglich ist die Zeitkonstante für eine PZT-Schicht alleine bei 200 Grad Celsius typischerweise eine Sekunde, wobei der Wert für das Laminat auf ungefähr 1/100 Sekunde abfällt.
Eine alternative Ausführungsform gemäß der Erfindung ist in Fig. 2(b) dargestellt. Die Verbindungsschicht 16 zwischen der piezoelektrischen und der Substratschicht 12 und 14 ist gekennzeichnet durch eine elektrische Schalteigenschaft, durch welche sie selektiv zwischen einem elektrisch leitenden und einem Widerstandszustand geschaltet werden kann. Zum Beispiel kann die Verbindungsschicht 16 eine leicht schmelzbare Glasschicht aufweisen, welche oberhalb einer gegebenen Temperatur elektrisch leitend ist und unterhalb der gegebenen Temperatur nicht. Chalkogenidgläser, die derartige Charakteristiken aufweisen, sind wohlbekannt. Gläser, die zweckmäßige Variationen in der ionischen Leitung über den gleichen Temperaturbereich zu Eigenschaften von Gläsern gemäß Kurve B von Fig. 3 aufweisen, zu denen Vanadiumoxid und Lanthanoxidgläser oder Sinterkörper gehören, können ebenfalls zweckmäßigerweise verwendet werden, um Polarisation zu bewirken.
In dieser Ausführungsform wird die Steuerung des Widerstandes für die Verbindungsschicht 16 mit der Temperatur durchgeführt und die isolierende dünne Grundschicht bzw. -platte 14 wird vorzugsweise, verglichen mit PZT, mit höherem Widerstand ausgewählt, wie durch die Kurve A gemäß Fig. 3 dargestellt. Das Polarisieren wird durch Anlegen einer Elektrode 18 an die äußere Fläche der piezoelektrischen Schicht 12 vereinfacht, wobei die zweite Elektrode durch die schmelzbare Glasschicht in ihrem leitfähigen Zustand zur Verfügung gestellt wird. Der elektrische Zugriff zu der Verbindungsschicht 16 kann durch eine leitfähige Leiterbahn 21 zur Verfügung gestellt werden, die entlang der Kanten der dünnen Substratschicht bzw. -platte 14 gebildet wird und zwischen der dünnen Schicht und der Verbindungsschicht 16 angeordnet wird. Die leitfähige Leiterbahn wird üblicherweise durch Beschichten der Kanten des Laminatbauteils nach dem Polarisieren entfernt bzw. unwirksam, wie durch die gestrichelten Linien in der Fig. 2(b) dargestellt ist. Wärme kann angelegt werden, um die Temperatur zu steuern und dabei die Leitfähigkeit der Verbindungsschicht 16 durch eine von einer Vielzahl von wohlbekannten Techniken zu steuern.
In einer weiteren Verwirklichung der Ausführungsform gemäß Fig. 2(b) ist die dünne Substratschicht bzw. -platte 14 optisch transparent und die schmelzbare Glasverbindungsschicht 16 wird durch einen schmelzbaren Glasphotoleiter ersetzt, welcher mittels eines optischen Strahls anstelle eines thermischen schaltens in einen leitenden Zustand geschaltet werden kann. Optische Glasphotoleiter sind ebenfalls wohlbekannt. Die Beispiele enthalten amorphes Silizium.
Bei beiden letzteren zwei Ausführungsformen ist nach einer Zeitperiode, die zu der Zeitkonstante der piezoelektrjschen Schicht 12 korrespondiert, im wesentlichen das gesamte Polarisationsfeld über die piezoelektrische Schicht angelegt. Das Polarisationsfeld wird dann über eine hinreichende Zeitperiode aufrechterhalten, um die Schicht bzw. Lage ordnungsgemäß zu polarisieren.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines polarisierten Laminats, mit einer ersten Schicht bzw. Lage (12) aus piezoelektrischem Material und einer zweiten Lage bzw. Schicht (16) aus einem Material, welches unter normalen Betriebsbedingungen des Laminats elektrisch isolieren- ist und welches starr mit der piezoelektrische Lage bzw. Schicht verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die nomalerweise isolierende Schicht bzw. Lage leitend gemacht wird und eine polarisierende Spannung über das Laminat für eine Periode angelegt wird, die größer ist als die Zeitkonstante des Laminats, die während des Polarisierens gegeben ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Polarisierungsspannung bei einer Temperatur an das Laminat angelegt wird, bei welcher die Leitfähigkeit der zweiten Lage bzw. Schicht (16) beträchtlich verstärkt ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Anlegen der Polarisierungsspannung an das Laminat bei einer Temperatur, bei welcher die Leitfähigkeit der zweiten Lage bzw. Schicht (16) zumindest um eine Größenordnung größer ist als die der ersten Lage bzw. Schicht (12).

4. Verfahren nach Anspruch 3, das den Schritt enthält, die zweite Lage bzw. Schicht zu dotieren, um seine Leitfähigkeit zu erhöhen.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Lage bzw. Schicht als eine Bindeschicht bzw. -lage (16) zwischen der piezoelektrischen Schicht bzw. Lage (12) und einer dritten Lage bzw. Schicht (14) aus isolierendern Material vorgesehen wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch Erhitzen des Laminats auf eine Temperatur, bei welcher die zweite Lage bzw. Schicht (16) leitfähig gemacht wird, und Anlegen der Polarisierungsspannung über die erste und zweite Lage bzw. Schicht zwischen der zweiten Lage bzw. Schicht und einer Elektrode an der Fläche der ersten Lage bzw. Schicht fern von der zweiten Lage bzw. Schicht.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schicht bzw. Lage (16) optisch leitend gemacht wird, und daß die Polarisierungsspannung über die erste und die zweite Schicht bzw. Lage zwischen der zweiten Schicht bzw. Lage und einer Elektrode auf einer Fläche der ersten Schicht bzw. Lage, die entfernt von der zweiten Schicht bzw. Lage ist, angelegt wird.

8. Piezoelektrisches Laminat mit einer ersten Schicht bzw. Lage (12) aus piezoelektrischem Material und einer zweiten Schicht bzw. Lage (16), welche starr mit der er sten Schicht bzw. Lage verbunden ist, und aus einem Material ist, welches unter normalen Betriebsbedingungen elektrisch isolierend ist, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schicht bzw. Lage eine Leitfähigkeit bei der Polarisierungstemperatur aufweist, welche beachtlich bzw. wesentlich größer ist als die Leitfähigkeit der ersten Schicht bzw. Lage, wobei ein Feld, das nicht beträchtlich größer ist als das zum Polarisieren der ersten Schicht bzw. Lage allein erforderliche, zum Verursachen der Polarisation des Laminats verwendet werden kann.

9. Piezoelektrisches Laminat nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schicht bzw. Lage eine Bindeschicht bzw. -lage (16) zwischen der ersten Schicht bzw. Lage (12) und einer dritten Schicht bzw. Lage (14) aus isolierendem Material bildet und starr mit diesen verbunden ist, wobei die Bindeschicht bzw. -lage in Abhängigkeit zu einer ausgewählten Anregung bzw. stimulation leitfähig gemacht wird, um so als eine Elektrode zu wirken, um das Anlegen einer Polarisierungsspannung über die erste Lage bzw. Schicht zu vereinfachen.

10. Piezoelektrisches Laminat nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schicht bzw. Lage (16) ein Material aufweist, das auf seine Temperatur, die eine Schwelltemperatur zum Schalten in seinen leitenden Zustand übersteigt, anspricht, und welches unterhalb der Schwelltemperatur nicht leitfähig ist.

11. Piezoelektrisches Laminat nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Lage bzw. Schicht (16) ein Material aufweist, das auf Belichtung anspricht, um in seinen leitenden Zustand zu schalten und welches ansonsten in seinem nicht-leitenden Zustand ist.