JP2000285626A - 圧電薄膜、圧電素子及びそれらを用いたアクチュエータ機構と情報記録再生装置 - Google Patents
圧電薄膜、圧電素子及びそれらを用いたアクチュエータ機構と情報記録再生装置Info
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Landscapes
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- Moving Of The Head To Find And Align With The Track (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 圧電薄膜は、その化学組成および基板の平滑
性の差による結晶配向のばらつきなどが原因で圧電素子
やアクチュエータとして十分な圧電特性を得ることが困
難であり、実用面においても特性のばらつきが大きいと
いう課題があった。 【解決手段】 基板の凹凸による特性のばらつきを防ぐ
方法としては、成膜する基板表面の表面粗さ(Ra)が
0.05μm以下の母材に成膜する。使用する基板によ
っては、表面性のよい母材を得ることが困難な場合があ
る。そのような場合には、研磨機を用いて研磨した後に
成膜をしたり、表面性改善膜を圧電薄膜を成膜する前に
成膜して、表面性を高める方法を用いる。
性の差による結晶配向のばらつきなどが原因で圧電素子
やアクチュエータとして十分な圧電特性を得ることが困
難であり、実用面においても特性のばらつきが大きいと
いう課題があった。 【解決手段】 基板の凹凸による特性のばらつきを防ぐ
方法としては、成膜する基板表面の表面粗さ(Ra)が
0.05μm以下の母材に成膜する。使用する基板によ
っては、表面性のよい母材を得ることが困難な場合があ
る。そのような場合には、研磨機を用いて研磨した後に
成膜をしたり、表面性改善膜を圧電薄膜を成膜する前に
成膜して、表面性を高める方法を用いる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧電薄膜を用いた
圧電素子および圧電アクチュエータとHDD(ハードディ
スクドライブ)で磁気ヘッドの位置決め制御に用いられ
る圧電式アクチュエータ機構とそれらを具備する情報記
録再生装置に関する。
圧電素子および圧電アクチュエータとHDD(ハードディ
スクドライブ)で磁気ヘッドの位置決め制御に用いられ
る圧電式アクチュエータ機構とそれらを具備する情報記
録再生装置に関する。
【0002】
【従来の技術】現在一般に使用されている圧電材料とし
ては電界に対して大きな歪が生じる鉛系の誘電体、特に
PZTと呼ばれるPb(Zr1-X,TiX)O3のペロブス
カイト型強誘電体が広く用いられている。特にこれらの
圧電体は電圧を加えて変形を生じさせるアクチュエータ
や、逆に素子の変形から電圧を発生させるセンサとし
て、広く利用されている。
ては電界に対して大きな歪が生じる鉛系の誘電体、特に
PZTと呼ばれるPb(Zr1-X,TiX)O3のペロブス
カイト型強誘電体が広く用いられている。特にこれらの
圧電体は電圧を加えて変形を生じさせるアクチュエータ
や、逆に素子の変形から電圧を発生させるセンサとし
て、広く利用されている。
【0003】一般にこれらの圧電体は、熱処理により得
られた焼結体を切削、研磨などの工程により種々の形状
に加工された後、得られた圧電体の対向する表面に一対
の電極を形成して圧電素子が形成される。
られた焼結体を切削、研磨などの工程により種々の形状
に加工された後、得られた圧電体の対向する表面に一対
の電極を形成して圧電素子が形成される。
【0004】また、そのような圧電素子やアクチュエー
タを用いるデバイスとしてはHDD用の衝撃センサーやト
ラックにヘッドを位置決め制御するための微小駆動用ア
クチュエータがあげられる。
タを用いるデバイスとしてはHDD用の衝撃センサーやト
ラックにヘッドを位置決め制御するための微小駆動用ア
クチュエータがあげられる。
【0005】特にHDD用のアクチュエータはHDD(ハード
ディスクドライブ)の高密度化にともなって、トラック
幅の減少により、磁気ヘッドを媒体のトラックに合わせ
る(位置決めする)ことが困難になりつつある。
ディスクドライブ)の高密度化にともなって、トラック
幅の減少により、磁気ヘッドを媒体のトラックに合わせ
る(位置決めする)ことが困難になりつつある。
【0006】そのような背景をもとに、位置決め精度を
向上させるためにHDD(ハードディスクドライブ)にお
いて、最近光ディスク関連(CD、MO、DVDなど)
で用いられているような2段式のアクチュエータを使用
する傾向にある。
向上させるためにHDD(ハードディスクドライブ)にお
いて、最近光ディスク関連(CD、MO、DVDなど)
で用いられているような2段式のアクチュエータを使用
する傾向にある。
【0007】2段式のアクチュエータの方法としては、
静電方法、圧電方法、磁歪方法などが一般的に上げられ
る。
静電方法、圧電方法、磁歪方法などが一般的に上げられ
る。
【0008】この中でも特に圧電式のアクチュエータは
最も優れた特性を示し、2段式のアクチュエータとして
有望され、研究が進められている。
最も優れた特性を示し、2段式のアクチュエータとして
有望され、研究が進められている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】これまでのように圧電
セラミックを切削などの機械的な方法により加工した場
合、素子の小型化において限界があり、その形状も限ら
れたものとなってくる。
セラミックを切削などの機械的な方法により加工した場
合、素子の小型化において限界があり、その形状も限ら
れたものとなってくる。
【0010】そこで、圧電体を薄膜化した圧電体薄膜を
用いれば、小型化および任意の形状に加工することが可
能となる。
用いれば、小型化および任意の形状に加工することが可
能となる。
【0011】しかし、圧電薄膜は、その化学組成および
基板の平滑性の差による結晶配向のばらつきなどが原因
で圧電素子やアクチュエータとして十分な圧電特性を得
ることが困難であり、実用面においても特性のばらつき
が大きいという問題があった。
基板の平滑性の差による結晶配向のばらつきなどが原因
で圧電素子やアクチュエータとして十分な圧電特性を得
ることが困難であり、実用面においても特性のばらつき
が大きいという問題があった。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明の圧電素子および
圧電アクチュエータは以下の手段を用いて圧電特性の解
決を行う。それらに用いられる圧電薄膜を形成する場
合、最も圧電特性(特に圧電定数と圧電特性のばらつ
き)に影響を与える要因は、成膜に使用する基板の凹凸
により生じる結晶の配向性のばらつきである。
圧電アクチュエータは以下の手段を用いて圧電特性の解
決を行う。それらに用いられる圧電薄膜を形成する場
合、最も圧電特性(特に圧電定数と圧電特性のばらつ
き)に影響を与える要因は、成膜に使用する基板の凹凸
により生じる結晶の配向性のばらつきである。
【0013】これらが原因で特性劣化およびばらつきが
生じる。
生じる。
【0014】そこで、基板の凹凸による特性のばらつき
を防ぐ方法としては、成膜する基板表面の表面粗さ(R
a)が0.05μm以下の母材に成膜する。
を防ぐ方法としては、成膜する基板表面の表面粗さ(R
a)が0.05μm以下の母材に成膜する。
【0015】使用する基板によっては、表面性のよい母
材を得ることが困難な場合がある。
材を得ることが困難な場合がある。
【0016】そのような場合には、研磨機を用いて研磨
した後に成膜をしたり、表面性改善膜を圧電薄膜を成膜
する前に成膜して、表面性を高める方法を用いる。
した後に成膜をしたり、表面性改善膜を圧電薄膜を成膜
する前に成膜して、表面性を高める方法を用いる。
【0017】圧電素子やアクチュエータの基本的な構成
としては、Zrを含まないペロブスカイト型圧電体薄膜
と、Zrを含むペロブスカイト型圧電体薄膜との積層構
造を有する圧電体薄膜と前記圧電体薄膜に対向する両面
に形成された一対の電極で構成される。
としては、Zrを含まないペロブスカイト型圧電体薄膜
と、Zrを含むペロブスカイト型圧電体薄膜との積層構
造を有する圧電体薄膜と前記圧電体薄膜に対向する両面
に形成された一対の電極で構成される。
【0018】Zrを含まないペロブスカイト型圧電体薄
膜としては、PLT膜、PbTiO 3膜、SrTiO
3膜、BaTiO3膜で構成され、特に(Pb1-XLaX)
Ti1-X /4O3(0≦X<1)で構成され、Zrを含むペロ
ブスカイト型圧電体薄膜としては、(Pb1-XLaX)
(ZrYTi1-Y)1-Y/4O3(0≦X<1、0<Y<1)の組成
で構成されるPZT膜であるか、あるいはZrとTiの
構成比がZr/(Ti+Zr)=0.2以上であるPZ
T膜が好ましい。
膜としては、PLT膜、PbTiO 3膜、SrTiO
3膜、BaTiO3膜で構成され、特に(Pb1-XLaX)
Ti1-X /4O3(0≦X<1)で構成され、Zrを含むペロ
ブスカイト型圧電体薄膜としては、(Pb1-XLaX)
(ZrYTi1-Y)1-Y/4O3(0≦X<1、0<Y<1)の組成
で構成されるPZT膜であるか、あるいはZrとTiの
構成比がZr/(Ti+Zr)=0.2以上であるPZ
T膜が好ましい。
【0019】また、圧電体薄膜に対向して形成される一
対の電極は、少なくとも一方の電極材料を白金、パラジ
ウム、イリジウム、ルテニウム、金、チタンを含む金属
材料または酸化物材料を用いる。
対の電極は、少なくとも一方の電極材料を白金、パラジ
ウム、イリジウム、ルテニウム、金、チタンを含む金属
材料または酸化物材料を用いる。
【0020】圧電体薄膜、圧電素子、アクチュエータを
形成する基板としては、平滑性の点から考慮して、SUS
(ステンレス)材料またはSi材料、Al2O3/TiC材料、酸化マグネ
シウム(MgO)、サファイヤ(α-Al2O3)、チタン酸ス
トロンチウムを基本とする材料からなる基板を用いる。
形成する基板としては、平滑性の点から考慮して、SUS
(ステンレス)材料またはSi材料、Al2O3/TiC材料、酸化マグネ
シウム(MgO)、サファイヤ(α-Al2O3)、チタン酸ス
トロンチウムを基本とする材料からなる基板を用いる。
【0021】ただし、一般的に平滑性が得ることが困難
な基板については、研磨、表面性改善膜による平滑性の
改善を行う。
な基板については、研磨、表面性改善膜による平滑性の
改善を行う。
【0022】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例の形態につ
いて、図1から図3を用いて説明する。
いて、図1から図3を用いて説明する。
【0023】(実施の形態1)図1(a)に本発明の圧
電薄膜の基本的な構成を示す。基板1の上に下地膜2
(Zrを含まないペロブスカイト型圧電体薄膜)を成膜
し、次に圧電体薄膜3(Zrを含むペロブスカイト型圧
電体薄膜)を形成する。
電薄膜の基本的な構成を示す。基板1の上に下地膜2
(Zrを含まないペロブスカイト型圧電体薄膜)を成膜
し、次に圧電体薄膜3(Zrを含むペロブスカイト型圧
電体薄膜)を形成する。
【0024】基板1の成膜面は平滑性ができるだけ優れ
たものを用いる。結晶の配向性を高めるために、表面粗
さ(Ra)は0.05μm以下であることが好ましい。
たものを用いる。結晶の配向性を高めるために、表面粗
さ(Ra)は0.05μm以下であることが好ましい。
【0025】成膜面の平滑性が優れた基板1の材料とし
ては、特にSi材料、Al2O3/TiC材料、酸化マグネシウム
(MgO)、サファイヤ(α-Al2O3)Si材料、Al2O3/TiC材
料、酸化マグネシウム(MgO)、サファイヤ(α-Al
2O3)、チタン酸ストロンチウムがあげられる。
ては、特にSi材料、Al2O3/TiC材料、酸化マグネシウム
(MgO)、サファイヤ(α-Al2O3)Si材料、Al2O3/TiC材
料、酸化マグネシウム(MgO)、サファイヤ(α-Al
2O3)、チタン酸ストロンチウムがあげられる。
【0026】下地膜2としては、(Pb1-XLaX)Ti
1-X/4O3(0≦X<1)、あるいはPbTiO3膜、SrT
iO3膜、BaTiO3膜からなる膜が好ましい。
1-X/4O3(0≦X<1)、あるいはPbTiO3膜、SrT
iO3膜、BaTiO3膜からなる膜が好ましい。
【0027】圧電体薄膜3としては、Zrを含むペロブ
スカイト型圧電体薄膜が(Pb1-XLaX)(ZrYTi
1-Y)1-Y/4O3(0≦X<1、0<Y<1)の組成で構成され
る膜が好ましい。
スカイト型圧電体薄膜が(Pb1-XLaX)(ZrYTi
1-Y)1-Y/4O3(0≦X<1、0<Y<1)の組成で構成され
る膜が好ましい。
【0028】ただし、表面粗さ(Ra)は0.05μm
以下でない場合や、さらに平滑性が必要とされる場合に
は、研磨機で表面を磨いて整えるか、表面性改善膜4を
基板にあらかじめ成膜し平滑性を整える。
以下でない場合や、さらに平滑性が必要とされる場合に
は、研磨機で表面を磨いて整えるか、表面性改善膜4を
基板にあらかじめ成膜し平滑性を整える。
【0029】図1(b)に本発明の圧電薄膜を成膜する
上で基板表面の平滑性が悪い場合に表面性改善膜4を入
れた構成を示す。
上で基板表面の平滑性が悪い場合に表面性改善膜4を入
れた構成を示す。
【0030】基板1の上に表面性改善膜4を成膜して表
面を整える。次に下地膜2(Zrを含まないペロブスカ
イト型圧電体薄膜)を成膜し、次に圧電体薄膜3(Zr
を含むペロブスカイト型圧電体薄膜)を形成する。
面を整える。次に下地膜2(Zrを含まないペロブスカ
イト型圧電体薄膜)を成膜し、次に圧電体薄膜3(Zr
を含むペロブスカイト型圧電体薄膜)を形成する。
【0031】表面性改善膜4としてはSiO2、SiN、Al、A
l2O3、Ti、Niなどが用いられる。このように何らかの方
法を用いて、基板表面の平滑性を向上させることによっ
て結晶の配向性が向上し圧電特性の良好な圧電薄膜が得
られる。以上の方法で特性の優れた圧電体薄膜を実現す
る。
l2O3、Ti、Niなどが用いられる。このように何らかの方
法を用いて、基板表面の平滑性を向上させることによっ
て結晶の配向性が向上し圧電特性の良好な圧電薄膜が得
られる。以上の方法で特性の優れた圧電体薄膜を実現す
る。
【0032】なお、上記実施例では、下地層2を用いた
が、基板1の表面加工精度が将来的に飛躍的にのびた場
合には、この下地層2は不要となる。
が、基板1の表面加工精度が将来的に飛躍的にのびた場
合には、この下地層2は不要となる。
【0033】(実施の形態2)次に本発明の圧電素子の
基本的な構成を図2(a)示す。基板1の上に下部電極
5、下地膜2(Zrを含まないペロブスカイト型圧電体
薄膜)を成膜し、次に圧電体薄膜3(Zrを含むペロブ
スカイト型圧電体薄膜)、その上に上部電極6を形成す
る。圧電素子の例としてカンチレバー形状に加工した場
合の図を図2(b)に示す。被服層7を上部電極6上に
形成した後、リソグラフィー技術を用いてエッチングを
行い、カンチレバー上の圧電素子の下の基板1の一部分
を削り片持ち梁上に加工した。基板1の成膜面は平滑性
ができるだけ優れたものを用いる。結晶の配向性を高め
るために、表面粗さ(Ra)は0.05μm以下である
ことが好ましい。
基本的な構成を図2(a)示す。基板1の上に下部電極
5、下地膜2(Zrを含まないペロブスカイト型圧電体
薄膜)を成膜し、次に圧電体薄膜3(Zrを含むペロブ
スカイト型圧電体薄膜)、その上に上部電極6を形成す
る。圧電素子の例としてカンチレバー形状に加工した場
合の図を図2(b)に示す。被服層7を上部電極6上に
形成した後、リソグラフィー技術を用いてエッチングを
行い、カンチレバー上の圧電素子の下の基板1の一部分
を削り片持ち梁上に加工した。基板1の成膜面は平滑性
ができるだけ優れたものを用いる。結晶の配向性を高め
るために、表面粗さ(Ra)は0.05μm以下である
ことが好ましい。
【0034】成膜面の平滑性が優れた基板1の材料とし
ては、特にSi材料、Al2O3/TiC材料、酸化マグネシウム
(MgO)、サファイヤ(α-Al2O3)Si材料、Al2O3/TiC材
料、酸化マグネシウム(MgO)、サファイヤ(α-Al
2O3)、チタン酸ストロンチウムがあげられる。
ては、特にSi材料、Al2O3/TiC材料、酸化マグネシウム
(MgO)、サファイヤ(α-Al2O3)Si材料、Al2O3/TiC材
料、酸化マグネシウム(MgO)、サファイヤ(α-Al
2O3)、チタン酸ストロンチウムがあげられる。
【0035】圧電素子の下部電極5としては、白金、パ
ラジウム、イリジウム、ルテニウム、金、チタンを含む
金属材料または酸化物材料を用いる。特に白金は圧電薄
膜の結晶配向性を向上させ、圧電特性も向上せせる作用
がある。
ラジウム、イリジウム、ルテニウム、金、チタンを含む
金属材料または酸化物材料を用いる。特に白金は圧電薄
膜の結晶配向性を向上させ、圧電特性も向上せせる作用
がある。
【0036】下地膜2としては、(Pb1-XLaX)Ti
1-X/4O3(0≦X<1)、あるいはPbTiO3膜、SrT
iO3膜、BaTiO3膜からなる膜が好ましい。
1-X/4O3(0≦X<1)、あるいはPbTiO3膜、SrT
iO3膜、BaTiO3膜からなる膜が好ましい。
【0037】圧電体薄膜3としては、Zrを含むペロブ
スカイト型圧電体薄膜が(Pb1-XLaX)(ZrYTi
1-Y)1-Y/4O3(0≦X<1、0<Y<1)の組成で構成され
る膜が好ましい。
スカイト型圧電体薄膜が(Pb1-XLaX)(ZrYTi
1-Y)1-Y/4O3(0≦X<1、0<Y<1)の組成で構成され
る膜が好ましい。
【0038】上部電極6としては、Ni、NiCr、金
などを使用する。
などを使用する。
【0039】ただし、表面粗さ(Ra)は0.05μm
以下でない場合や、さらに平滑性が必要とされる場合に
は、実施の形態1と同様に研磨機で表面を磨いて整える
か、表面性改善膜4を基板1にあらかじめ成膜し平滑性
を整える。
以下でない場合や、さらに平滑性が必要とされる場合に
は、実施の形態1と同様に研磨機で表面を磨いて整える
か、表面性改善膜4を基板1にあらかじめ成膜し平滑性
を整える。
【0040】(実施の形態3)図2(C)に本発明の圧
電薄膜を成膜する上で基板表面の平滑性が悪い場合に表
面性改善膜4を入れた構成を示す。
電薄膜を成膜する上で基板表面の平滑性が悪い場合に表
面性改善膜4を入れた構成を示す。
【0041】基板1の上に表面性改善膜4を成膜して表
面を整える。次に下部電極5、下地膜2(Zrを含まな
いペロブスカイト型圧電体薄膜)を成膜し、次に圧電体
薄膜3(Zrを含むペロブスカイト型圧電体薄膜)、上
部電極6を形成する。
面を整える。次に下部電極5、下地膜2(Zrを含まな
いペロブスカイト型圧電体薄膜)を成膜し、次に圧電体
薄膜3(Zrを含むペロブスカイト型圧電体薄膜)、上
部電極6を形成する。
【0042】表面性改善膜4としてはSiO2、SiN、Al、A
l2O3、Ti、Niなどが用いられる。
l2O3、Ti、Niなどが用いられる。
【0043】このように何らかの方法を用いて、基板表
面の平滑性を向上させることによって結晶の配向性が向
上し圧電特性の良好な圧電素子が得られる。
面の平滑性を向上させることによって結晶の配向性が向
上し圧電特性の良好な圧電素子が得られる。
【0044】以上の方法で特性の優れた圧電体素子を実
現する。
現する。
【0045】(実施の形態4)本発明の圧電薄膜および
圧電素子をHDD用アクチュエータ機構と情報記録再生
装置に用いる場合を図3(a)、図3(b)に示す。図
3(a)はアクチュエータ機構を用いた情報記録再生装
置の斜視図である。
圧電素子をHDD用アクチュエータ機構と情報記録再生
装置に用いる場合を図3(a)、図3(b)に示す。図
3(a)はアクチュエータ機構を用いた情報記録再生装
置の斜視図である。
【0046】磁気ディスク8は、スピンドルモータ9に
より回転駆動される。アクチュエータ機構部10はVC
M(ボイスコイルモータ)で駆動される。
より回転駆動される。アクチュエータ機構部10はVC
M(ボイスコイルモータ)で駆動される。
【0047】図3(b)にアクチュエータ機構部10を
拡大した図を示す。アクチュエータ機構部10におい
て、スライダー本体12は支持ばね11に固定され、微
小駆動機構13を介して支持機構15に取り付けられて
いる。微小駆動機構13部分には圧電素子16が形成さ
れている。圧電素子16を形成するアクチュエータ機構
部13に用いる部材の表面性の優れたものを使用する。
一般的には、HDD用アクチュエータとして用いる場合
には、アクチュエータ機構部10を形成する部材がステ
ンレスであるため、圧電素子16を形成するアクチュエ
ータ機構部13に用いる部材としてもステンレスの平滑
性のよいものを用いる。圧電素子16の下部電極5とし
ては、白金、パラジウム、イリジウム、ルテニウム、
金、チタンを含む金属材料または酸化物材料を用いる。
特に白金は圧電薄膜の結晶配向性を向上させ、圧電特性
も向上せる作用がある。
拡大した図を示す。アクチュエータ機構部10におい
て、スライダー本体12は支持ばね11に固定され、微
小駆動機構13を介して支持機構15に取り付けられて
いる。微小駆動機構13部分には圧電素子16が形成さ
れている。圧電素子16を形成するアクチュエータ機構
部13に用いる部材の表面性の優れたものを使用する。
一般的には、HDD用アクチュエータとして用いる場合
には、アクチュエータ機構部10を形成する部材がステ
ンレスであるため、圧電素子16を形成するアクチュエ
ータ機構部13に用いる部材としてもステンレスの平滑
性のよいものを用いる。圧電素子16の下部電極5とし
ては、白金、パラジウム、イリジウム、ルテニウム、
金、チタンを含む金属材料または酸化物材料を用いる。
特に白金は圧電薄膜の結晶配向性を向上させ、圧電特性
も向上せる作用がある。
【0048】下地膜2としては、(Pb1-XLaX)Ti
1-X/4O3(0≦X<1)、あるいはPbTiO3膜、SrT
iO3膜、BaTiO3膜からなる膜が好ましい。
1-X/4O3(0≦X<1)、あるいはPbTiO3膜、SrT
iO3膜、BaTiO3膜からなる膜が好ましい。
【0049】圧電体薄膜3としては、Zrを含むペロブ
スカイト型圧電体薄膜が(Pb1-XLaX)(ZrYTi
1-Y)1-Y/4O3(0≦X<1、0<Y<1)の組成で構成され
る膜が好ましい。
スカイト型圧電体薄膜が(Pb1-XLaX)(ZrYTi
1-Y)1-Y/4O3(0≦X<1、0<Y<1)の組成で構成され
る膜が好ましい。
【0050】上部電極6としては、Ni、NiCr、金
などを使用する。
などを使用する。
【0051】ただし、表面粗さ(Ra)は0.05μm
以下でない場合や、さらに平滑性が必要とされる場合に
は、実施の形態1と同様に研磨機で表面を磨いて整える
か、表面性改善膜4を基板1にあらかじめ成膜し平滑性
を整える。
以下でない場合や、さらに平滑性が必要とされる場合に
は、実施の形態1と同様に研磨機で表面を磨いて整える
か、表面性改善膜4を基板1にあらかじめ成膜し平滑性
を整える。
【0052】このように何らかの方法を用いて、基板表
面の平滑性を向上させることによって結晶の配向性が向
上し圧電特性の良好な圧電素子が得られ、HDD用のア
クチュエータとして用いる場合にも優れた特性が得られ
る。以上の方法で特性の優れた圧電アクチュエータを実
現する。
面の平滑性を向上させることによって結晶の配向性が向
上し圧電特性の良好な圧電素子が得られ、HDD用のア
クチュエータとして用いる場合にも優れた特性が得られ
る。以上の方法で特性の優れた圧電アクチュエータを実
現する。
【0053】
【実施例】以下具体的な実施例により、この発明の効果
の説明を行う。
の説明を行う。
【0054】(実施例1)第1の実験として、Si基板
表面をエッチングによって変化させ、表面粗さ(Ra)
を0.1〜0.01μmまで10段階に変えたものを用
意して、その上に図2(b)示すような圧電素子(カン
チレバー)を作成した。下地膜にはPLTを形成し、圧
電薄膜にはPb(Zr0.5Ti0.5)O3からなる組成を
用いた。
表面をエッチングによって変化させ、表面粗さ(Ra)
を0.1〜0.01μmまで10段階に変えたものを用
意して、その上に図2(b)示すような圧電素子(カン
チレバー)を作成した。下地膜にはPLTを形成し、圧
電薄膜にはPb(Zr0.5Ti0.5)O3からなる組成を
用いた。
【0055】下部電極には白金を使用し、上部電極には
Cr/Auを使用した。
Cr/Auを使用した。
【0056】また、圧電素子の支持層(被覆層)として
はポリミド材料を用いた。測定は圧電素子に電圧を加
え、その変化量をレーザードップラー測定器により測定
した。測定周波数は1KHzとし、正弦波電圧を±1V
〜±10Vまで変化させて測定した。その結果を表1に
示す。
はポリミド材料を用いた。測定は圧電素子に電圧を加
え、その変化量をレーザードップラー測定器により測定
した。測定周波数は1KHzとし、正弦波電圧を±1V
〜±10Vまで変化させて測定した。その結果を表1に
示す。
【0057】
【表1】
【0058】また、この結果をもとに圧電定数d31を計
算した結果も表1に示す。これらの結果から、表面粗さ
(Ra)が大きいほど圧電定数d31は小さくなり特性が
劣化する事が明らかになった。
算した結果も表1に示す。これらの結果から、表面粗さ
(Ra)が大きいほど圧電定数d31は小さくなり特性が
劣化する事が明らかになった。
【0059】(実施例2)第2の実験として、Si基板
表面をエッチングによって変化させ、表面粗さ(Ra)
を0.08μmにした。その後、SiO2膜をスパッタ
して表面粗さを0.05〜0.01μmまで整えた。そ
の上に図2(b)示すような圧電素子(カンチレバー)
を作成した。下部電極には白金を使用し、上部電極には
Cr/Auを使用した。下地膜にはPLTを形成し、圧
電薄膜にはPb(Zr0.5Ti0.5)O3からなる組成を
用いた。また、圧電素子の支持層(被覆層)としてはポ
リミド材料を用いた。測定は圧電素子に電圧を加え、そ
の変化量をレーザードップラー測定器により測定した。
測定周波数は1KHzとし、正弦波電圧を±1V〜±1
0Vまで変化させて測定した。その結果を表2に示す。
表面をエッチングによって変化させ、表面粗さ(Ra)
を0.08μmにした。その後、SiO2膜をスパッタ
して表面粗さを0.05〜0.01μmまで整えた。そ
の上に図2(b)示すような圧電素子(カンチレバー)
を作成した。下部電極には白金を使用し、上部電極には
Cr/Auを使用した。下地膜にはPLTを形成し、圧
電薄膜にはPb(Zr0.5Ti0.5)O3からなる組成を
用いた。また、圧電素子の支持層(被覆層)としてはポ
リミド材料を用いた。測定は圧電素子に電圧を加え、そ
の変化量をレーザードップラー測定器により測定した。
測定周波数は1KHzとし、正弦波電圧を±1V〜±1
0Vまで変化させて測定した。その結果を表2に示す。
【0060】
【表2】
【0061】また、この結果をもとに圧電定数d31を計
算した結果も表2に示す。これらの結果から、基板の表
面粗さ(Ra)が大きてもその上に表面性改善膜を成膜
する事で圧電特性が改善することが明らかになった。
算した結果も表2に示す。これらの結果から、基板の表
面粗さ(Ra)が大きてもその上に表面性改善膜を成膜
する事で圧電特性が改善することが明らかになった。
【0062】(実施例3)第3の実験として、SUS304
(ステンレス)を研磨機で磨いたもの(表面粗さ0.0
05μm)と、全く研磨してないものを表面粗さ0.0
1〜0.05μmまで3種類、合計4種類用いて実験を
行った。
(ステンレス)を研磨機で磨いたもの(表面粗さ0.0
05μm)と、全く研磨してないものを表面粗さ0.0
1〜0.05μmまで3種類、合計4種類用いて実験を
行った。
【0063】その4種類の基板をあらかじめエッチング
でカンチレバー形状に加工し、その後その上に図2
(b)示すような圧電素子(カンチレバー)を作成し
た。下部電極には白金を使用し、上部電極にはCr/A
uを使用した。下地膜にはPLTを形成し、圧電薄膜に
はPb(Zr0.5Ti0.5)O3からなる組成を用いた。
測定は圧電素子に電圧を加え、その変化量をレーザード
ップラー測定器により測定した。測定周波数は1KHz
とし、正弦波電圧を±1V〜±10Vまで変化させて測
定した。その結果を表3に示す。
でカンチレバー形状に加工し、その後その上に図2
(b)示すような圧電素子(カンチレバー)を作成し
た。下部電極には白金を使用し、上部電極にはCr/A
uを使用した。下地膜にはPLTを形成し、圧電薄膜に
はPb(Zr0.5Ti0.5)O3からなる組成を用いた。
測定は圧電素子に電圧を加え、その変化量をレーザード
ップラー測定器により測定した。測定周波数は1KHz
とし、正弦波電圧を±1V〜±10Vまで変化させて測
定した。その結果を表3に示す。
【0064】
【表3】
【0065】また、この結果をもとに圧電定数d31を計
算した結果も表3に示す。これらの結果から、基板の表
面粗さ(Ra)を研磨によって小さくしたほうが圧電定
数d31が大きくなることが明らかである。
算した結果も表3に示す。これらの結果から、基板の表
面粗さ(Ra)を研磨によって小さくしたほうが圧電定
数d31が大きくなることが明らかである。
【0066】
【発明の効果】この発明によれば、基板表面の平滑性を
整えることで圧電薄膜、圧電素子の特性を向上させ、磁
気ヘッドを高精度に制御可能な圧電アクチュエータと情
報記録再生装置を実現する。
整えることで圧電薄膜、圧電素子の特性を向上させ、磁
気ヘッドを高精度に制御可能な圧電アクチュエータと情
報記録再生装置を実現する。
【図1】本発明の実施の形態の構成を示す図 (a)本発明の圧電薄膜の基本的な構成を示す図 (b)本発明の圧電薄膜に表面改善膜を入れた場合の構
成を示す図
成を示す図
【図2】本発明の実施の形態の構成を示す図 (a)本発明の圧電素子の基本的な構成を示す図 (b)本発明の圧電素子をカンチレバー状に加工した場
合を示す図 (c)本発明の表面性改善膜を入れた場合の圧電素子の
構成を示す図
合を示す図 (c)本発明の表面性改善膜を入れた場合の圧電素子の
構成を示す図
【図3】本発明の実施の形態の構成を示す図 (a)本発明のアクチュエータ機構を用いた情報記録再
生装置を表す斜示図 (b)本発明のアクチュエータ機構部の拡大図
生装置を表す斜示図 (b)本発明のアクチュエータ機構部の拡大図
1 基板 2 下地膜 3 圧電体薄膜 4 表面改善膜 5 下部電極 6 上部電極 7 被覆層 8 磁気ディスク 9 スピンドルモータ 10 アクチュエータ機構部 11 支持ばね 12 スライダー本体 13 微小駆動機構 14 支持機構 15 圧電素子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 伸一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 神野 伊策 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 5D059 AA01 BA01 CA05 CA08 DA31 DA33 5D096 AA02 FF06 NN03
Claims (16)
- 【請求項1】 表面粗さ(Ra)が0.05μm以下の
基板と、前記基板上に形成された圧電体薄膜からなる圧
電薄膜。 - 【請求項2】 圧電薄膜は、Zrを含まないペロブスカ
イト型圧電体薄膜と、Zrを含むペロブスカイト型圧電
体薄膜とで構成される請求項1記載の圧電薄膜。 - 【請求項3】 基板は、母材上に成膜された表面性改善
膜によって表面粗さ(Ra)が0.05μm以下に整え
られた請求項1記載の圧電薄膜。 - 【請求項4】 基板は、研磨機によって表面粗さ(R
a)が0.05μm以下に整えられた請求項1記載の圧
電薄膜。 - 【請求項5】 Zrを含むペロブスカイト型圧電薄膜の
厚さが0.05〜100μmであることを特徴とする請
求項2記載の圧電薄膜。 - 【請求項6】 Zrを含まないペロブスカイト型圧電薄
膜の厚さが0.01〜0.1μmであることを特徴とす
る請求項2記載の圧電薄膜。 - 【請求項7】 Zrを含まないペロブスカイト型圧電体
薄膜が(Pb1-XLaX)Ti1-X/4O3(0≦X<1)で構
成され、Zrを含むペロブスカイト型圧電体薄膜が(P
b1-XLaX)(ZrYTi1-Y)1-Y/4O3(0≦X<1、0<
Y<1)の組成で構成されることを特徴とする請求項2記
載の圧電薄膜。 - 【請求項8】 Zrを含むペロブスカイト型圧電体薄膜
のZrとTiの構成比がZr/(Ti+Zr)=0.2
以上であることを特徴とする請求項2記載の圧電薄膜。 - 【請求項9】 Zrを含まないペロブスカイト型圧電体
薄膜がPLT膜、PbTiO3膜、SrTiO3膜、Ba
TiO3膜からなることを特徴とする請求項2記載の圧
電薄膜。 - 【請求項10】 基板を構成する材料としてSUS(ステンレス)
材料またはSi材料、Al 2O3/TiC材料、酸化マグネシウム
(MgO)、サファイヤ(α-Al2O3)、チタン酸ストロン
チウムを基本とする材料を用いることを特徴とする請求
項1〜9のいずれかに記載の圧電薄膜。 - 【請求項11】 基板の厚みが0.05〜500μm以
下であることを特徴とする請求項1〜10のいずれかに
記載の圧電薄膜。 - 【請求項12】 請求項1〜11のいずれかに記載の圧
電薄膜に加え、さらに前記圧電薄膜を挟むように1対の
電極を形成してなる圧電素子。 - 【請求項13】 1対の電極の少なくとも一方を主に白
金、パラジウム、イリジウム、ルテニウム、金、チタン
を含む金属材料または酸化物材料を用いることを特徴と
する請求項12記載の圧電素子。 - 【請求項14】 対向する電極間に電圧を加えることに
より膜の水平面に対して垂直な変位を発生させることを
特徴とする請求項12又は13に記載の圧電素子の駆動
方法。 - 【請求項15】固定体と移動体の2つの物質を請求項1
2又は13に記載の圧電素子を挟んで構成されるアクチ
ュエータ。 - 【請求項16】 ディスク上にデータの記録再生を行う
複数のヘッドを搭載し、前記ヘッドを前記ディスクの半
径方向に移動させて目的のトラックに位置決めするため
のヘッドアクチュエータ機構を備える情報記録再生装置
であって、前記アクチュエータ機構が前記ヘッドを形成
するスライダーと、前記スライダーを支持するサスペン
ションと前記サスペンションを支持して回転駆動力を伝
達するための支持アームからなる支持アーム体を駆動さ
せる主駆動制御手段と前記スライダーを微小移動させ、
前記ヘッドをデスク上のトラックに正確に位置あわせす
るための圧電式補助駆動制御手段を前記スライダーと前
記サスペンションの間に具備したアクチュエータと情報
記録再生装置において、前記圧電式補助駆動制御手段と
して請求項12又は13記載の圧電素子を用いることを
特徴とする情報記録装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11085811A JP2000285626A (ja) | 1999-03-29 | 1999-03-29 | 圧電薄膜、圧電素子及びそれらを用いたアクチュエータ機構と情報記録再生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11085811A JP2000285626A (ja) | 1999-03-29 | 1999-03-29 | 圧電薄膜、圧電素子及びそれらを用いたアクチュエータ機構と情報記録再生装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000285626A true JP2000285626A (ja) | 2000-10-13 |
Family
ID=13869260
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11085811A Pending JP2000285626A (ja) | 1999-03-29 | 1999-03-29 | 圧電薄膜、圧電素子及びそれらを用いたアクチュエータ機構と情報記録再生装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000285626A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001298220A (ja) * | 2000-04-17 | 2001-10-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 圧電駆動体及びその製造方法 |
JP2003046160A (ja) * | 2001-04-26 | 2003-02-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 圧電素子,アクチュエータ及びインクジェットヘッド |
WO2003052840A1 (fr) * | 2001-12-18 | 2003-06-26 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Element piezoelectrique, tete d'impression a jet d'encre, capteur de vitesse angulaire, procede de fabrication, et appareil d'enregistrement a jet d'encre |
US6903491B2 (en) | 2001-04-26 | 2005-06-07 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Piezoelectric element, actuator, and inkjet head |
CN104078560A (zh) * | 2013-03-25 | 2014-10-01 | 日立金属株式会社 | 压电体薄膜层叠基板 |
WO2016203955A1 (ja) * | 2015-06-18 | 2016-12-22 | コニカミノルタ株式会社 | 圧電素子、インクジェットヘッド、インクジェットプリンタ、および圧電素子の製造方法 |
-
1999
- 1999-03-29 JP JP11085811A patent/JP2000285626A/ja active Pending
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001298220A (ja) * | 2000-04-17 | 2001-10-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 圧電駆動体及びその製造方法 |
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WO2003052840A1 (fr) * | 2001-12-18 | 2003-06-26 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Element piezoelectrique, tete d'impression a jet d'encre, capteur de vitesse angulaire, procede de fabrication, et appareil d'enregistrement a jet d'encre |
US7033001B2 (en) | 2001-12-18 | 2006-04-25 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Piezoelectric element, ink jet head, angular velocity sensor, manufacturing method thereof, and ink jet type recording apparatus |
US7478558B2 (en) | 2001-12-18 | 2009-01-20 | Panasonic Corporation | Piezoelectric element, ink jet head, angular velocity sensor, method for manufacturing the same, and ink jet recording apparatus |
CN104078560A (zh) * | 2013-03-25 | 2014-10-01 | 日立金属株式会社 | 压电体薄膜层叠基板 |
JP2014187219A (ja) * | 2013-03-25 | 2014-10-02 | Hitachi Metals Ltd | 圧電体薄膜積層基板 |
US9299911B2 (en) | 2013-03-25 | 2016-03-29 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Piezoelectric thin-film multilayer body |
CN104078560B (zh) * | 2013-03-25 | 2017-12-01 | 住友化学株式会社 | 压电体薄膜层叠基板 |
WO2016203955A1 (ja) * | 2015-06-18 | 2016-12-22 | コニカミノルタ株式会社 | 圧電素子、インクジェットヘッド、インクジェットプリンタ、および圧電素子の製造方法 |
JPWO2016203955A1 (ja) * | 2015-06-18 | 2018-04-05 | コニカミノルタ株式会社 | 圧電素子、インクジェットヘッド、インクジェットプリンタ、および圧電素子の製造方法 |
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