JP2005159309A - 圧電体膜、圧電素子、圧電アクチュエーター、圧電ポンプ、インクジェット式記録ヘッド、インクジェットプリンター、表面弾性波素子、薄膜圧電共振子、周波数フィルタ、発振器、電子回路、および電子機器 - Google Patents
圧電体膜、圧電素子、圧電アクチュエーター、圧電ポンプ、インクジェット式記録ヘッド、インクジェットプリンター、表面弾性波素子、薄膜圧電共振子、周波数フィルタ、発振器、電子回路、および電子機器 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】 本発明に係る圧電体膜5は,
Pb1−b[((X1/3Nb2/3)1−cB’c)1−aYa]O3の一般式で示され、
Xは、Mg、Zn、およびNiのうちの少なくとも一つからなり、
B’は、Zr、Ti、およびHfのうちの少なくとも一つからなり、
Yは、V、Nb、Ta、Cr、Mo、およびWのうちの少なくとも一つからなり、
aは、0.05≦a<0.30の範囲であり、
bは、0.025≦b≦0.15の範囲であり、
XがMgのとき、
cは、0.25≦c≦0.35の範囲であり、
XがNiのとき、
cは、0.30≦c≦0.40の範囲であり、
XがZnのとき、
cは,0.05≦c≦0.15の範囲である。
【選択図】 図1
Description
Pb1−b[((X1/3Nb2/3)1−cB’c)1−aYa]O3の一般式で示され、
Xは、Mg、Zn、およびNiのうちの少なくとも一つからなり、
B’は、Zr、Ti、およびHfのうちの少なくとも一つからなり、
Yは、V、Nb、Ta、Cr、Mo、およびWのうちの少なくとも一つからなり、
aは、0.05≦a<0.30の範囲であり、
bは、0.025≦b≦0.15の範囲であり、
XがMgのとき、
cは、0.25≦c≦0.35の範囲であり、
XがNiのとき、
cは、0.30≦c≦0.40の範囲であり、
XがZnのとき、
cは、0.05≦c≦0.15の範囲である。
Pb1−b−d[((X1/3Nb2/3)1−cB’c)1−aYa]O3−dの一般式で示され、
Xは、Mg、Zn、およびNiのうちの少なくとも一つからなり、
B’は、Zr、TiおよびHfのうちの少なくとも一つからなり、
Yは、V、Nb、Ta、Cr、Mo、およびWのうちの少なくとも一つからなり、
aは、0.05≦a<0.30の範囲であり、
bは、0.05≦b≦0.15の範囲であり、
dは、0<d≦0.03の範囲であり、
XがMg,Niのとき、
cは、0.20≦c≦0.45の範囲であり、
XがZnのとき、
cは、0.5≦c≦0.20の範囲である。
Pbは、その一部をPbより価数の高い元素のうちの少なくとも一つによって置換することができる。かかる元素としては、例えば+3価以上の価数を有するランタノイド系元素を挙げることができる。
圧電体膜は、ロンボヘドラル構造であり、かつ擬立方晶(100)に優先配向していることができる。
前記Yで示される元素は、5価の元素であって、V、Nb、およびTaのうちの少なくとも一つからなり、
前記Pbの欠損量bは、前記Yの量aのほぼ半分であることができる。
前記Yで示される元素は、6価の元素であって、Cr、Mo、およびWのうちの少なくとも一つからなり、
前記Pbの欠損量bは、前記Yの量aとほぼ同じであることができる。
前記Yは、Y1およびY2を含み、
前記Y1と前記Y2との組成比は、(a−e):eで示され、
前記Y1は、V、Nb、およびTaのうちの少なくとも一つからなり、
前記Y2は、Cr、Mo、およびWのうちの少なくとも一つからなり、
前記Pbの欠損量bは、前記Y1の量の半分の量(a−e)/2と、前記Y2の量eと、を合計した量とほぼ同じであることができる。
前記B’は、Tiからなることができる。
前記B’において、
ZrおよびHfのうちの少なくとも一方と、Tiとの組成比は、(1−p):pで示され、
pは、0.6≦pの範囲であることができる。
基板の上方に形成された下部電極と、
前記下部電極の上方に形成された前記圧電体膜と、
前記圧電体膜の上方に形成された上部電極と、を含むことができる。
基板の上方にイオンビームアシスト法で形成されたバッファ層と、
前記バッファ層の上方に形成されたペロブスカイト型構造の下部電極と、
前記下部電極の上方に形成された前記圧電体膜と、
前記圧電体膜の上方に形成された上部電極と、を含むことができる。
前記下部電極は、擬立方晶(100)に優先配向してエピタキシャル成長したものであることができる。
前記下部電極は、SrRuO3、Nb−SrTiO3、La−SrTiO3、(La,Sr)CoO3のうちの少なくとも一つからなることができる。
1−1.圧電体膜および圧電素子
図1は、本発明の圧電素子1を、特にインクジェット式記録ヘッド用のヘッドアクチュエーターとなる圧電素子1に適用した場合の一実施形態を示す図である。
Zr1−xLnxOy 0≦x≦1.0
(Ln;Y,La,Ce,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Lu)
第1バッファ層7の厚さは、例えば1μm程度に厚く形成される。第1バッファ層7を厚く形成するのは、後述するようにエッチングによって基板2にインクキャビティーを形成する際、この第1バッファ層7をエッチングストッパ層として機能させているためである。また、このように第1バッファ層7を厚く形成しているので、前述したようにバッファ層3をインクジェット式記録ヘッド50において弾性膜として機能させた際、実質的にはこの第1バッファ層7が弾性膜として機能することができる。
0.05≦a<0.30
の範囲であり、bは、
0.025≦b≦0.15
の範囲であり、cは、XがMgのとき、
0.25≦c≦0.35
の範囲であることが好ましく、XがNiのとき、cは、
0.30≦c≦0.40
の範囲であることが好ましく、XがZnのとき、cは、
0.05≦c≦0.15
の範囲であることが好ましい。これらの範囲であれば、容易に圧電体膜5をロンボヘドラル構造にコントロールすることができ、高い圧電特性を発現できる。以下、一般式(1)で示される組成を「PXNB’Y」と表すこともある。
Pb1−b(X1/3Nb2/3)1−cB’cO3−b
となる。
0.05≦a<0.30
の範囲であることが好ましい。このとき、Pbの欠損量bは、Yの量aのほぼ半分であることが好ましい。すなわち、系のバンドギャップが保たれるように、イオンモデルが要求するPbの欠損量bは、
b≒a/2
で示され、
0.025≦b≦0.15
の範囲であることが好ましい。なお、これらaおよびbの範囲は、実際には測定誤差等が関係してくる。このことは、以下に述べるすべての数値範囲についても同様である。
0.05≦a≦0.15
の範囲であることが好ましい。このとき、Pbの欠損量bは、Yの量aとほぼ同じであることが好ましい。すなわち、系のバンドギャップが保たれるように、イオンモデルが要求するPbの欠損量bは、
b≒a
で示され、
0.05≦b≦0.15
の範囲であることが好ましい。
示される。(a−e)は、Y1の量を示し、eは、Y2の量を示す。この場合に、Y1の量(a−e)、およびY2の量eは、
0.05≦(a−e)/2+e≦0.15
の範囲であることが好ましい。このとき、系のバンドギャップが保たれるように、イオンモデルが要求するPbの欠損量bは、Y1の量の半分の量(a−e)/2と、Y2の量eと、を合計した量とほぼ同じであることが好ましい。すなわち、Pbの欠損量bは、
b≒(a−e)/2+e
で示され、
0.05≦b≦0.15
の範囲であることが好ましい。
0.25≦c≦0.35
の範囲であることが好ましく、XがNiのとき、cは、
0.30≦c≦0.40
の範囲であることが好ましく、XがZnのとき、cは、
0.05≦c≦0.15
の範囲であることが好ましい。
(cMPB−0.1)≦c≦cMPB
の範囲であることができ、好ましくは、
(cMPB−0.05)≦c≦cMPB
の範囲であることができる。
0<d≦0.03
の範囲であることが好ましい。酸素の欠損量dは、0に近いほど、酸素イオンの拡散を抑えられるので好ましい。
0<g≦0.05
の範囲であることが好ましい。gの値が0.05を超えると、酸素との共有結合性が高いPb量が低下し、そのために圧電性が低下するので好ましくない。Zは、例えばLa、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、およびLuなどのランタノイド系などであるが、好ましい元素は+3価であるLa、Pr、Nd、Smである。これらのランタノイド系は、イオン半径がPbとほぼ同等と考えられるため、Aサイトに入るときにペロブスカイト型構造を損なうことがないと考えられる。
0.6≦p
の範囲であることが好ましく、
0.9≦p
の範囲であることがより好ましい。
次に、本実施形態における圧電体膜および圧電素子の製造方法について説明する。
がエピタキシャル成長によって形成される。
本実施形態における圧電素子1によれば、圧電体膜5が良好な圧電特性を有することから、圧電素子1としても高性能なものとなる。特に、圧電体膜5の絶縁性が良好であることから、圧電素子1の繰り返し耐久性が飛躍的に向上する。
上述の圧電素子の製造方法に基づき、圧電素子1を以下のようにして作製した。
第3の原料溶液:第4の原料溶液=33:66
(第1の原料溶液+第2の原料溶液):(第3の原料溶液+第4の原料溶液)=33:67
(第1の原料溶液+第2の原料溶液+第3の原料溶液+第4の原料溶液):第5の原料溶液=80:20
即ち、
第1の原料溶液:第2の原料溶液:第3の原料溶液:第4の原料溶液:第5の原料溶液=0.5 : 25.9 : 17.4 : 34.8 : 20
とした。
b=(Q−S)/Q
により求めた。すなわち、Bサイトは欠陥がないという仮定のもとに、化学式からPbの欠損量bを求めた。
本実験例では、実験例1の圧電体膜5の形成方法と同様にして圧電体膜5を形成した。但し、Pb1−b((Mg1/3Nb2/3)1−c(Zr1−pTip)c)1−aNbaO3における組成比aを、詳しく検討するために、圧電体膜5を形成するための溶液を以下のように変更した。
第3の原料溶液:第4の原料溶液=33:66
(第1の原料溶液+第2の原料溶液):(第3の原料溶液+第4の原料溶液)=31:69
(第1の原料溶液+第2の原料溶液+第3の原料溶液+第4の原料溶液):第5の原料溶液=(100−Z):Z
この圧電体膜5の組成をXPS法により調べた結果を表1に示す。但し、組成式をPb1−b((Mg1/3Nb2/3)1−c(Zr1−pTip)c)1−aNbaO3で表す。表1には、繰り返し耐久試験後の圧電定数(d31)の絶対値も示してある。なお、繰り返し耐久試験は、300kV/cm印加を1×109回繰り返して行った。
0.05≦a<0.30
0.025≦b≦0.15
であることが確認された。
本実験例では、実験例1の圧電体膜5の形成方法と同様にして圧電体膜5を形成した。但し、Pb1−b((Ni1/3Nb2/3)1−c(Zr1−pTip)c)1−aNbaO3における組成比aを、詳しく検討するために、圧電体膜5を形成するための溶液を以下のように変更した。
第3の原料溶液:第4の原料溶液=33:66
(第1の原料溶液+第2の原料溶液):(第3の原料溶液+第4の原料溶液)=35:65
(第1の原料溶液+第2の原料溶液+第3の原料溶液+第4の原料溶液):第5の原料溶液=(100−Z):Z
この圧電体膜5の組成をXPS法により調べた結果を表2に示す。但し、組成式をPb1−b((Ni1/3Nb2/3)1−c(Zr1−pTip)c)1−aNbaO3で表す。表2には、繰り返し耐久試験後の圧電定数(d31)の絶対値も示してある。なお、繰り返し耐久試験は、実験例2と同様にして行った。
0.05≦a<0.30
0.025≦b≦0.15
であることが確認された。
本実験例では、実験例1の圧電体膜5の形成方法と同様にして圧電体膜5を形成した。但し、Pb1−b((Zn1/3Nb2/3)1−c(Zr1−pTip)c)1−aNbaO3における組成比aを、詳しく検討するために、圧電体膜5を形成するための溶液を以下のように変更した。
第3の原料溶液:第4の原料溶液=33:66
(第1の原料溶液+第2の原料溶液):(第3の原料溶液+第4の原料溶液)=9:91
(第1の原料溶液+第2の原料溶液+第3の原料溶液+第4の原料溶液):第5の原料溶液=(100−Z):Z
この圧電体膜5の組成をXPS法により調べた結果を表3に示す。但し、組成式をPb1−b((Zn1/3Nb2/3)1−c(Zr1−pTip)c)1−aNbaO3で表す。表3には、繰り返し耐久試験後の圧電定数(d31)の絶対値も示してある。なお、繰り返し耐久試験は、実験例2と同様にして行った。
0.05≦a<0.30
0.025≦b≦0.15
であることが確認された。
本実験例では、実験例1の圧電体膜5の形成方法と同様にして圧電体膜5を形成した。但し、Pb1−b((Mg1/3Nb2/3)1−c(Zr1−pTip)c)1−aNbaO3における組成比cを、詳しく検討するために、圧電体膜5を形成するための溶液を以下のように変更した。
第3の原料溶液:第4の原料溶液=33:66
(第1の原料溶液+第2の原料溶液):(第3の原料溶液+第4の原料溶液)=C:(100−C)
(第1の原料溶液+第2の原料溶液+第3の原料溶液+第4の原料溶液):第5の原料溶液=85:15
この圧電体膜5の組成をXPS法により調べた結果を表4に示す。但し、組成式をPb1−b((Mg1/3Nb2/3)1−c(Zr1−pTip)c)1−aNbaO3で表す。表4には、繰り返し耐久試験後の圧電定数(d31)の絶対値も示してある。なお、繰り返し耐久試験は、実験例2と同様にして行った。
0.25≦c≦0.35
であることが確認された。
本実験例では、実験例1の圧電体膜5の形成方法と同様にして圧電体膜5を形成した。但し、Pb1−b((Ni1/3Nb2/3)1−c(Zr1−pTip)c)1−aNbaO3における組成比cを、詳しく検討するために、圧電体膜5を形成するための溶液を以下のように変更した。
第3の原料溶液:第4の原料溶液=33:66
(第1の原料溶液+第2の原料溶液):(第3の原料溶液+第4の原料溶液)=C:(100−C)
(第1の原料溶液+第2の原料溶液+第3の原料溶液+第4の原料溶液):第5の原料溶液=85:15
この圧電体膜5の組成をXPS法により調べた結果を表5に示す。但し、組成式をPb1−b((Ni1/3Nb2/3)1−c(Zr1−pTip)c)1−aNbaO3で表す。表5には、繰り返し耐久試験後の圧電定数(d31)の絶対値も示してある。なお、繰り返し耐久試験は、実験例2と同様にして行った。
0.30≦c≦0.40
であることが確認された。
本実験例では、実験例1の圧電体膜5の形成方法と同様にして圧電体膜5を形成した。但し、Pb1−b((Zn1/3Nb2/3)1−c(Zr1−pTip)c)1−aNbaO3における組成比cを、詳しく検討するために、圧電体膜5を形成するための溶液を以下のように変更した。
第3の原料溶液:第4の原料溶液=33:66
(第1の原料溶液+第2の原料溶液):(第3の原料溶液+第4の原料溶液)=C:(100−C)
(第1の原料溶液+第2の原料溶液+第3の原料溶液+第4の原料溶液):第5の原料溶液=85:15
この圧電体膜5の組成をXPS法により調べた結果を表6に示す。但し、組成式をPb1−b((Zn1/3Nb2/3)1−c(Zr1−pTip)c)1−aNbaO3で表す。表6には、繰り返し耐久試験後の圧電定数(d31)の絶対値も示してある。なお、繰り返し耐久試験は、実験例2と同様にして行った。
0.05≦c≦0.15
であることが確認された。
2−1.インクジェット式記録ヘッド
次に、第1の実施形態に係る圧電素子1を有するインクジェット式記録ヘッドの一実施形態について説明する。図10は、本実施形態に係るインクジェット式記録ヘッドの概略構成を示す側断面図であり、図11は、このインクジェット式記録ヘッドの分解斜視図である。なお、図11は、通常使用される状態とは上下逆に示したものである。
次に、本実施形態におけるインクジェット式記録ヘッド50の動作について説明する。本実施形態におけるヘッド50は、圧電素子駆動回路を介して所定の吐出信号が入力されていない状態、すなわち、圧電部54の下部電極4と上部電極6との間に電圧が印加されていない状態では、図12に示すように圧電体膜5に変形が生じない。このため、弾性膜55にも変形が生じず、キャビティー521には容積変化が生じない。従って、ノズル511からインク滴は吐出されない。
次に、本実施形態におけるインクジェット式記録ヘッド50の製造方法の一例について説明する。
本実施形態に係るインクジェット式記録ヘッド50によれば、前述したように、圧電部54の圧電体膜5の圧電定数(d31)が高く、印加された電圧に対してより大きな変形をなすものとなっている。すなわち、圧電部54が良好な圧電特性を有する。これにより、弾性膜55のたわみ量が大きくなり、インク滴をより効率的に吐出できる。ここで、効率的とは、より少ない電圧で同じ量のインク滴を飛ばすことができることを意味する。すなわち、駆動回路を簡略化することができ、同時に消費電力を低減することができるため、ノズル511のピッチをより高密度に形成することなどができる。従って、高密度印刷や高速印刷が可能となる。さらには、キャビティー521の長軸の長さを短くすることができるため、ヘッド全体を小型化することができる。
3−1.インクジェットプリンター
次に、第2の実施形態に係るインクジェット式記録ヘッド50を有するインクジェットプリンターの一実施形態について説明する。図14は、本実施形態に係るインクジェットプリンター600を示す概略構成図である。インクジェットプリンター600は、紙などに印刷可能なプリンターとして機能することができる。なお、以下の説明では、図14中の上側を「上部」、下側を「下部」と言う。
本実施形態に係るインクジェットプリンター600によれば、前述したように、高性能でノズルの高密度化が可能なインクジェット式記録ヘッド50を有するので、高密度印刷や高速印刷が可能となる。
4−1.圧電ポンプ
次に、第1の実施形態に係る圧電素子1を有する圧電ポンプの一実施形態について図面を参照しながら説明する。図15および図16は、本実施形態に係る圧電ポンプ20の概略断面図である。本実施形態に係る圧電ポンプ20において、圧電素子は、圧電アクチュエーターとして機能することができる。図15および図16に示す圧電部22は、図1に示す圧電素子1における下部電極4と、圧電体膜5と、上部電極6とからなるものであり、図1に示す圧電素子1におけるバッファ層3は、図15および図16において振動板24となっている。また、基板2(図1参照)は、圧電ポンプ20の要部を構成する基体21となっている。圧電ポンプ20は、基体21と、圧電部22と、ポンプ室23と、振動板24と、吸入側逆止弁26aと、吐出側逆止弁26bと、吸入口28aと、吐出口28bとを含む。
次に、上述の圧電ポンプの動作について説明する。まず、圧電部22に電圧が供給されると、圧電体膜5(図1参照)の膜厚方向に電圧が印加される。そして、図15に示すように、圧電部22は、ポンプ室23が広がる方向(図15に示す矢印aの方向)にたわむ。また、圧電部22と共に振動板24もポンプ室23が広がる方向にたわむ。このため、ポンプ室23内の圧力が変化し、逆止弁26a、26bの働きによって流体が吸入口28aからポンプ室23内に流れる(図15に示す矢印bの方向)。
本実施形態に係る圧電ポンプ20によれば、前述したように、圧電部22の圧電体膜5が良好な圧電特性を有することによって、流体の吸入・吐出を効率的に行うことができる。従って、本実施形態に係る圧電ポンプ20によれば、大きな吐出圧および吐出量を有することができる。また、圧電ポンプ20の高速動作が可能となる。さらには、圧電ポンプ20の全体の小型化を図ることができる。
5−1.表面弾性波素子
次に、本発明を適用した第5の実施形態に係る表面弾性波素子の一例について、図面を参照しながら説明する。本実施形態の一例である表面弾性波素子30は、図17に示すように、基板11と、バッファ層12と、導電層13と、圧電体膜14と、保護層15と、電極16と、を含む。基板11、バッファ層12、導電層13、圧電体膜14、および保護層15は、基体18を構成する。
本実施形態に係る表面弾性波素子30によれば、図1に示す圧電素子1における圧電体膜5からなる圧電体膜14が良好な圧電特性を有していることにより、表面弾性波素子30自体も高性能なものとなる。
6−1.周波数フィルタ
次に、本発明を適用した第6の実施形態に係る周波数フィルタの一例について、図面を参照しながら説明する。図18は、本実施形態の一例である周波数フィルタを模式的に示す図である。
次に、上述の周波数フィルタの動作について説明する。前記構成において、高周波信号源145から高周波信号が出力されると、この高周波信号はIDT電極141に印加され、これによって基体140の上面に表面弾性波が発生する。IDT電極141から吸音部143側へ伝播した表面弾性波は、吸音部143で吸収されるが、IDT電極142側へ伝播した表面弾性波のうち、IDT電極142のピッチ等に応じて定まる特定の周波数または特定の帯域の周波数の表面弾性波は電気信号に変換されて、信号線を介して端子146a、146bに取り出される。なお、前記特定の周波数または特定の帯域の周波数以外の周波数成分は、大部分がIDT電極142を通過して吸音部144に吸収される。このようにして、本実施形態の周波数フィルタが有するIDT電極141に供給した電気信号のうち、特定の周波数または特定の帯域の周波数の表面弾性波のみを得る(フィルタリングする)ことができる。
7−1.発振器
次に、本発明を適用した第7の実施形態に係る発振器の一例について、図面を参照しながら説明する。図19は、本実施形態の一例である発振器を模式的に示す図である。
次に、上述の発振器の動作について説明する。前記構成において、高周波信号源154から高周波信号が出力されると、この高周波信号は、IDT電極151の一方の櫛歯状電極151aに印加され、これによって基体150の上面にIDT電極152側に伝播する表面弾性波およびIDT電極153側に伝播する表面弾性波が発生する。これらの表面弾性波のうちの特定の周波数成分の表面弾性波は、IDT電極152およびIDT電極153で反射され、IDT電極152とIDT電極153との間には定在波が発生する。この特定の周波数成分の表面弾性波がIDT電極152、153で反射を繰り返すことにより、特定の周波数成分または特定の帯域の周波数成分が共振して、振幅が増大する。この特定の周波数成分または特定の帯域の周波数成分の表面弾性波の一部は、IDT電極151の他方の櫛歯状電極151bから取り出され、IDT電極152とIDT電極153との共振周波数に応じた周波数(または、ある程度の帯域を有する周波数)の電気信号が端子155aと端子155bに取り出すことができる。
図20および図21は、上述した発振器をVCSO(Voltage Controlled SAW Oscillator:電圧制御SAW発振器)に応用した場合の一例を模式的に示す図であり、図20は側面透視図であり、図21は上面透視図である。
次に、本発明を適用した第8の実施形態に係る電子回路および電子機器の一例について、図面を参照しながら説明する。図24は、本実施形態の一例である電子機器300の電気的構成を示すブロック図である。電子機器300とは、例えば携帯電話機である。
次に、本発明を適用した第9の実施形態に係る薄膜圧電共振子の一例について、図面を参照しながら説明する。
図25は、本実施形態の一例である第1の薄膜圧電共振子700を模式的に示す図である。第1の薄膜圧電共振子700は、ダイアフラム型の薄膜圧電共振子である。
本実施形態に係る第1の薄膜圧電共振子700によれば、圧電体膜705の圧電特性が良好であり、従って高い電気機械結合係数を有する。これにより、薄膜圧電共振子700を、高周波数領域で使用することができる。また、薄膜圧電共振子700を、小型(薄型)化し、かつ、良好に動作させることができる。
図26は、本実施形態の一例である第2の薄膜圧電共振子800を模式的に示す図である。第2の薄膜圧電共振子800が図25に示す第1の薄膜圧電共振子700と主に異なるところは、ビアホールを形成せず、基板801と弾性膜803との間にエアギャップ802を形成した点にある。
本実施形態に係る第2の薄膜圧電共振子800によれば、圧電体膜805の圧電特性が良好であり、従って高い電気機械結合係数を有する。これにより、薄膜圧電共振子800を、高周波数領域で使用することができる。また、薄膜圧電共振子800を、小型(薄型)化し、かつ、良好に動作させることができる。
本実施形態に係る圧電薄膜共振子(例えば、第1の薄膜圧電共振子700および第2の薄膜圧電共振子800)は、共振子、周波数フィルタ、または、発振器として機能することができる。そして、例えば、図24に示す電子回路310において、送信フィルタ83および受信フィルタ88として、周波数フィルタとして機能する本実施形態に係る圧電薄膜共振子を用いることができる。また、周波数シンセサイザ92が有する発振器として、発振器として機能する本実施形態に係る圧電薄膜共振子を用いることができる。
Claims (25)
- Pb1−b[((X1/3Nb2/3)1−cB’c)1−aYa]O3の一般式で示され、
Xは、Mg、Zn、およびNiのうちの少なくとも一つからなり、
B’は、Zr、Ti、およびHfのうちの少なくとも一つからなり、
Yは、V、Nb、Ta、Cr、Mo、およびWのうちの少なくとも一つからなり、
aは、0.05≦a<0.30の範囲であり、
bは、0.025≦b≦0.15の範囲であり、
XがMgのとき、
cは、0.25≦c≦0.35の範囲であり、
XがNiのとき、
cは、0.30≦c≦0.40の範囲であり、
XがZnのとき、
cは、0.05≦c≦0.15の範囲である、圧電体膜。 - 請求項1において、
前記Pbは、一部がPbより価数の高い元素のうちの少なくとも一つによって置換されている、圧電体膜。 - 請求項2において、
前記Pbより価数の高い元素は、ランタノイド系元素からなる、圧電体膜。 - 請求項1〜3のいずれかにおいて、
ロンボヘドラル構造であり、かつ擬立方晶(100)に優先配向している、圧電体膜。 - 請求項1〜4のいずれかにおいて、
前記Yは、V、Nb、およびTaのうちの少なくとも一つからなり、
前記Pbの欠損量bは、前記Yの量aのほぼ半分である、圧電体膜。 - 請求項1〜4のいずれかにおいて、
前記Yは、Cr、Mo、およびWのうちの少なくとも一つからなり、
前記Pbの欠損量bは、前記Xの量aとほぼ同じである、圧電体膜。 - 請求項1〜4のいずれかにおいて、
前記Yは、Y1およびY2を含み、
前記Y1と前記Y2との組成比は、(a−e):eで示され、
前記Y1は、V、Nb、およびTaのうちの少なくとも一つからなり、
前記Y2は、Cr、Mo、およびWのうちの少なくとも一つからなり、
前記Pbの欠損量bは、前記Y1の量の半分の量(a−e)/2と、前記Y2の量eと、を合計した量とほぼ同じである、圧電体膜。 - 請求項1〜7のいずれかにおいて、
前記Yは、ペロブスカイト型構造のBサイトに存在する、圧電体膜。 - 請求項1〜8のいずれかにおいて、
前記B’は、Tiからなる、圧電体膜。 - 請求項1〜8のいずれかにおいて、
前記B’において、
ZrおよびHfのうちの少なくとも一方と、Tiとの組成比は、(1−p):pで示され、
pは、0.6≦pの範囲である、圧電体膜。 - 請求項1〜10のいずれかに記載の圧電体膜を有する、圧電素子。
- 請求項11において、
基板の上方に形成された下部電極と、
前記下部電極の上方に形成された前記圧電体膜と、
前記圧電体膜の上方に形成された上部電極と、を含む、圧電素子。 - 請求項11において、
基板の上方にイオンビームアシスト法で形成されたバッファ層と、
前記バッファ層の上方に形成されたペロブスカイト型構造の下部電極と、
前記下部電極の上方に形成された前記圧電体膜と、
前記圧電体膜の上方に形成された上部電極と、を含む、圧電素子。 - 請求項12または13において、
前記下部電極は、擬立方晶(100)に優先配向してエピタキシャル成長したものである、圧電素子。 - 請求項12〜14のいずれかにおいて、
前記下部電極は、SrRuO3、Nb−SrTiO3、La−SrTiO3、(La,Sr)CoO3のうちの少なくとも一つからなる、圧電素子。 - 請求項11〜15のいずれかに記載の圧電素子を有する、圧電アクチュエーター。
- 請求項11〜15のいずれかに記載の圧電素子を有する、圧電ポンプ。
- 請求項11〜15のいずれかに記載の圧電素子を有する、インクジェット式記録ヘッド。
- 請求項18に記載のインクジェット式記録ヘッドを有する、インクジェットプリンター。
- 請求項11に記載の圧電素子を有する、表面弾性波素子。
- 請求項11〜15のいずれかに記載の圧電素子を有する、薄膜圧電共振子。
- 請求項20に記載の表面弾性波素子および請求項21に記載の薄膜圧電共振子のうちの少なくとも一方を有する、周波数フィルタ。
- 請求項20に記載の表面弾性波素子および請求項21に記載の薄膜圧電共振子のうちの少なくとも一方を有する、発振器。
- 請求項22に記載の周波数フィルタおよび請求項23に記載の発振器のうちの少なくとも一方を有する、電子回路。
- 請求項17に記載の圧電ポンプおよび請求項24に記載の電子回路のうちの少なくとも一方を有する、電子機器。
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