JP2005353755A - 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、周波数フィルタ、発振器、電子回路、薄膜圧電共振器、および電子機器 - Google Patents
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、周波数フィルタ、発振器、電子回路、薄膜圧電共振器、および電子機器 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005353755A JP2005353755A JP2004171521A JP2004171521A JP2005353755A JP 2005353755 A JP2005353755 A JP 2005353755A JP 2004171521 A JP2004171521 A JP 2004171521A JP 2004171521 A JP2004171521 A JP 2004171521A JP 2005353755 A JP2005353755 A JP 2005353755A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piezoelectric
- film
- piezoelectric film
- piezoelectric element
- substrate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000010409 thin film Substances 0.000 title claims description 54
- 238000010897 surface acoustic wave method Methods 0.000 title claims description 46
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 139
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 106
- 239000010408 film Substances 0.000 claims description 287
- 239000000872 buffer Substances 0.000 claims description 102
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 230000006870 function Effects 0.000 claims description 11
- 229910004121 SrRuO Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229910020231 Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3 Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910020226 Pb(Mg1/3Nb2/3)O3−xPbTiO3 Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims description 5
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 146
- 238000000034 method Methods 0.000 description 60
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 58
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 40
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 39
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 38
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Substances [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 36
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 33
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 29
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 27
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 26
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 24
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 24
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 22
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 22
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 22
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 20
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 20
- 239000002585 base Substances 0.000 description 19
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 18
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 18
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 15
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 13
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 13
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 13
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 12
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 12
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 12
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 11
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 11
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 11
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 11
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 11
- 230000009471 action Effects 0.000 description 10
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 10
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 10
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 10
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 9
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 description 9
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 9
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 8
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 8
- 238000004151 rapid thermal annealing Methods 0.000 description 8
- 238000005238 degreasing Methods 0.000 description 7
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 7
- 238000000608 laser ablation Methods 0.000 description 7
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000006068 polycondensation reaction Methods 0.000 description 7
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 7
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 6
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 6
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- VXUYXOFXAQZZMF-UHFFFAOYSA-N titanium(IV) isopropoxide Chemical compound CC(C)O[Ti](OC(C)C)(OC(C)C)OC(C)C VXUYXOFXAQZZMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 5
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 5
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 5
- POAOYUHQDCAZBD-UHFFFAOYSA-N 2-butoxyethanol Chemical compound CCCCOCCO POAOYUHQDCAZBD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 4
- ZBCBWPMODOFKDW-UHFFFAOYSA-N diethanolamine Chemical compound OCCNCCO ZBCBWPMODOFKDW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 4
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 4
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 4
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 4
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 4
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 4
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 4
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 3
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 3
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 3
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 description 3
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229940046892 lead acetate Drugs 0.000 description 3
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 3
- ZTILUDNICMILKJ-UHFFFAOYSA-N niobium(v) ethoxide Chemical compound CCO[Nb](OCC)(OCC)(OCC)OCC ZTILUDNICMILKJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 3
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 description 3
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 3
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 3
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- ZOIORXHNWRGPMV-UHFFFAOYSA-N acetic acid;zinc Chemical compound [Zn].CC(O)=O.CC(O)=O ZOIORXHNWRGPMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- 150000004703 alkoxides Chemical class 0.000 description 2
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- RKTYLMNFRDHKIL-UHFFFAOYSA-N copper;5,10,15,20-tetraphenylporphyrin-22,24-diide Chemical group [Cu+2].C1=CC(C(=C2C=CC([N-]2)=C(C=2C=CC=CC=2)C=2C=CC(N=2)=C(C=2C=CC=CC=2)C2=CC=C3[N-]2)C=2C=CC=CC=2)=NC1=C3C1=CC=CC=C1 RKTYLMNFRDHKIL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- HTXDPTMKBJXEOW-UHFFFAOYSA-N dioxoiridium Chemical compound O=[Ir]=O HTXDPTMKBJXEOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 2
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 2
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 229910000457 iridium oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 2
- 239000003446 ligand Substances 0.000 description 2
- UEGPKNKPLBYCNK-UHFFFAOYSA-L magnesium acetate Chemical compound [Mg+2].CC([O-])=O.CC([O-])=O UEGPKNKPLBYCNK-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000011654 magnesium acetate Substances 0.000 description 2
- 229940069446 magnesium acetate Drugs 0.000 description 2
- 235000011285 magnesium acetate Nutrition 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 238000010295 mobile communication Methods 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- -1 organic acid salt Chemical class 0.000 description 2
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 2
- 125000002524 organometallic group Chemical group 0.000 description 2
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 2
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 2
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 2
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 2
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 2
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 2
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 2
- WGTYBPLFGIVFAS-UHFFFAOYSA-M tetramethylammonium hydroxide Chemical compound [OH-].C[N+](C)(C)C WGTYBPLFGIVFAS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 2
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004246 zinc acetate Substances 0.000 description 2
- POILWHVDKZOXJZ-ARJAWSKDSA-M (z)-4-oxopent-2-en-2-olate Chemical compound C\C([O-])=C\C(C)=O POILWHVDKZOXJZ-ARJAWSKDSA-M 0.000 description 1
- NGCRLFIYVFOUMZ-UHFFFAOYSA-N 2,3-dichloroquinoxaline-6-carbonyl chloride Chemical compound N1=C(Cl)C(Cl)=NC2=CC(C(=O)Cl)=CC=C21 NGCRLFIYVFOUMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BSYNRYMUTXBXSQ-UHFFFAOYSA-N Aspirin Chemical compound CC(=O)OC1=CC=CC=C1C(O)=O BSYNRYMUTXBXSQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 239000007853 buffer solution Substances 0.000 description 1
- BSDOQSMQCZQLDV-UHFFFAOYSA-N butan-1-olate;zirconium(4+) Chemical compound [Zr+4].CCCC[O-].CCCC[O-].CCCC[O-].CCCC[O-] BSDOQSMQCZQLDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- FQNHWXHRAUXLFU-UHFFFAOYSA-N carbon monoxide;tungsten Chemical group [W].[O+]#[C-].[O+]#[C-].[O+]#[C-].[O+]#[C-].[O+]#[C-].[O+]#[C-] FQNHWXHRAUXLFU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000007942 carboxylates Chemical class 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 239000002612 dispersion medium Substances 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 230000001976 improved effect Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- SKWCWFYBFZIXHE-UHFFFAOYSA-K indium acetylacetonate Chemical compound CC(=O)C=C(C)O[In](OC(C)=CC(C)=O)OC(C)=CC(C)=O SKWCWFYBFZIXHE-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 238000007641 inkjet printing Methods 0.000 description 1
- PVFSDGKDKFSOTB-UHFFFAOYSA-K iron(3+);triacetate Chemical compound [Fe+3].CC([O-])=O.CC([O-])=O.CC([O-])=O PVFSDGKDKFSOTB-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- 239000011344 liquid material Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000008204 material by function Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000001451 molecular beam epitaxy Methods 0.000 description 1
- 230000000877 morphologic effect Effects 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- BMGNSKKZFQMGDH-FDGPNNRMSA-L nickel(2+);(z)-4-oxopent-2-en-2-olate Chemical compound [Ni+2].C\C([O-])=C\C(C)=O.C\C([O-])=C\C(C)=O BMGNSKKZFQMGDH-FDGPNNRMSA-L 0.000 description 1
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007500 overflow downdraw method Methods 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- OGHBATFHNDZKSO-UHFFFAOYSA-N propan-2-olate Chemical compound CC(C)[O-] OGHBATFHNDZKSO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 238000009774 resonance method Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 229910052706 scandium Inorganic materials 0.000 description 1
- SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N scandium atom Chemical compound [Sc] SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DBTMQFKUVICLQN-UHFFFAOYSA-K scandium(3+);triacetate Chemical compound [Sc+3].CC([O-])=O.CC([O-])=O.CC([O-])=O DBTMQFKUVICLQN-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N selanylidenegallium;selenium Chemical compound [Se].[Se]=[Ga].[Se]=[Ga] VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N tellanylidenegermanium Chemical compound [Te]=[Ge] JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/704—Piezoelectric or electrostrictive devices based on piezoelectric or electrostrictive films or coatings
- H10N30/706—Piezoelectric or electrostrictive devices based on piezoelectric or electrostrictive films or coatings characterised by the underlying bases, e.g. substrates
- H10N30/708—Intermediate layers, e.g. barrier, adhesion or growth control buffer layers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
- B41J2/14201—Structure of print heads with piezoelectric elements
- B41J2/14233—Structure of print heads with piezoelectric elements of film type, deformed by bending and disposed on a diaphragm
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B43/00—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members
- F04B43/02—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having plate-like flexible members, e.g. diaphragms
- F04B43/04—Pumps having electric drive
- F04B43/043—Micropumps
- F04B43/046—Micropumps with piezoelectric drive
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/01—Manufacture or treatment
- H10N30/07—Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base
- H10N30/074—Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base by depositing piezoelectric or electrostrictive layers, e.g. aerosol or screen printing
- H10N30/077—Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base by depositing piezoelectric or electrostrictive layers, e.g. aerosol or screen printing by liquid phase deposition
- H10N30/078—Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base by depositing piezoelectric or electrostrictive layers, e.g. aerosol or screen printing by liquid phase deposition by sol-gel deposition
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/01—Manufacture or treatment
- H10N30/07—Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base
- H10N30/074—Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base by depositing piezoelectric or electrostrictive layers, e.g. aerosol or screen printing
- H10N30/079—Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base by depositing piezoelectric or electrostrictive layers, e.g. aerosol or screen printing using intermediate layers, e.g. for growth control
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/80—Constructional details
- H10N30/85—Piezoelectric or electrostrictive active materials
- H10N30/853—Ceramic compositions
- H10N30/8548—Lead-based oxides
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
- B41J2/14201—Structure of print heads with piezoelectric elements
- B41J2/14233—Structure of print heads with piezoelectric elements of film type, deformed by bending and disposed on a diaphragm
- B41J2002/14258—Multi layer thin film type piezoelectric element
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Reciprocating Pumps (AREA)
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
- Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)
- Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
- Details Of Reciprocating Pumps (AREA)
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
【解決手段】 本発明に係る圧電素子は,基体と、基体の上方に形成された圧電体膜6と、を含み、圧電体膜6は、複数の層からなり、複数の層のうちの少なくとも2層は、異なるリラクサー材料からなり、リラクサー材料は、ペロブスカイト型構造である。
【選択図】 図1
Description
基体と、
前記基体の上方に形成された圧電体膜と、を含み、
前記圧電体膜は、複数の層からなり、
前記複数の層のうちの少なくとも2層は、異なるリラクサー材料からなり、
前記リラクサー材料は、ペロブスカイト型構造である。
基体と、
前記基体の上方に形成された圧電体膜と、を含み、
前記圧電体膜は、第1圧電体膜と、第2圧電体膜と、を有し、
前記第1圧電体膜および前記第2圧電体膜は、異なるリラクサー材料からなり、
前記リラクサー材料は、ペロブスカイト型構造である。
前記リラクサー材料は、ロンボヘドラル構造を有し、かつ擬立方晶(100)に優先配向していることができる。
前記リラクサー材料は、以下の式(1)〜(9)で示される材料のうちの少なくとも一種からなることができる。
(ただし、xは0.10<x<0.42、yは、0≦y≦1)
(1−x)Pb(In1/2Nb1/2)O3−xPb(Zr1−yTiy)O3 ・・・式(2)
(ただし、xは0.10<x<0.37、yは、0≦y≦1)
(1−x)Pb(Ga1/2Nb1/2)O3−xPb(Zr1−yTiy)O3 ・・・式(3)
(ただし、xは0.10<x<0.50、yは、0≦y≦1)
(1−x)Pb(Sc1/2Ta1/2)O3−xPb(Zr1−yTiy)O3 ・・・式(4)
(ただし、xは0.10<x<0.45、yは、0≦y≦1)
(1−x)Pb(Mg1/3Nb2/3)O3−xPb(Zr1−yTiy)O3 ・・・式(5)
(ただし、xは0.10<x<0.35、yは、0≦y≦1)
(1−x)Pb(Fe1/2Nb1/2)O3−xPb(Zr1−yTiy)O3 ・・・式(6)
(ただし、xは0.01<x<0.10、yは、0≦y≦1)
(1−x)Pb(Zn1/3Nb2/3)O3−xPb(Zr1−yTiy)O3 ・・・式(7)
(ただし、xは0.01<x<0.10、yは、0≦y≦1)
(1−x)Pb(Ni1/3Nb2/3)O3−xPb(Zr1−yTiy)O3 ・・・式(8)
(ただし、xは0.10<x<0.38、yは、0≦y≦1)
(1−x)Pb(Co1/2W1/2)O3−xPb(Zr1−yTiy)O3 ・・・式(9)
(ただし、xは0.10<x<0.42、yは、0≦y≦1)
前記リラクサー材料は、以下の式(1)〜(9)で示される材料のうちの少なくとも一種からなることができる。
(ただし、xは0.10<x<0.42)
(1−x)Pb(In1/2Nb1/2)O3−xPbTiO3 ・・・式(2)
(ただし、xは0.10<x<0.37)
(1−x)Pb(Ga1/2Nb1/2)O3−xPbTiO3 ・・・式(3)
(ただし、xは0.10<x<0.50)
(1−x)Pb(Sc1/2Ta1/2)O3−xPbTiO3 ・・・式(4)
(ただし、xは0.10<x<0.45)
(1−x)Pb(Mg1/3Nb2/3)O3−xPbTiO3 ・・・式(5)
(ただし、xは0.10<x<0.35)
(1−x)Pb(Fe1/2Nb1/2)O3−xPbTiO3 ・・・式(6)
(ただし、xは0.01<x<0.10)
(1−x)Pb(Zn1/3Nb2/3)O3−xPbTiO3 ・・・式(7)
(ただし、xは0.01<x<0.10)
(1−x)Pb(Ni1/3Nb2/3)O3−xPbTiO3 ・・・式(8)
(ただし、xは0.10<x<0.38)
(1−x)Pb(Co1/2W1/2)O3−xPbTiO3 ・・・式(9)
(ただし、xは0.10<x<0.42)
前記基体の上方に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圧電体膜と、を含むことができる。
前記バッファ層は、ペロブスカイト型のPb(Zr1−xTix)O3からなり、
xは、0≦x≦1の範囲であることができる。
前記バッファ層は、ペロブスカイト型のPb((Zr1−xTix)1−yNby)O3からなり、
xは、0≦x≦1の範囲であり、
yは、0.05≦y≦0.3の範囲であることができる。
前記バッファ層は、5モル%以下のSi、あるいは、SiおよびGeを含むことができる。
前記バッファ層は、擬立方晶構造を有し、かつ擬立方晶(100)に優先配向していることができる。
前記圧電体膜は、ロンボヘドラル構造を有し、かつ擬立方晶(100)に優先配向していることができる。
前記基体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バッファ層と、
前記圧電体膜の上方に形成された上部電極と、を含み、
前記下部電極および前記上部電極のうちの少なくとも一つは、Ptを主とする材料からなることができる。
前記基体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、を含み、
前記下部電極および前記上部電極のうち少なくとも一方は、SrRuO3からなることができる。
内容積が変化するキャビティーを備えたインクジェット式記録ヘッドにおいて用いられ、
前記圧電体膜の変形によって前記キャビティーの内容積を変化させることができる。
前記圧電体膜の上方に形成され、前記第1の電極に印加される電気信号によって、前記圧電体膜に生ずる表面弾性波の特定の周波数または特定の帯域の周波数に共振して電気信号に変換する第2の電極と、を含むことができる。
前記圧電体膜の上方に形成され、前記電気信号印加用電極によって発生される表面弾性波の特定の周波数成分または特定の帯域の周波数成分を共振させる共振用電極およびトランジスタを有する発振回路と、を含むことができる。
前記発振器に設けられている前記電気信号印加用電極に対して前記電気信号を印加する電気信号供給素子と、を含み、
前記電気信号の周波数成分から特定の周波数成分を選択し、もしくは特定の周波数成分に変換し、または、前記電気信号に対して所定の変調を与え、所定の復調を行い、もしくは所定の検波を行う機能を有することができる。
図1は、本発明にかかる圧電素子を、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。
0≦x≦1
の範囲であり、yは、たとえば、
0.05≦y≦0.3
の範囲である。本実施の形態では、バッファ層5は、PZTNからなる場合について説明する。バッファ層5は、ペロブスカイト型でロンボヘドラル構造または擬立方晶構造であり、かつ擬立方晶(100)に優先配向していることができる。
(ただし、xは0.10<x<0.42、好ましくは0.20<x<0.42、yは、0≦y≦1)
(1−x)Pb(In1/2Nb1/2)O3−xPb(Zr1−yTiy)O3 ・・・式(2)
(ただし、xは0.10<x<0.37、好ましくは0.20<x<0.37、yは、0≦y≦1)
(1−x)Pb(Ga1/2Nb1/2)O3−xPb(Zr1−yTiy)O3 ・・・式(3)
(ただし、xは0.10<x<0.50、好ましくは0.30<x<0.50、yは、0≦y≦1)
(1−x)Pb(Sc1/2Ta1/2)O3−xPb(Zr1−yTiy)O3 ・・・式(4)
(ただし、xは0.10<x<0.45、好ましくは0.20<x<0.45、yは、0≦y≦1)
(1−x)Pb(Mg1/3Nb2/3)O3−xPb(Zr1−yTiy)O3 ・・・式(5)
(ただし、xは0.10<x<0.35、好ましくは0.20<x<0.35、さらに好ましくは、x=0.3、yは、0≦y≦1)
(1−x)Pb(Fe1/2Nb1/2)O3−xPb(Zr1−yTiy)O3 ・・・式(6)
(ただし、xは0.01<x<0.10、好ましくは0.03<x<0.10、yは、0≦y≦1)
(1−x)Pb(Zn1/3Nb2/3)O3−xPb(Zr1−yTiy)O3 ・・・式(7)
(ただし、xは0.01<x<0.10、好ましくは0.03<x<0.09、さらに好ましくは、x=0.09、yは、0≦y≦1)
(1−x)Pb(Ni1/3Nb2/3)O3−xPb(Zr1−yTiy)O3 ・・・式(8)
(ただし、xは0.10<x<0.38、好ましくは0.20<x<0.38、さらに好ましくは、x=0.3、yは、0≦y≦1)
(1−x)Pb(Co1/2W1/2)O3−xPb(Zr1−yTiy)O3 ・・・式(9)
(ただし、xは0.10<x<0.42、好ましくは0.20<x<0.42、yは、0≦y≦1)
(ただし、xは0.10<x<0.42、好ましくは0.20<x<0.42)
(1−x)Pb(In1/2Nb1/2)O3−xPbTiO3 ・・・式(2)
(ただし、xは0.10<x<0.37、好ましくは0.20<x<0.37)
(1−x)Pb(Ga1/2Nb1/2)O3−xPbTiO3 ・・・式(3)
(ただし、xは0.10<x<0.50、好ましくは0.30<x<0.50)
(1−x)Pb(Sc1/2Ta1/2)O3−xPbTiO3 ・・・式(4)
(ただし、xは0.10<x<0.45、好ましくは0.20<x<0.45)
(1−x)Pb(Mg1/3Nb2/3)O3−xPbTiO3 ・・・式(5)
(ただし、xは0.10<x<0.35、好ましくは0.20<x<0.35、さらに好ましくは、x=0.3)
(1−x)Pb(Fe1/2Nb1/2)O3−xPbTiO3 ・・・式(6)
(ただし、xは0.01<x<0.10、好ましくは0.03<x<0.10)
(1−x)Pb(Zn1/3Nb2/3)O3−xPbTiO3 ・・・式(7)
(ただし、xは0.01<x<0.10、好ましくは0.03<x<0.09、さらに好ましくは、X=0.09)
(1−x)Pb(Ni1/3Nb2/3)O3−xPbTiO3 ・・・式(8)
(ただし、xは0.10<x<0.38、好ましくは0.20<x<0.38、さらに好ましくは、x=0.3)
(1−x)Pb(Co1/2W1/2)O3−xPbTiO3 ・・・式(9)
(ただし、xは0.10<x<0.42、好ましくは0.20<x<0.42)
次に、本実施の形態における圧電素子1の製造方法について説明する。
従来、圧電体膜が単一の層からなり、この層が一種類のリラクサー材料からなる場合、圧電体膜を所望の厚い膜厚、たとえば、500nm〜1μm程度で形成すると、圧電体膜にクラックが入る場合があった。これに対し、本実施の形態に係る圧電素子1によれば、圧電体膜6が複数の層からなり、この複数の層のうちの少なくとも2層が異なるリラクサー材料からなる。これにより、本実施の形態に係る圧電体膜6にクラックが入るのを防ぐことができる。その結果、膜質の良好な圧電体膜6を得ることができる。したがって、本実施の形態に係る圧電素子1は、圧電特性の良好な圧電体膜6を有することができる。言い換えるならば、本実施の形態に係る圧電素子1は、圧電定数が高く、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る。本実施の形態に係る圧電体膜6にクラックが入るのを防ぐことができる具体的な理由は、異なるリラクサー材料の熱膨張係数の違いによるものと考えられる。
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。
次に、図1に示した圧電素子1を用いたインクジェット式記録ヘッドについて説明する。図11は、図1に示した圧電素子1を用いた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12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12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、本実施の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。本実施の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、圧電素子54の下部電極4と上部電極7との間に電圧が印加されていない状態では、図15に示すように圧電体膜6に変形が生じない。このため、弾性板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。したがって、ノズル511からインク滴は吐出されない。
次に、本実施の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。
本実施の形態にかか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、圧電素子54(圧電素子1)が良好な圧電特性を有することで効率的なインクの吐出が可能となっていることから、ノズル511の高密度化などが可能となる。したがって、高密度印刷や高速印刷が可能となる。さらには、ヘッド全体の小型化を図ることができる。
次に、上述のインクジェット式記録ヘッド50を備えたインクジェットプリンターについて説明する。図17は、本発明のインクジェットプリンター60を、紙等に印刷する一般的なプリンターに適用した場合の一実施形態を示す概略構成図である。なお、以下の説明では、図17中の上側を「上部」、下側を「下部」と言う。
本実施の形態にかかるインクジェットプリンター60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を備えているので、高密度印刷や高速印刷が可能となる。
次に、本実施の形態に係る圧電ポンプについて図面を参照しながら説明する。図18および図19は、図1に示す圧電素子1を用いた圧電ポンプ20の概略断面図である。図18および図19に示す圧電素子22は、図1に示した圧電素子1における下部電極4と、バッファ層5と、圧電体膜6と、上部電極7とからなるものであり、図1に示した圧電素子1における弾性膜3は、図18および図19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、圧電素子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、圧電素子22に電圧が供給されると、圧電体膜6(図1参照)の膜厚方向に電圧が印加される。そして、図18に示すように、圧電素子22は、ポンプ室23が広がる方向(図18に示す矢印aの方向)にたわむ。また、圧電素子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18に示す矢印bの方向)。
本実施の形態に係る圧電ポンプ20によれば、前述したように、圧電素子22(圧電素子1)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。したがって、本実施の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。
表面弾性波素子は、図20に示すように、単結晶シリコン基板11と、酸化物薄膜層12と、バッファ層13と、圧電体膜14と、保護膜としての酸化物または窒化物からなる保護層15と、電極16とから構成されている。電極16は、インターディジタル型電極(Inter−Digital Transducer:以下、「IDT電極」という)であり、上部から観察すると、たとえば後述する図21および図22に示すインターディジタル型電極141、142、151、152、153のような形状を有する。
次に、本発明を適用した表面弾性波素子の製造方法の一例について説明する。
本実施の形態にかかる表面弾性波素子によれば、圧電体膜14が良好な圧電特性を有していることにより、表面弾性波素子自体も高性能なものとなる。
次に、周波数フィルタついて説明する。図21に、本発明の周波数フィルタの一実施形態を示す。
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、これによって基板140の上面に表面弾性波が発生する。この表面弾性波は、約5000m/s程度の速度で基板140上面を伝播する。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備える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。
次に、発振器について説明する。図22に、本発明の発振器の一実施形態を示す。
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、これによって基板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。なお、この表面弾性波の速度は5000m/s程度である。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23および図24は、本発明の発振器(表面弾性波素子)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示す図であり、図23は側面透視図であり、図24は上面透視図である。
図27に、本発明の電子回路の一実施形態として、その電気的構成をブロック図で示す。なお、図27に示す電子回路は、たとえば、図28に示す携帯電話機100の内部に設けられる回路である。ここで、図28に示した携帯電話機100は、本発明の電子機器の一例としてのもので、アンテナ101、受話器102、送話器103、液晶表示部104、及び操作釦部105などを備えて構成されている。
次に、第1の薄膜圧電共振器について説明する。図29に、本実施の形態に係る第1の薄膜圧電共振器を示す。図29に示す薄膜圧電共振器30は、特に通信用素子や通信用フィルタとして用いられるダイアフラム型の薄膜圧電共振器30である。薄膜圧電共振器30は、単結晶シリコン基板からなる基体31上に、弾性板32を介して共振子33を形成したものである。
次に、上述の薄膜圧電共振器30の製造方法について説明する。まず、基体31となる母材、すなわち前述した(110)配向の単結晶シリコン基板(Si基板)を用意する。そして、このSi基板上に弾性膜3を形成し、さらにその上に下部電極4、バッファ層5、圧電体膜6、上部電極7を順次形成する。なお、弾性板32として窒化シリコンと二酸化シリコンと弾性膜3との積層膜を採用する場合には、弾性膜3の形成に先立ってシリコン基板上に窒化シリコンと二酸化シリコンとをこの順に形成しておく。
本実施の形態にかかる第1の薄膜圧電共振器30によれば、共振子33の圧電体膜6の圧電特性が良好であり、したがって高い電気機械結合係数を有する。これにより、たとえばGHz帯などの高周波数領域で使用可能なものとなる。また、小型(薄型)であるにもかかわらず良好に機能するものとなる。
図30は、本実施の形態に係る第2の薄膜圧電共振器を示す図である。薄膜圧電共振器40が図29に示した薄膜圧電共振器30と主に異なるところは、ビアホールを形成せず、基体41と共振子42との間にエアギャップ43を形成した点にある。
第2の薄膜圧電共振器40を形成するには、まず、基体41上にたとえばゲルマニウム(Ge)を蒸着等によって成膜し、さらにこれを形成するエアギャップの形状と同じ形状にパターニングすることにより、犠牲層を形成する。
本実施の形態にかかる第2の薄膜圧電共振器40によれば、共振子42の圧電体膜の圧電特性が良好であり、したがって高い電気機械結合係数を有する。これにより、たとえばGHz帯などの高周波数領域で使用可能なものとなる。また、小型(薄型)であるにもかかわらず良好に機能するものとなる。
Claims (24)
- 基体と、
前記基体の上方に形成された圧電体膜と、を含み、
前記圧電体膜は、複数の層からなり、
前記複数の層のうちの少なくとも2層は、異なるリラクサー材料からなり、
前記リラクサー材料は、ペロブスカイト型構造である、圧電素子。 - 基体と、
前記基体の上方に形成された圧電体膜と、を含み、
前記圧電体膜は、第1圧電体膜と、第2圧電体膜と、を有し、
前記第1圧電体膜および前記第2圧電体膜は、異なるリラクサー材料からなり、
前記リラクサー材料は、ペロブスカイト型構造である、圧電素子。 - 請求項1または2において、
前記リラクサー材料は、ロンボヘドラル構造を有し、かつ擬立方晶(100)に優先配向している、圧電素子。 - 請求項1〜3のいずれかにおいて、
前記リラクサー材料は、以下の式(1)〜(9)で示される材料のうちの少なくとも一種からなる、圧電素子。
(1−x)Pb(Sc1/2Nb1/2)O3−xPb(Zr1−yTiy)O3 ・・・式(1)
(ただし、xは0.10<x<0.42、yは、0≦y≦1)
(1−x)Pb(In1/2Nb1/2)O3−xPb(Zr1−yTiy)O3 ・・・式(2)
(ただし、xは0.10<x<0.37、yは、0≦y≦1)
(1−x)Pb(Ga1/2Nb1/2)O3−xPb(Zr1−yTiy)O3 ・・・式(3)
(ただし、xは0.10<x<0.50、yは、0≦y≦1)
(1−x)Pb(Sc1/2Ta1/2)O3−xPb(Zr1−yTiy)O3 ・・・式(4)
(ただし、xは0.10<x<0.45、yは、0≦y≦1)
(1−x)Pb(Mg1/3Nb2/3)O3−xPb(Zr1−yTiy)O3 ・・・式(5)
(ただし、xは0.10<x<0.35、yは、0≦y≦1)
(1−x)Pb(Fe1/2Nb1/2)O3−xPb(Zr1−yTiy)O3 ・・・式(6)
(ただし、xは0.01<x<0.10、yは、0≦y≦1)
(1−x)Pb(Zn1/3Nb2/3)O3−xPb(Zr1−yTiy)O3 ・・・式(7)
(ただし、xは0.01<x<0.10、yは、0≦y≦1)
(1−x)Pb(Ni1/3Nb2/3)O3−xPb(Zr1−yTiy)O3 ・・・式(8)
(ただし、xは0.10<x<0.38、yは、0≦y≦1)
(1−x)Pb(Co1/2W1/2)O3−xPb(Zr1−yTiy) O3 ・・・式(9)
(ただし、xは0.10<x<0.42、yは、0≦y≦1) - 請求項1〜3のいずれかにおいて、
前記リラクサー材料は、以下の式(1)〜(9)で示される材料のうちの少なくとも一種からなる、圧電素子。
(1−x)Pb(Sc1/2Nb1/2)O3−xPbTiO3 ・・・式(1)
(ただし、xは0.10<x<0.42)
(1−x)Pb(In1/2Nb1/2)O3−xPbTiO3 ・・・式(2)
(ただし、xは0.10<x<0.37)
(1−x)Pb(Ga1/2Nb1/2)O3−xPbTiO3 ・・・式(3)
(ただし、xは0.10<x<0.50)
(1−x)Pb(Sc1/2Ta1/2)O3−xPbTiO3 ・・・式(4)
(ただし、xは0.10<x<0.45)
(1−x)Pb(Mg1/3Nb2/3)O3−xPbTiO3 ・・・式(5)
(ただし、xは0.10<x<0.35)
(1−x)Pb(Fe1/2Nb1/2)O3−xPbTiO3 ・・・式(6)
(ただし、xは0.01<x<0.10)
(1−x)Pb(Zn1/3Nb2/3)O3−xPbTiO3 ・・・式(7)
(ただし、xは0.01<x<0.10)
(1−x)Pb(Ni1/3Nb2/3)O3−xPbTiO3 ・・・式(8)
(ただし、xは0.10<x<0.38)
(1−x)Pb(Co1/2W1/2)O3−xPbTiO3 ・・・・式(9)
(ただし、xは0.10<x<0.42) - 請求項1〜5のいずれかにおいて、
前記基体の上方に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圧電体膜と、を含む、圧電素子。 - 請求項6において、
前記バッファ層は、ペロブスカイト型のPb(Zr1−xTix)O3からなり、
xは、0≦x≦1の範囲である、圧電素子。 - 請求項6において、
前記バッファ層は、ペロブスカイト型のPb((Zr1−xTix)1−yNby)O3からなり、
xは、0≦x≦1の範囲であり、
yは、0.05≦y≦0.3の範囲である、圧電素子。 - 請求項8において、
前記バッファ層は、5モル%以下のSi、あるいは、SiおよびGeを含む、圧電素子。 - 請求項6〜9のいずれかにおいて、
前記バッファ層は、擬立方晶構造を有し、かつ擬立方晶(100)に優先配向している、圧電素子。 - 請求項6〜9のいずれかにおいて、
前記バッファ層は、ロンボヘドラル構造を有し、かつ擬立方晶(100)に優先配向している、圧電素子。 - 請求項6〜11のいずれかにおいて、
前記基体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バッファ層と、
前記圧電体膜の上方に形成された上部電極と、を含み、
前記下部電極および前記上部電極のうちの少なくとも一方は、Ptを主とする材料からなる、圧電素子。 - 請求項1〜11のいずれかにおいて、
前記基体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、を含み、
前記下部電極および前記上部電極のうち少なくとも一方は、SrRuO3からなる、圧電素子。 - 請求項1〜13のいずれかにおいて、
内容積が変化するキャビティーを備えたインクジェット式記録ヘッドにおいて用いられ、
前記圧電体膜の変形によって前記キャビティーの内容積を変化させる、圧電素子。 - 請求項1〜14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1〜14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1〜14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17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1〜14のいずれかに記載の圧電素子が、基板の上方に形成されてなる、表面弾性波素子。
- 請求項19に記載の表面弾性波素子が有する前記圧電体膜の上方に形成された第1の電極と、
前記圧電体膜の上方に形成され、前記第1の電極に印加される電気信号によって、前記圧電体膜に生ずる表面弾性波の特定の周波数または特定の帯域の周波数に共振して電気信号に変換する第2の電極と、を含む、周波数フィルタ。 - 請求項19に記載の表面弾性波素子が有する前記圧電体膜の上方に形成され、印加される電気信号によって前記圧電体膜に表面弾性波を発生させる電気信号印加用電極と、
前記圧電体膜の上方に形成され、前記電気信号印加用電極によって発生される表面弾性波の特定の周波数成分または特定の帯域の周波数成分を共振させる共振用電極およびトランジスタを有する発振回路と、を含む、発振器。 - 請求項21に記載の発振器と、
前記発振器に設けられている前記電気信号印加用電極に対して前記電気信号を印加する電気信号供給素子と、を含み、
前記電気信号の周波数成分から特定の周波数成分を選択し、もしくは特定の周波数成分に変換し、または、前記電気信号に対して所定の変調を与え、所定の復調を行い、もしくは所定の検波を行う機能を有する、電子回路。 - 請求項1〜14のいずれかに記載の圧電素子を有する共振子が、基板の上方に形成されてなる、薄膜圧電共振器。
- 請求項20に記載の周波数フィルタ、請求項21に記載の発振器、請求項22に記載の電子回路、請求項23に記載の薄膜圧電共振器のうちの少なくとも1つを有する、電子機器。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004171521A JP4224710B2 (ja) | 2004-06-09 | 2004-06-09 | 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、周波数フィルタ、発振器、電子回路、薄膜圧電共振器、および電子機器 |
US11/136,311 US20050275696A1 (en) | 2004-06-09 | 2005-05-24 | Piezoelectric element, piezoelectric actuator, piezoelectric pump, ink jet recording head, ink jet printer, surface acoustic wave element, frequency filter, oscillator, electronic circuit, thin film piezoelectric resonator, and electronic apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004171521A JP4224710B2 (ja) | 2004-06-09 | 2004-06-09 | 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、周波数フィルタ、発振器、電子回路、薄膜圧電共振器、および電子機器 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005353755A true JP2005353755A (ja) | 2005-12-22 |
JP4224710B2 JP4224710B2 (ja) | 2009-02-18 |
Family
ID=35460077
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004171521A Expired - Fee Related JP4224710B2 (ja) | 2004-06-09 | 2004-06-09 | 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、周波数フィルタ、発振器、電子回路、薄膜圧電共振器、および電子機器 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20050275696A1 (ja) |
JP (1) | JP4224710B2 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007088441A (ja) * | 2005-08-23 | 2007-04-05 | Canon Inc | 圧電体、圧電素子、液体吐出ヘッド、液体吐出装置及び圧電体の製造方法 |
JP2009201101A (ja) * | 2008-01-21 | 2009-09-03 | Panasonic Electric Works Co Ltd | Baw共振装置およびその製造方法 |
WO2018042946A1 (ja) * | 2016-08-31 | 2018-03-08 | 富士フイルム株式会社 | 圧電体膜及びそれを備えた圧電素子 |
WO2019064782A1 (ja) * | 2017-09-28 | 2019-04-04 | 日本電産株式会社 | 液剤塗布装置 |
Families Citing this family (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20070085449A1 (en) * | 2005-10-13 | 2007-04-19 | Nanyang Technological University | Electro-active valveless pump |
US20080228452A1 (en) * | 2007-01-15 | 2008-09-18 | Sangpil Yoon | Hybrid Finite Element Method for Simulating Temperature Effects on Surface Acoustic Waves |
US7844421B2 (en) * | 2007-01-15 | 2010-11-30 | Seiko Epson Corporation | Hybrid finite element method for traveling surface acoustic waves with thickness effect |
US20080224571A1 (en) * | 2007-03-15 | 2008-09-18 | Seiko Epson Corporation | Piezoelectric element, liquid jet head and printer |
JP5605952B2 (ja) * | 2008-11-26 | 2014-10-15 | フリースケール セミコンダクター インコーポレイテッド | 電気機械トランスデューサデバイスおよびその製造方法 |
EP2370346B1 (en) * | 2008-11-26 | 2017-08-23 | NXP USA, Inc. | Electromechanical transducer device having stress compensation layers |
EP2449670B1 (en) | 2009-06-29 | 2015-01-21 | Freescale Semiconductor, Inc. | Method of forming an electromechanical transducer device |
US9679765B2 (en) * | 2010-01-22 | 2017-06-13 | Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. | Method of fabricating rare-earth doped piezoelectric material with various amounts of dopants and a selected C-axis orientation |
CN103378286B (zh) * | 2012-04-19 | 2017-12-01 | 新科实业有限公司 | 薄膜压电元件及其制造方法、磁头折片组合及磁盘驱动器 |
US20130279044A1 (en) * | 2012-04-19 | 2013-10-24 | Sae Magnetics (H.K.) Ltd. | Thin film piezoelectric element and manufacturing method thereof, micro-actuator, head gimbal assembly and disk drive unit with the same |
JP6073600B2 (ja) * | 2012-08-28 | 2017-02-01 | 東芝メディカルシステムズ株式会社 | 超音波プローブおよび圧電振動子 |
KR20150046815A (ko) * | 2013-10-22 | 2015-05-04 | (주)진우소프트이노베이션 | 압전모듈을 이용한 에너지 하베스팅 무선 제어 시스템 |
JP6518417B2 (ja) * | 2014-09-01 | 2019-05-22 | 東芝テック株式会社 | 液体循環装置 |
CN107181470B (zh) | 2016-03-10 | 2020-10-02 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 薄膜体声波谐振器、半导体器件及其制造方法 |
CN107181472B (zh) | 2016-03-10 | 2020-11-03 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 薄膜体声波谐振器、半导体器件及其制造方法 |
JP6632450B2 (ja) * | 2016-03-30 | 2020-01-22 | 日本碍子株式会社 | 圧電素子 |
WO2020130076A1 (ja) * | 2018-12-20 | 2020-06-25 | 三安ジャパンテクノロジー株式会社 | 弾性波デバイス、弾性波フィルタ、デュプレクサ及びモジュール |
RU207821U1 (ru) * | 2021-07-20 | 2021-11-18 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Сибирский государственный университет геосистем и технологий» | Пироэлектрический детектор миллиметрового излучения |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5951908A (en) * | 1998-01-07 | 1999-09-14 | Alliedsignal Inc. | Piezoelectrics and related devices from ceramics dispersed in polymers |
JP3902023B2 (ja) * | 2002-02-19 | 2007-04-04 | セイコーエプソン株式会社 | 圧電アクチュエータ、液滴噴射ヘッド、およびそれを用いた液滴噴射装置 |
-
2004
- 2004-06-09 JP JP2004171521A patent/JP4224710B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2005
- 2005-05-24 US US11/136,311 patent/US20050275696A1/en not_active Abandoned
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007088441A (ja) * | 2005-08-23 | 2007-04-05 | Canon Inc | 圧電体、圧電素子、液体吐出ヘッド、液体吐出装置及び圧電体の製造方法 |
JP2009201101A (ja) * | 2008-01-21 | 2009-09-03 | Panasonic Electric Works Co Ltd | Baw共振装置およびその製造方法 |
WO2018042946A1 (ja) * | 2016-08-31 | 2018-03-08 | 富士フイルム株式会社 | 圧電体膜及びそれを備えた圧電素子 |
JPWO2018042946A1 (ja) * | 2016-08-31 | 2019-03-14 | 富士フイルム株式会社 | 圧電体膜及びそれを備えた圧電素子 |
US10483452B2 (en) | 2016-08-31 | 2019-11-19 | Fujifilm Corporation | Piezoelectric film and piezoelectric element including the same |
WO2019064782A1 (ja) * | 2017-09-28 | 2019-04-04 | 日本電産株式会社 | 液剤塗布装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20050275696A1 (en) | 2005-12-15 |
JP4224710B2 (ja) | 2009-02-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4192794B2 (ja) | 圧電素子、圧電アクチュエーター、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、周波数フィルタ、発振器、電子回路、薄膜圧電共振器、及び電子機器 | |
JP4224710B2 (ja) | 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、周波数フィルタ、発振器、電子回路、薄膜圧電共振器、および電子機器 | |
US7287840B2 (en) | Piezoelectric element, piezoelectric actuator, ink jet recording head, ink jet printer, surface acoustic wave element, frequency filter, oscillator, electronic circuit, thin film piezoelectric resonator and electronic apparatus | |
JP4431891B2 (ja) | 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 | |
US7291960B2 (en) | Piezoelectric device, piezoelectric actuator, piezoelectric pump, inkjet recording head, inkjet printer, surface acoustic wave device, thin-film piezoelectric resonator, frequency filter, oscillator, electronic circuit, and electronic instrument | |
JP4165347B2 (ja) | 圧電素子の製造方法 | |
US7291959B2 (en) | Piezoelectric element, piezoelectric actuator, ink jet recording head, ink jet printer, surface acoustic wave element, frequency filter, oscillator, electronic circuit, thin film piezoelectric resonator and electronic apparatus | |
JP4600650B2 (ja) | 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 | |
JP2005150694A (ja) | 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 | |
JP4605349B2 (ja) | 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、周波数フィルタ、発振器、電子回路、薄膜圧電共振器、および電子機器 | |
JP2006114562A (ja) | 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 | |
JP2006086368A (ja) | 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、周波数フィルタ、発振器、電子回路、薄膜圧電共振子、および電子機器 | |
JP2006069837A (ja) | 圧電体層、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、周波数フィルタ、発振器、電子回路、薄膜圧電共振子、および電子機器 | |
JP2005302933A (ja) | 圧電素子、圧電アクチュエーター、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、周波数フィルタ、発振器、電子回路、薄膜圧電共振器、及び電子機器 | |
JP4605348B2 (ja) | 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、周波数フィルタ、発振器、電子回路、薄膜圧電共振器、および電子機器 | |
JP4600647B2 (ja) | 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、周波数フィルタ、発振器、電子回路、薄膜圧電共振器、および電子機器 | |
JP2005166912A (ja) | 強誘電体薄膜の製造方法、強誘電体メモリ素子、圧電体素子、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、周波数フィルタ、発振器、電子回路、及び電子機器 | |
JP2005353756A (ja) | 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、周波数フィルタ、発振器、電子回路、薄膜圧電共振器、および電子機器 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20051221 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20081029 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20081111 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111205 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4224710 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111205 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121205 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121205 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131205 Year of fee payment: 5 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |