JP2006186258A - 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
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Abstract
【解決手段】 本発明に係る圧電素子10は,
基板1と、
基板1の上方に形成された第1導電層4と、
第1導電層4の上方に形成された、ペロブスカイト構造を有する圧電体からなる圧電体層5と、
圧電体層5に電気的に接続された第2導電層6と、を含み、
第1導電層4は,(001)に優先配向しているランタン系層状ペロブスカイト化合物からなるバッファ層41を1層以上含む。
【選択図】 図1
Description
基板と、
前記基板の上方に形成された第1導電層と、
前記第1導電層の上方に形成された、ペロブスカイト構造を有する圧電体からなる圧電体層と、
前記圧電体層に電気的に接続された第2導電層と、を含み、
前記第1導電層は、(001)に優先配向しているランタン系層状ペロブスカイト化合物からなるバッファ層を1層以上含む。
前記ランタン系層状ペロブスカイト化合物は、La2NiO4、La3Ni2O7、La4Ni3O10、およびLa2CuO4、並びに、これらのうちの少なくとも2種からなる固溶体のうちの少なくとも1種を含むことができる。
前記第1導電層は、前記ランタン系層状ペロブスカイト化合物に比べ比抵抗が低い導電材からなる低抵抗層を1層以上含むことができる。
前記導電材は、金属、該金属の酸化物、および該金属からなる合金のうちの少なくとも1種を含み、
前記金属は、Pt、Ir、Ru、Ag、Au、Cu、Al、およびNiのうちの少なくとも1種であることができる。
前記第1導電層は、
前記低抵抗層と、
前記低抵抗層の上方に形成された、前記バッファ層と、を含むことができる。
前記第1導電層は、ペロブスカイト構造を有する導電性酸化物からなる導電性酸化層を1層以上含み、
前記導電性酸化物は、(001)に優先配向していることができる。
前記第1導電層は、
前記バッファ層と、
前記バッファ層の上方に形成された、前記導電性酸化層と、を含むことができる。
前記第1導電層は、
前記低抵抗層と、
前記低抵抗層の上方に形成された前記バッファ層と、
前記バッファ層の上方に形成された、ペロブスカイト構造を有する導電性酸化物からなる導電性酸化層と、を含み、
前記導電性酸化物は、(001)に優先配向していることができる。
前記導電性酸化物は、CaRuO3、SrRuO3、BaRuO3、SrVO3、(La,Sr)MnO3、(La,Sr)CrO3、(La,Sr)CoO3、およびLaNiO3、並びに、これらのうちの少なくとも2種からなる固溶体のうちの少なくとも1種を含むことができる。
前記圧電体は、ABO3の一般式で示され、
Aは、Pbを含み、
Bは、ZrおよびTiのうちの少なくとも一方を含むことができる。
前記Bは、さらに、Nbを含むことができる。
前記圧電体は、菱面体晶、または、正方晶と菱面体晶との混晶であり、かつ(001)に優先配向していることができる。
基板と、
前記基板の上方に形成された第1導電層と、
前記第1導電層の上方に形成された、ペロブスカイト構造を有する圧電体層と、
前記圧電体層に電気的に接続された第2導電層と、を含み、
前記第1導電層は、
ペロブスカイト構造を有する導電性酸化物からなる1層以上の導電性酸化層と、
前記導電性酸化物に比べ比抵抗が低い導電材からなる1層以上の低抵抗層と、を含み、
前記導電性酸化物は、(001)に優先配向している。
1−1. まず、第1の実施形態に係る圧電素子10について説明する。
0.4≦x≦0.6
0.6≧y≧0.4
0<z≦0.3
であることが好ましい。x、y、zが上述の範囲内であれば、x、y、zは、圧電体層5の結晶構造の相境界(MPB:Morphotropic Phase Boundary)における値、または、MPB付近における値となる。相境界とは、菱面体晶と正方晶とが相転移する境界である。圧電定数(d31)は、相境界付近で極大値をとる。従って、x、y、zが上述の範囲内であれば、容易に圧電体層5を菱面体晶、または、正方晶と菱面体晶との混晶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。
2−1. 次に、第1の実施形態に係る圧電素子10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9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10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10は、通常使用される状態とは上下逆に示したものである。
3−1. 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13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13中の上側を「上部」、下側を「下部」と言う。
4−1. 次に、第1の実施形態に係る圧電素子10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14および図15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14および図15に示す圧電部22は、図1に示す圧電素子10における第1導電層4と、圧電体層5と、第2導電層6とからなるものであり、図1に示す圧電素子10におけるストッパ層2および硬質層3は、図14および図15において振動板24となっている。また、基板1(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。
5−1. 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16に示すように、基板11と、第1導電層14と、圧電体層15と、保護層17と、第2導電層16と、を含む。基板11、第1導電層14、圧電体層15、および保護層17は、基体18を構成する。
6−1. 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17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。
7−1. 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18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、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23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。
Claims (23)
- 基板と、
前記基板の上方に形成された第1導電層と、
前記第1導電層の上方に形成された、ペロブスカイト構造を有する圧電体からなる圧電体層と、
前記圧電体層に電気的に接続された第2導電層と、を含み、
前記第1導電層は、(001)に優先配向しているランタン系層状ペロブスカイト化合物からなるバッファ層を1層以上含む、圧電素子。 - 請求項1において、
前記ランタン系層状ペロブスカイト化合物は、La2NiO4、La3Ni2O7、La4Ni3O10、およびLa2CuO4、並びに、これらのうちの少なくとも2種からなる固溶体のうちの少なくとも1種を含む、圧電素子。 - 請求項1または2において、
前記第1導電層は、前記ランタン系層状ペロブスカイト化合物に比べ比抵抗が低い導電材からなる低抵抗層を1層以上含む、圧電素子。 - 請求項3において、
前記導電材は、金属、該金属の酸化物、および該金属からなる合金のうちの少なくとも1種を含み、
前記金属は、Pt、Ir、Ru、Ag、Au、Cu、Al、およびNiのうちの少なくとも1種である、圧電素子。 - 請求項3または4において、
前記第1導電層は、
前記低抵抗層と、
前記低抵抗層の上方に形成された、前記バッファ層と、を含む、圧電素子。 - 請求項1〜5のいずれかにおいて、
前記第1導電層は、ペロブスカイト構造を有する導電性酸化物からなる導電性酸化層を1層以上含み、
前記導電性酸化物は、(001)に優先配向している、圧電素子。 - 請求項6において、
前記第1導電層は、
前記バッファ層と、
前記バッファ層の上方に形成された、前記導電性酸化層と、を含む、圧電素子。 - 請求項3〜5のいずれかにおいて、
前記第1導電層は、
前記低抵抗層と、
前記低抵抗層の上方に形成された前記バッファ層と、
前記バッファ層の上方に形成された、ペロブスカイト構造を有する導電性酸化物からなる導電性酸化層と、を含み、
前記導電性酸化物は、(001)に優先配向している、圧電素子。 - 請求項6〜8のいずれかにおいて、
前記導電性酸化物は、CaRuO3、SrRuO3、BaRuO3、SrVO3、(La,Sr)MnO3、(La,Sr)CrO3、(La,Sr)CoO3、およびLaNiO3、並びに、これらのうちの少なくとも2種からなる固溶体のうちの少なくとも1種を含む、圧電素子。 - 請求項1〜9のいずれかにおいて、
前記圧電体は、ABO3の一般式で示され、
Aは、Pbを含み、
Bは、ZrおよびTiのうちの少なくとも一方を含む、圧電素子。 - 請求項10において、
前記Bは、さらに、Nbを含む、圧電素子。 - 請求項1〜11のいずれかにおいて、
前記圧電体は、菱面体晶、または、正方晶と菱面体晶との混晶であり、かつ(001)に優先配向している、圧電素子。 - 基板と、
前記基板の上方に形成された第1導電層と、
前記第1導電層の上方に形成された、ペロブスカイト構造を有する圧電体層と、
前記圧電体層に電気的に接続された第2導電層と、を含み、
前記第1導電層は、
ペロブスカイト構造を有する導電性酸化物からなる1層以上の導電性酸化層と、
前記導電性酸化物に比べ比抵抗が低い導電材からなる1層以上の低抵抗層と、を含み、
前記導電性酸化物は、(001)に優先配向している、圧電素子。 - 請求項1〜13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1〜13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1〜13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16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1〜13のいずれかに記載の圧電素子を有する、表面弾性波素子。
- 請求項1〜13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18に記載の表面弾性波素子および請求項19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18に記載の表面弾性波素子および請求項19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20に記載の周波数フィルタおよび請求項21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15に記載の圧電ポンプおよび請求項22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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