JP2008094707A - ペロブスカイト型酸化物とその製造方法、圧電体、圧電素子、液体吐出装置 - Google Patents
ペロブスカイト型酸化物とその製造方法、圧電体、圧電素子、液体吐出装置 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】下記一般式(P)で表される組成を有するペロブスカイト型酸化物の製造方法において、下記式(1)〜(4)の関係を充足する条件で、組成を決定する。(A,B,C)(D,E,F)O3・・・(P)、0.98≦TF(P)≦1.01・・・(1)TF(ADO3)>1.0・・・(2)TF(BEO3)<1.0・・・(3)TF(BEO3)<TF(CFO3)<TF(ADO3)(4)(式中、A〜Fは各々1種又は複数種の金属元素、TF(P)は上記一般式(P)で表される酸化物の許容因子、TF(ADO3)、TF(BEO3)、及びTF(CFO3)はそれぞれ()内に記載の酸化物の許容因子である。)
【選択図】図1
Description
本発明はまた、上記材料設計思想に基づいてペロブスカイト型酸化物を製造するペロブスカイト型酸化物の製造方法、及び上記材料設計思想に基づいて設計されたペロブスカイト型酸化物を提供することを目的とするものである。
(式(P)中、A〜C:Aサイト元素、D〜F:Bサイト元素、O:酸素原子、A〜Fは各々1種又は複数種の金属元素。
A〜Cは互いに異なる組成でもよいし、これらのうち2つ又はすべてが共通の組成でもよい。ただし、A〜Cのうち2つ又はすべてが共通の組成の場合、D〜Fは互いに異なる組成である。
D〜Fは互いに異なる組成でもよいし、これらのうち2つ又はすべてが共通の組成でもよい。ただし、D〜Fのうち2つ又はすべてが共通の組成の場合、A〜Cは互いに異なる組成である。
Aサイト元素の総モル数及びBサイト元素の総モル数の、酸素原子のモル数に対する比は、それぞれ1:3が標準であるが、ペロブスカイト構造を取り得る範囲内で1:3からずれてもよい。)、
0.98≦TF(P)≦1.01・・・(1)、
TF(ADO3)>1.0・・・(2)、
TF(BEO3)<1.0・・・(3)、
TF(BEO3)<TF(CFO3)<TF(ADO3)・・・(4)、
0.98≦TF(CFO3)≦1.02・・・(5)
(式(1)〜(5)中、TF(P)は上記一般式(P)で表される酸化物の許容因子、TF(ADO3)、TF(BEO3)、及びTF(CFO3)はそれぞれ()内に記載の酸化物の許容因子である。)
TF=(rA+rO)/√2(rB+rO)
(式中、rAはAサイトの平均イオン半径、rBはBサイトの平均イオン半径、rOは酸素のイオン半径である。)
第1成分:ADO3、
第2成分:BEO3、
第3成分:CFO3
(各成分において、Aサイト元素の総モル数及びBサイト元素の総モル数の、酸素原子のモル数に対する比は、それぞれ1:3が標準であるが、ペロブスカイト構造を取り得る範囲内で1:3からずれてもよい。)
例えば、前記第1成分の結晶系は、正方晶系、斜方晶系、単斜晶系、三方晶系、及び菱面体晶系のうちいずれかであり、前記第2成分の結晶系は、正方晶系、斜方晶系、及び菱面体晶系のうちいずれかであり、かつ、前記第1成分とは異なる結晶系であり、前記第3成分の結晶系が立方晶系又は疑立方晶系である混晶構造が挙げられる。
Pb(Ti,Zr,M)O3・・・(PX)
(式(PX)中、Mは、Sn,Nb,Ta,Mo,W,Ir,Os,Pd,Pt,Re,Mn,Co,Ni,V,及びFeからなる群より選択される少なくとも1種の金属元素。)
(Ba,Ca,Sr)(Ti,Zr,M)O3・・・(PY)
(式(PY)中、Mは、Sn,Nb,Ta,Mo,W,Ir,Os,Pd,Pt,Re,Mn,Co,Ni,V,及びFeからなる群より選択される少なくとも1種の金属元素。)
Bi(Al,Fe,M)O3・・・(PW)
(式(PW)中、Mは、Cr,Mn,Co,Ni,Ga,及びScからなる群より選択される少なくとも1種の金属元素。)
モルフォトロピック相境界(MPB)又はその近傍の組成を有し、
正方晶相、斜方晶相、及び菱面体晶相からなる群より選択される少なくとも2つの結晶相と、
立方晶及び疑立方晶からなる群より選択される少なくとも1つの結晶相との混晶構造を有することを特徴とするペロブスカイト型酸化物を提供することができる。
高分解能X線回折パターンが、正方晶相の回折ピークと、菱面体晶の回折ピークと、該2つの回折ピークとは異なる第3相の回折ピークとを有することを特徴とするペロブスカイト型酸化物を提供することができる。
「MPBの近傍」とは、電界をかけた時に相転移する領域のことである。
本明細書において、「結晶配向性を有する」とは、Lotgerling法により測定される配向率Fが、80%以上であることと定義する。
配向率Fは、下記式(i)で表される。
F(%)=(P−P0)/(1−P0)×100・・・(i)
式(i)中、Pは、配向面からの反射強度の合計と全反射強度の合計の比である。(001)配向の場合、Pは、(00l)面からの反射強度I(00l)の合計ΣI(00l)と、各結晶面(hkl)からの反射強度I(hkl)の合計ΣI(hkl)との比({ΣI(00l)/ΣI(hkl)})である。例えば、ペロブスカイト結晶において(001)配向の場合、P=I(001)/[I(001)+I(100)+I(101)+I(110)+I(111)]である。
P0は、完全にランダムな配向をしている試料のPである。
完全にランダムな配向をしている場合(P=P0)にはF=0%であり、完全に配向をしている場合(P=1)にはF=100%である。
本明細書において、「略<abc>方向に結晶配向性を有する」とは、その方向の結晶配向率Fが80%以上であると定義する。
本発明の液体吐出装置は、上記の本発明の圧電素子と、該圧電素子の基板に一体的にまたは別体として設けられた液体吐出部材とを備え、該液体吐出部材は、液体が貯留される液体貯留室と、該液体貯留室から外部に前記液体が吐出される液体吐出口とを有するものであることを特徴とするものである。
本発明は特に、本発明者が特願2006-188765号にて提案している電界誘起相転移の系において好適な材料設計思想を提供するものである。本発明によれば、相転移が起こりやすく、比較的低い電界強度においても大きな歪変位量が得られるドメイン構造のペロブスカイト型酸化物を提供することができる。
上記材料設計思想に基づいて設計された本発明のペロブスカイト型酸化物を用いることにより、圧電性能に優れた圧電素子を提供することができる。
本発明のペロブスカイト型酸化物の製造方法は、下記一般式(P)で表される組成を有するペロブスカイト型酸化物の製造方法において、下記式(1)〜(4)の関係を充足する条件で、組成を決定することを特徴とするものである。本発明のペロブスカイト型酸化物の製造方法においては、さらに下記式(5)の関係を充足する条件で、組成を決定することが好ましい。
(式(P)中、A〜C:Aサイト元素、D〜F:Bサイト元素、O:酸素原子、A〜Fは各々1種又は複数種の金属元素。
A〜Cは互いに異なる組成でもよいし、これらのうち2つ又はすべてが共通の組成でもよい。ただし、A〜Cのうち2つ又はすべてが共通の組成の場合、D〜Fは互いに異なる組成である。
D〜Fは互いに異なる組成でもよいし、これらのうち2つ又はすべてが共通の組成でもよい。ただし、D〜Fのうち2つ又はすべてが共通の組成の場合、A〜Cは互いに異なる組成である。
Aサイト元素の総モル数及びBサイト元素の総モル数の、酸素原子のモル数に対する比は、それぞれ1:3が標準であるが、ペロブスカイト構造を取り得る範囲内で1:3からずれてもよい。)、
0.98≦TF(P)≦1.01・・・(1)、
TF(ADO3)>1.0・・・(2)、
TF(BEO3)<1.0・・・(3)、
TF(BEO3)<TF(CFO3)<TF(ADO3)・・・(4)、
0.98≦TF(CFO3)≦1.02・・・(5)
(式(1)〜(5)中、TF(P)は上記一般式(P)で表される酸化物の許容因子、TF(ADO3)、TF(BEO3)、及びTF(CFO3)はそれぞれ()内に記載の酸化物の許容因子である。)
(A,B,C)DO3・・・(P1)
(式(P1)中、A〜C:Aサイト元素、D:Bサイト元素、O:酸素原子、A〜Dは各々1種又は複数種の金属元素。A〜Cは互いに異なる組成である。)、
0.98≦TF(P1)≦1.01・・・(1a)、
TF(ADO3)>1.0・・・(2a)、
TF(BDO3)<1.0・・・(3a)、
TF(BDO3)<TF(CDO3)<TF(ADO3)・・・(4a)、
0.98≦TF(CDO3)≦1.02・・・(5a)
(式(1a)〜(5a)中、TF(P1)は上記一般式(P1)で表される酸化物の許容因子、TF(ADO3)、TF(BDO3)、及びTF(CDO3)はそれぞれ()内に記載の酸化物の許容因子である。)
A(D,E,F)O3・・・(P2)
(式(P2)中、A:Aサイト元素、D〜F:Bサイト元素、O:酸素原子、A及びD〜Fは各々1種又は複数種の金属元素。D〜Fは互いに異なる組成である。)、
0.98≦TF(P2)≦1.01・・・(1b)、
TF(ADO3)>1.0・・・(2b)、
TF(AEO3)<1.0・・・(3b)、
TF(AEO3)<TF(AFO3)<TF(ADO3)・・・(4b)、
0.98≦TF(AFO3)≦1.02・・・(5b)
(式(1b)〜(5b)中、TF(P2)は上記一般式(P2)で表される酸化物の許容因子、TF(ADO3)、TF(AEO3)、及びTF(AFO3)はそれぞれ()内に記載の酸化物の許容因子である。)
Pb(Ti,Zr,M)O3・・・(PX)
(式(PX)中、Mは、Sn,Nb,Ta,Mo,W,Ir,Os,Pd,Pt,Re,Mn,Co,Ni,V,及びFeからなる群より選択される少なくとも1種の金属元素。)
(Ba,Ca,Sr)(Ti,Zr,M)O3・・・(PY)
(式(PY)中、Mは、Sn,Nb,Ta,Mo,W,Ir,Os,Pd,Pt,Re,Mn,Co,Ni,V,及びFeからなる群より選択される少なくとも1種の金属元素。)
Bi(Al,Fe,M)O3・・・(PW)
(式(PW)中、Mは、Cr,Mn,Co,Ni,Ga,及びScからなる群より選択される少なくとも1種の金属元素。)
正方晶相、斜方晶相、及び菱面体晶相からなる群より選択される少なくとも2つの結晶相と、
立方晶及び疑立方晶からなる群より選択される少なくとも1つの結晶相との混晶構造を有するペロブスカイト型酸化物を提供することができる。
高分解能X線回折パターンが、正方晶相の回折ピークと、菱面体晶の回折ピークと、該2つの回折ピークとは異なる第3相の回折ピークとを有することを特徴とするペロブスカイト型酸化物を提供することができる。
Emin<E1<Emax・・・(6)、
Emin<E1≦E2<Emax・・・(7)
本発明者は、第1成分ADO3、第2成分BEO3、及び第3成分CFO3の3相混晶構造の本発明のペロブスカイト型酸化物が、上記電界誘起相転移の系に有効であることを見出している。かかる相構造について、本発明者が考えている相転移モデルについて、図3を参照して説明する。
3相混晶構造以外の相構造においても、上記材料設計に基づいて設計された本発明のペロブスカイト型酸化物は、上記電界誘起相転移の系に有効である。本発明者は例えば、MPB又はその近傍の組成を有し、主として菱面体晶相からなり、正方晶相を少し含む相構造のNbドープPZT(Nb−PZT)膜を実際に成膜しており、この圧電膜も電界誘起相転移の系に有効であり、比較的低い電界強度においても高い圧電定数が得られることを確認している(実施例3を参照)。かかる相構造について、本発明者が考えている相転移モデルについて、図5を参照して説明する。図5は、図3に対応する図である。
本発明の強誘電体組成物は、上記の本発明の材料設計により設計された本発明のペロブスカイト型酸化物を含むことを特徴とするものである。
本発明の強誘電体組成物は、上記の本発明のペロブスカイト型酸化物以外のペロブスカイト型酸化物、他の添加元素、焼結助剤など、上記の本発明のペロブスカイト型酸化物以外の任意成分を含むことができる。
本発明の圧電素子は、上記の本発明の材料設計に基づいて設計された本発明のペロブスカイト型酸化物を含む圧電体と、該圧電体に対して電界を印加する電極とを備えたことを特徴とするものである。
本発明の圧電素子は、本発明のペロブスカイト型酸化物を用いたものであるので、高い圧電性能を示すものとなる。
インクジェット式記録ヘッド3では、圧電素子1に印加する電界強度を増減させて圧電素子1を伸縮させ、これによってインク室21からのインクの吐出や吐出量の制御が行われる。
Pb(Ti,Zr,M)O3・・・(PX)、
(Ba,Ca,Sr)(Ti,Zr,M)O3・・・(PY)
(式中、Mは、Sn,Nb,Ta,Mo,W,Ir,Os,Pd,Pt,Re,Mn,Co,Ni,V,及びFeからなる群より選択される少なくとも1種の金属元素。)
正方晶系:<001>、斜方晶系:<110>、菱面体晶系:<111>
電界印加方向を相転移後の自発分極軸方向と略一致させるには、相転移する第1成分及び/又は第2成分の強誘電体相を、略<100>方向に結晶配向性を有する菱面体晶相、略<110>方向に結晶配向性を有する菱面体晶相、略<110>方向に結晶配向性を有する正方晶相、略<111>方向に結晶配向性を有する正方晶相、略<100>方向に結晶配向性を有する斜方晶相、及び略<111>方向に結晶配向性を有する斜方晶相のうちいずれかとすればよい。
配向膜は、スパッタ法、MOCVD法、及びパルスレーザデポジッション法等の気相法;ゾルゲル法及び有機金属分解法等の液相法などの公知の薄膜形成方法を用い、一軸配向性結晶が生成される条件で成膜することで、形成できる。例えば、(100)配向させる場合は、下部電極として(100)配向したPt等を用いればよい。
エピタキシャル膜は、基板及び下部電極に圧電膜と格子整合性の良い材料を用いることにより形成できる。エピタキシャル膜を形成可能な基板/下部電極の好適な組合せとしては、SrTiO3/SrRuO3、及びMgO/Pt等が挙げられる。
粒子配向セラミックス焼結体は、ホットプレス法、シート法、及びシート法で得られる複数のシートを積層プレスする積層プレス法等により、形成できる。
Emin<E1<Emax・・・(6)、
Emin<E1≦E2<Emax・・・(7)
(式中、電界強度E1は、強誘電体相の相転移が開始する最小の電界強度である。電界強度E2は、強誘電体相の相転移が略完全に終了する電界強度である。)
図7及び図8を参照して、上記実施形態のインクジェット式記録ヘッド3を備えたインクジェット式記録装置の構成例について説明する。図7は装置全体図であり、図8は部分上面図である。
ロール紙を使用する装置では、図7のように、デカール処理部120の後段に裁断用のカッター128が設けられ、このカッターによってロール紙は所望のサイズにカットされる。カッター128は、記録紙116の搬送路幅以上の長さを有する固定刃128Aと、該固定刃128Aに沿って移動する丸刃128Bとから構成されており、印字裏面側に固定刃128Aが設けられ、搬送路を挟んで印字面側に丸刃128Bが配置される。カット紙を使用する装置では、カッター128は不要である。
吸着ベルト搬送部122により形成される用紙搬送路上において印字部102の上流側に、加熱ファン140が設けられている。加熱ファン140は、印字前の記録紙116に加熱空気を吹き付け、記録紙116を加熱する。印字直前に記録紙116を加熱しておくことにより、インクが着弾後に乾きやすくなる。
印字検出部124の後段には、印字された画像面を乾燥させる加熱ファン等からなる後乾燥部142が設けられている。印字後のインクが乾燥するまでは印字面と接触することは避けた方が好ましいので、熱風を吹き付ける方式が好ましい。
大きめの用紙に本画像とテスト印字とを同時に並列にプリントする場合には、カッター148を設けて、テスト印字の部分を切り離す構成とすればよい。
インクジェット記記録装置100は、以上のように構成されている。
表面にTi密着層を20nm形成したSiO2(0.1μm厚)/Si基板の表面に、スパッタ法にて厚み0.2μmのPt下部電極を形成した。次いで、スパッタ法にて、5.0μmの(Pb(Ti,Zr,Nb)O3)膜(具体的な組成はPbZr0.44Ti0.44Nb0.12O3)を基板温度525℃の条件で成膜した。さらにその上に厚み0.2μmのPt上部電極を形成して、本発明の圧電素子を得た。
(比較例1)
圧電膜の組成をPbZr0.52Ti0.48O3とした以外は実施例1と同様にして、比較用の圧電素子を得た。
実施例1と比較例1で成膜した圧電膜について、各々高分解能X線回折(高分解能XRD)測定を行い、得られた高分解能XRDパターンのピーク分離を行った。結果を図9(a),(b)に示す。
表面にTi密着層を20nm形成したSiO2(0.1μm厚)/Si基板の表面に、スパッタ法にて厚み0.2μmのPt下部電極を形成した。次いで、スパッタ法にて、5.0μmの(Pb(Ti,Zr,Nb)O3)膜(具体的な組成はPbZr0.44Ti0.44Nb0.12O3)を基板温度525℃の条件で成膜し、酸素雰囲気下で650℃のアニール処理を施した。さらにその上に厚み0.2μmのPt上部電極を形成して、本発明の圧電素子を得た。
(100)MgO基板の表面に、スパッタ法にて厚み0.2μmの(100)Pt下部電極を形成した。次いで、パルスレーザデポジッション法(PLD法)にて、圧電体として厚み5μmのPb(Ti,Zr)O3膜(具体的な組成はPbZr0.55Ti0.45O3)を基板温度525℃の条件で成膜した。た。さらにその上に、厚み0.2μmのPt上部電極を形成して、比較用の圧電素子を得た。
実施例2と比較例2とはいずれも強誘電体相が相転移する系であり、電界印加方向を相転移後の強誘電体相の自発分極軸方向と一致させ、Emin<E1≦E2<Emaxの条件で駆動を行ったものである。このような同様の系であっても、比較例2のノンドープPZT膜よりも実施例2のNbドープPZT膜の方が、より低い電界強度において大きな歪変位量が得られており、本発明の材料設計の有効性が示された。実施例2では、図3に示した相転移モデル1により、比較的低い電界強度においても高い圧電定数が得られたと考えられる。
表面にTi密着層を20nm形成したSiO2(0.1μm厚)/Si基板の表面に、スパッタ法にて厚み0.13μmのPt下部電極を形成した。次いで、スパッタ法にて、2.4μmの(Pb(Ti,Zr,Nb)O3)膜を基板温度525℃の条件で成膜した。さらにその上に厚み0.2μmのPt上部電極を形成して、本発明の圧電素子を得た。
本実施例で成膜した圧電膜の膜厚及びXRFによる組成分析結果(各構成元素のモル比、及びZr/(Zr+Ti)のモル比)を表3に示す。
実施例3において得られた圧電膜について高分解能XRD測定を行い、得られた高分解能XRDパターンのピーク分離を行った。結果を図12に示す。ピークごとに、各ピークの回折角(°)、回折角から求められる格子定数、及び最大ピークの積分強度を100%としたときの各ピークの積分強度Int.(%)を記載してある。
TF>1.0となる第1成分としてBiAlO3(TF=1.012)、TF<1.0となる第2成分としてBiScO3(TF=0.911)を選定し、全体のTFが0.98〜1.01となるように、第3成分としてBiFeO3(TF=0.960)を選定して、Bi(Al,Fe,Sc)O3)膜の材料設計を行った。その結果、BiAl0.6Fe0.35Sc0.05O3の組成においてTF=0.989となることがわかり、MPB組成又はその近傍の組成範囲を有する組成を決定した。
薄膜の組成をBiAl0.3Fe0.65Sc0.05O3とした以外は実施例4と同様にして、(Bi(Al,Fe,Sc)O3)膜を成膜した。BiAl0.3Fe0.65Sc0.05O3の組成においてTF=0.973であった。得られた圧電膜についてXRD測定を行ったところ、ペロブスカイト単相であったが、結晶相は菱面体晶相のみであった。
3,3K,3C,3M,3Y インクジェット式記録ヘッド(液体吐出装置)
12、14 電極
13 圧電体
20 インクノズル(液体貯留吐出部材)
21 インク室(液体貯留室)
22 インク吐出口(液体吐出口)
100 インクジェット式記録装置
Claims (32)
- 下記一般式(P)で表される組成を有するペロブスカイト型酸化物の製造方法において、下記式(1)〜(4)の関係を充足する条件で、組成を決定することを特徴とするペロブスカイト型酸化物の製造方法。
(A,B,C)(D,E,F)O3・・・(P)
(式(P)中、A〜C:Aサイト元素、D〜F:Bサイト元素、O:酸素原子、A〜Fは各々1種又は複数種の金属元素。
A〜Cは互いに異なる組成でもよいし、これらのうち2つ又はすべてが共通の組成でもよい。ただし、A〜Cのうち2つ又はすべてが共通の組成の場合、D〜Fは互いに異なる組成である。
D〜Fは互いに異なる組成でもよいし、これらのうち2つ又はすべてが共通の組成でもよい。ただし、D〜Fのうち2つ又はすべてが共通の組成の場合、A〜Cは互いに異なる組成である。
Aサイト元素の総モル数及びBサイト元素の総モル数の、酸素原子のモル数に対する比は、それぞれ1:3が標準であるが、ペロブスカイト構造を取り得る範囲内で1:3からずれてもよい。)、
0.98≦TF(P)≦1.01・・・(1)、
TF(ADO3)>1.0・・・(2)、
TF(BEO3)<1.0・・・(3)、
TF(BEO3)<TF(CFO3)<TF(ADO3)・・・(4)
(式(1)〜(4)中、TF(P)は上記一般式(P)で表される酸化物の許容因子、TF(ADO3)、TF(BEO3)、及びTF(CFO3)はそれぞれ()内に記載の酸化物の許容因子である。) - さらに下記式(5)の関係を充足する条件で、組成を決定することを特徴とする請求項1に記載のペロブスカイト型酸化物の製造方法。
0.98≦TF(CFO3)≦1.02・・・(5) - 下記一般式(P)で表される組成を有し、下記式(1)〜(4)の関係を充足することを特徴とするペロブスカイト型酸化物。
(A,B,C)(D,E,F)O3・・・(P)
(式(P)中、A〜C:Aサイト元素、D〜F:Bサイト元素、O:酸素原子、A〜Fは各々1種又は複数種の金属元素。
A〜Cは互いに異なる組成でもよいし、これらのうち2つ又はすべてが共通の組成でもよい。ただし、A〜Cのうち2つ又はすべてが共通の組成の場合、D〜Fは互いに異なる組成である。
D〜Fは互いに異なる組成でもよいし、これらのうち2つ又はすべてが共通の組成でもよい。ただし、D〜Fのうち2つ又はすべてが共通の組成の場合、A〜Cは互いに異なる組成である。
Aサイト元素の総モル数及びBサイト元素の総モル数の、酸素原子のモル数に対する比は、それぞれ1:3が標準であるが、ペロブスカイト構造を取り得る範囲内で1:3からずれてもよい。)、
0.98≦TF(P)≦1.01・・・(1)、
TF(ADO3)>1.0・・・(2)、
TF(BEO3)<1.0・・・(3)、
TF(BEO3)<TF(CFO3)<TF(ADO3)・・・(4)
(式(1)〜(4)中、TF(P)は上記一般式(P)で表される酸化物の許容因子、TF(ADO3)、TF(BEO3)、及びTF(CFO3)はそれぞれ()内に記載の酸化物の許容因子である。) - さらに下記式(5)の関係を充足することを特徴とする請求項3に記載のペロブスカイト型酸化物。
0.98≦TF(CFO3)≦1.02・・・(5) - 下記一般式(P1)で表される組成を有し、下記式(1a)〜(4a)の関係を充足することを特徴とする請求項3に記載のペロブスカイト型酸化物。
(A,B,C)DO3・・・(P1)
(式(P1)中、A〜C:Aサイト元素、D:Bサイト元素、O:酸素原子、A〜Dは各々1種又は複数種の金属元素。A〜Cは互いに異なる組成である。)、
0.98≦TF(P1)≦1.01・・・(1a)、
TF(ADO3)>1.0・・・(2a)、
TF(BDO3)<1.0・・・(3a)、
TF(BDO3)<TF(CDO3)<TF(ADO3)・・・(4a)
(式(1a)〜(4a)中、TF(P1)は上記一般式(P1)で表される酸化物の許容因子、TF(ADO3)、TF(BDO3)、及びTF(CDO3)はそれぞれ()内に記載の酸化物の許容因子である。) - さらに下記式(5a)の関係を充足することを特徴とする請求項5に記載のペロブスカイト型酸化物。
0.98≦TF(CDO3)≦1.02・・・(5a) - 下記一般式(P2)で表される組成を有し、下記式(1b)〜(4b)の関係を充足することを特徴とする請求項3に記載のペロブスカイト型酸化物。
A(D,E,F)O3・・・(P2)
(式(P2)中、A:Aサイト元素、D〜F:Bサイト元素、O:酸素原子、A及びD〜Fは各々1種又は複数種の金属元素。D〜Fは互いに異なる組成である。)、
0.98≦TF(P2)≦1.01・・・(1b)、
TF(ADO3)>1.0・・・(2b)、
TF(AEO3)<1.0・・・(3b)、
TF(AEO3)<TF(AFO3)<TF(ADO3)・・・(4b)
(式(1b)〜(4b)中、TF(P2)は上記一般式(P2)で表される酸化物の許容因子、TF(ADO3)、TF(AEO3)、及びTF(AFO3)はそれぞれ()内に記載の酸化物の許容因子である。) - さらに下記式(5b)の関係を充足することを特徴とする請求項7に記載のペロブスカイト型酸化物。
0.98≦TF(AFO3)≦1.02・・・(5b) - 下記一般式で表される第1〜第3成分を含むことを特徴とする請求項3又は4に記載のペロブスカイト型酸化物。
第1成分:ADO3、
第2成分:BEO3、
第3成分:CFO3
(各成分において、Aサイト元素の総モル数及びBサイト元素の総モル数の、酸素原子のモル数に対する比は、それぞれ1:3が標準であるが、ペロブスカイト構造を取り得る範囲内で1:3からずれてもよい。) - 前記第1成分と前記第2成分とは結晶系が異なっていることを特徴とする請求項9に記載のペロブスカイト型酸化物。
- 前記第1成分と前記第2成分と前記第3成分とは結晶系が異なっていることを特徴とする請求項9に記載のペロブスカイト型酸化物。
- 前記第1成分の結晶系は、正方晶系、斜方晶系、単斜晶系、三方晶系、及び菱面体晶系のうちいずれかであり、
前記第2成分の結晶系は、正方晶系、斜方晶系、及び菱面体晶系のうちいずれかであり、かつ、前記第1成分とは異なる結晶系であることを特徴とする請求項10又は11に記載のペロブスカイト型酸化物。 - 前記第1成分の結晶系が正方晶系であり、前記第2成分の結晶系が菱面体晶系であることを特徴とする請求項12に記載のペロブスカイト型酸化物。
- 前記第1成分の結晶系は、正方晶系、斜方晶系、単斜晶系、三方晶系、及び菱面体晶系のうちいずれかであり、
前記第2成分の結晶系は、正方晶系、斜方晶系、及び菱面体晶系のうちいずれかであり、かつ、前記第1成分とは異なる結晶系であり、
前記第3成分の結晶系が立方晶系又は疑立方晶系であることを特徴とする請求項11に記載のペロブスカイト型酸化物。 - 前記第1成分の結晶系が正方晶系であり、前記第2成分の結晶系が菱面体晶系であることを特徴とする請求項14に記載のペロブスカイト型酸化物。
- 下記一般式(PX)で表されることを特徴とする請求項3〜15のいずれかに記載のペロブスカイト型酸化物。
Pb(Ti,Zr,M)O3・・・(PX)
(式(PX)中、Mは、Sn,Nb,Ta,Mo,W,Ir,Os,Pd,Pt,Re,Mn,Co,Ni,V,及びFeからなる群より選択される少なくとも1種の金属元素。) - 下記一般式(PY)で表されることを特徴とする請求項3〜15のいずれかに記載のペロブスカイト型酸化物。
(Ba,Ca,Sr)(Ti,Zr,M)O3・・・(PY)
(式(PY)中、Mは、Sn,Nb,Ta,Mo,W,Ir,Os,Pd,Pt,Re,Mn,Co,Ni,V,及びFeからなる群より選択される少なくとも1種の金属元素。) - 下記一般式(PW)で表されることを特徴とする請求項3〜15のいずれかに記載のペロブスカイト型酸化物。
Bi(Al,Fe,M)O3・・・(PW)
(式(PW)中、Mは、Cr,Mn,Co,Ni,Ga,及びScからなる群より選択される少なくとも1種の金属元素。) - モルフォトロピック相境界又はその近傍の組成を有し、
正方晶相、斜方晶相、及び菱面体晶相からなる群より選択される少なくとも2つの結晶相と、
立方晶及び疑立方晶からなる群より選択される少なくとも1つの結晶相との混晶構造を有することを特徴とするペロブスカイト型酸化物。 - 正方晶相と、菱面体晶相と、立方晶又は疑立方晶との混晶構造を有することを特徴とする請求項19に記載のペロブスカイト型酸化物。
- モルフォトロピック相境界又はその近傍の組成を有し、
高分解能X線回折パターンが、正方晶相の回折ピークと、菱面体晶の回折ピークと、該2つの回折ピークとは異なる第3相の回折ピークとを有することを特徴とするペロブスカイト型酸化物。 - 請求項3〜21のいずれかに記載のペロブスカイト型酸化物を含むことを特徴とする強誘電体組成物。
- 請求項3〜21のいずれかに記載のペロブスカイト型酸化物を含むことを特徴とする圧電体。
- 圧電膜又は圧電セラミックス焼結体であることを特徴とする請求項23に記載の圧電体。
- 結晶配向性を有する強誘電体相を含むことを特徴とする請求項23又は24に記載の圧電体。
- 自発分極軸方向とは異なる方向に結晶配向性を有する強誘電体相を含むことを特徴とする請求項25に記載の圧電体。
- 自発分極軸方向とは異なる方向に結晶配向性を有する前記強誘電体相が、
略<100>方向に結晶配向性を有する菱面体晶相、略<110>方向に結晶配向性を有する菱面体晶相、略<110>方向に結晶配向性を有する正方晶相、略<111>方向に結晶配向性を有する正方晶相、略<100>方向に結晶配向性を有する斜方晶相、及び略<111>方向に結晶配向性を有する斜方晶相からなる群より選択された少なくとも1つの強誘電体相であることを特徴とする請求項26に記載の圧電体。 - 自発分極軸方向とは異なる方向に結晶配向性を有する前記強誘電体相は、該強誘電体相の自発分極軸方向とは異なる方向の電界印加により、該強誘電体相の少なくとも一部が結晶系の異なる他の強誘電体相に相転移する性質を有するものであることを特徴とする請求項26又は27に記載の圧電体。
- 請求項23〜25のいずれかに記載の圧電体と、該圧電体に対して電界を印加する電極とを備えたことを特徴とする圧電素子。
- 請求項26〜28のいずれかに記載の圧電体と、該圧電体に対して電界を印加する電極とを備えたことを特徴とする圧電素子。
- 自発分極軸方向とは異なる方向に結晶配向性を有する前記強誘電体相の自発分極軸方向と、前記電極による電界印加方向とが異なっていることを特徴とする請求項30に記載の圧電素子。
- 請求項29〜31のいずれかに記載の圧電素子と、
該圧電素子の基板に一体的にまたは別体として設けられた液体吐出部材とを備え、
該液体吐出部材は、液体が貯留される液体貯留室と、該液体貯留室から外部に前記液体が吐出される液体吐出口とを有するものであることを特徴とする液体吐出装置。
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