JP2008160092A

JP2008160092A - 圧電薄膜素子

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Publication number: JP2008160092A
Application number: JP2007305802A
Authority: JP
Inventors: Fumito Oka; 史人岡; Kenji Shibata; 憲治柴田
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 2006-11-29
Filing date: 2007-11-27
Publication date: 2008-07-10
Anticipated expiration: 2027-11-27
Also published as: JP5115161B2

Abstract

【課題】鉛を含有せず、優れた圧電特性を有するニオブ酸リチウムカリウムナトリウムの誘電体薄膜からなる圧電薄膜素子を再現性良く安定して提供すること。
【解決手段】基板上に下部電極、圧電薄膜、及び上部電極を順次配置して構成された圧電薄膜素子において、前記圧電薄膜が一般式（Ｎａ_ｘ１Ｋ_ｙ１Ｌｉ_ｚ１）ＮｂＯ_３（０≦ｘ１≦１、０≦ｙ１≦１、０≦ｚ１＜１、ｘ１＋ｙ１＋ｚ１＝１）で表されるアルカリニオブ酸化物の誘電体薄膜からなり、前記圧電薄膜と前記下部電極との間に、一般式（Ｎａ_ｘ２Ｋ_ｙ２Ｌｉ_ｚ２）ＮｂＯ_３（０≦ｘ２≦１、０≦ｙ２≦１、０≦ｚ２＜１、ｘ２＋ｙ２＋ｚ２＝１）で表されるアルカリニオブ酸化物であって、そのナトリウム組成比が０＜ｘ２＜ｘ１の関係を有する下地誘電体薄膜を挿入した。
【選択図】図１

Description

本発明は、優れた圧電特性を有するアルカリニオブ酸化物の誘電体薄膜からなる圧電薄膜及び圧電薄膜素子に関する。

圧電材料は種々の目的に応じて様々な圧電素子に加工され、素子に電圧を加えることによって変形を生じさせるアクチュエータや、素子に圧力を加え、その変形に応じて電圧を発生させるセンサなどの機能性電子部品として広く利用されている。

アクチュエータやセンサの用途に利用される圧電材料としては、優れた圧電特性を有する鉛系材料の強誘電体材料、特にＰＺＴと呼ばれるＰｂ（Ｚｒ_１−ｘＴｉ_ｘ）Ｏ_３系のペロブスカイト型強誘電体材料がこれまで広く用いられており、このような強誘電体材料は通常個々の元素からなる材料の酸化物粉末を焼結することにより作製される。

一方、近年はアクチュエータ等の圧電素子をより小型化することが求められており、このことから半導体集積回路を作製する際等に用いられるフォトリソグラフィー技術を用いて圧電素子を作製する必要が生じている。この場合には強誘電体材料も微細に加工する必要性から膜厚が数ミクロンから数十ミクロンの薄膜形状にすることが要求される。このような場合には、前記により作製した焼結体からこれを薄膜形状に加工することは、経済的、工業的見地からみて現実的な方法とは言えず、適当な基板上に薄膜を形成する方法が用いられる。

基板上に薄膜を形成する方法としては、例えば特許文献１に記載されているようなスパッタリング法や、ＰＬＤ（レーザーアブレーション法）、ゾルゲル法等が知られている。
特開２００２−１５１７５４号公報

ＰＺＴからなる圧電薄膜は、酸化鉛（ＰｂＯ）を６０〜７０重量％程度含有しているので、生態学的見地および公害防止の面から好ましくない。そこで環境への配慮から鉛を含有しない圧電薄膜の開発が望まれている。

現在様々な鉛を含有しない圧電材料が研究されているが、その中に一般式：（Ｎａ_ｘＫ_ｙＬｉ_ｚ）ＮｂＯ_３（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ＜１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）で表されるニオブ酸リチウムカリウムナトリウムがある。本圧電材料はＰＺＴに匹敵する圧電特性を有することから、鉛を含有しない圧電材料のなかでも実現可能な有力候補として期待されており、本材料の薄膜形成技術が精力的に開発されている。

しかしながら、これまでスパッタリング法等の薄膜形成法により、ニオブ酸リチウムカリウムナトリウムの優れた圧電特性を有する圧電薄膜を安定して得ることができたという報告はない。

酸化物粉末の焼結体からなるバルク材においては、優れた圧電特性を有するニオブ酸リチウムカリウムナトリウムとして、ナトリウムとカリウムの組成比を０．５近傍に調整する必要があることが知られており、この条件を満たすときに本材料は優れた圧電特性を有するペロブスカイト構造の結晶構造となる。また同時に結晶面が（００１）方向に優勢配向した多結晶膜であることも優れた圧電特性を有するのに必要であることが知られている。

しかしながら、前記薄膜形成法により基板上に前記組成比の薄膜を形成しようとすると、特に基板上に種結晶が生成される成膜初期段階において、カリウムの結晶格子位置にナトリウムが入り難く、前記した０．５近傍の組成比の成膜が困難である上、成膜条件が最適条件からわずかにずれただけでも基板上に形成された薄膜のナトリウムとカリウムの組成比が０．５から乖離してしまい、ペロブスカイト構造の結晶構造にならないという問題がある。また、ペロブスカイト構造の結晶構造が実現できたとしても、結晶面が（００１）方向以外の方向に配向した多結晶膜となってしまうことが多く、再現性や安定性に極めて乏しいという問題があった。

そこで本発明の目的は、上記課題を解決し、ペロブスカイト構造の結晶構造を有し、かつ結晶面が（００１）方向に優勢配向したニオブ酸リチウムカリウムナトリウムによる多結晶膜からなり、優れた圧電特性と共にその再現性や安定性に優れた圧電薄膜素子を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明は、基板上に下部電極、圧電薄膜、及び上部電極を順次配置して構成された圧電薄膜素子において、前記圧電薄膜が一般式（Ｎａ_ｘ１Ｋ_ｙ１Ｌｉ_ｚ１）ＮｂＯ_３（０≦ｘ１≦１、０≦ｙ１≦１、０≦ｚ１＜１、ｘ１＋ｙ１＋ｚ１＝１）で表されるニオブ酸酸化物の誘電体薄膜からなり、前記圧電薄膜と前記下部電極との間に、一般式（Ｎａ_ｘ２Ｋ_ｙ２Ｌｉ_ｚ２）ＮｂＯ_３（０≦ｘ２≦１、０≦ｙ２≦１、０≦ｚ２＜１、ｘ２＋ｙ２＋ｚ２＝１）で表されるニオブ酸化物であって、そのナトリウム組成比が０＜ｘ２＜ｘ１の関係を有する下地誘電体薄膜を挿入したものである。

なお、ここでいう薄膜とは、スパッタリング法のような物理的な薄膜形成法あるいはＣＶＤ（化学的気相成長）法のような化学的な薄膜形成法によって板状の支持体（基板）上に被着された、一般に数十ミクロン以下の薄膜をいう。

また、上記目的を達成するために本発明は、基板上に下部電極、圧電薄膜、及び上部電極を順次配置して構成された圧電薄膜素子において、前記圧電薄膜が一般式（Ｎａ_ｘ１Ｋ_ｙ１Ｌｉ_ｚ１）ＮｂＯ_３（０≦ｘ１≦１、０≦ｙ１≦１、０≦ｚ１＜１、ｘ１＋ｙ１＋ｚ１＝１）で表されるニオブ酸酸化物の誘電体薄膜からなり、前記圧電薄膜と前記下部電極との間に、一般式（Ｎａ_ｘ２Ｋ_ｙ２Ｌｉ_ｚ２）ＮｂＯ_３（０≦ｘ２≦１、０≦ｙ２≦１、０≦ｚ２＜１、ｘ２＋ｙ２＋ｚ２＝１）で表されるアルカリニオブ酸化物であって、そのナトリウム組成比がｘ２＝０である下地誘電体薄膜を挿入したものである。

また、上記目的を達成するために本発明は、基板上に下部電極、圧電薄膜、及び上部電極を順次配置して構成された圧電薄膜素子において、前記圧電薄膜が一般式（Ｎａ_ｘ１Ｋ_ｙ１Ｌｉ_ｚ１）ＮｂＯ_３（０≦ｘ１≦１、０≦ｙ１≦１、０≦ｚ１＜１、ｘ１＋ｙ１＋ｚ１＝１）で表されるニオブ酸酸化物の誘電体薄膜からなり、前記圧電薄膜と前記下部電極との間に、一般式（Ｎａ_ｘ２Ｋ_ｙ２Ｌｉ_ｚ２）ＮｂＯ_３（０≦ｘ２≦１、０≦ｙ２≦１、０≦ｚ２＜１、ｘ２＋ｙ２＋ｚ２＝１）で表されるアルカリニオブ酸化物であって、そのナトリウム組成が下部電極から上部電極に向かって０≦ｘ２≦ｘ１の関係を満たしながら階段状あるいは連続的に増加するようにされた下地誘電体薄膜を挿入したものである。

また、上記目的を達成するために本発明は、基板上に下部電極、圧電薄膜、及び上部電極を順次配置して構成された圧電薄膜素子において、前記基板がＳｉ基板若しくはガラス基板からなり、前記圧電薄膜がペロブスカイト構造の結晶構造を有し、かつその結晶面が（１００）面、（０１０）面または（００１）面のいずれかに優勢配向したものである。

また、前記下部電極及び上記電極としては、Ｐｔ単層、Ｐｔ／Ｔｉの積層、Ｐｔ／Ｉｒの積層の他、Ｔｉ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｓｒまたはこれらの酸化物の単層若しくは積層によって構成されるのが好ましい。

ここで、ニオブ酸リチウムカリウムナトリウム中には、少量の添加物を混入させても、同様の効果が期待できる。

また、本発明の圧電薄膜素子は、インクジェットプリンタ、スキャナー、ジャイロ、超音波発生装置、超音波センサ、圧力センサ、速度センサ、加速度センサに用いることができる。

本発明の圧電薄膜素子によれば、一般式（Ｎａ_ｘ１Ｋ_ｙ１Ｌｉ_ｚ１）ＮｂＯ_３（０≦ｘ１≦１、０≦ｙ１≦１、０≦ｚ１＜１、ｘ１＋ｙ１＋ｚ１＝１）で表されるアルカリニオブ酸化物の誘電体薄膜からなる圧電薄膜と下部電極の間に、一般式（Ｎａ_ｘ２Ｋ_ｙ２Ｌｉ_ｚ２）ＮｂＯ_３（０≦ｘ２≦１、０≦ｙ２≦１、０≦ｚ２＜１、ｘ２＋ｙ２＋ｚ２＝１）で表されるニオブ酸化物であって、そのナトリウム組成比が０＜ｘ２＜ｘ１の関係を有する下地誘電体薄膜が挿入されていることにより、この下地誘電体薄膜においては結晶構造を乱す原因となるナトリウムの組成割合が相対的に低いことから、結晶面が（１００）面、（０１０）面または（００１）面のいずれかに優勢配向した多結晶膜を容易に得ることができ、そして前記圧電薄膜はこの下地誘電体薄膜の結晶性を引き継いで成長し形成されるために、結晶面が（１００）面、（０１０）面または（００１）面のいずれかに優勢配向したニオブ酸リチウムカリウムナトリウムによる多結晶膜からなり、優れた圧電特性と共にその再現性や安定性に優れた圧電薄膜素子を得ることができる。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について詳述する。

図１は、基板１上に、導電性を有する下部電極２、下地誘電体薄膜３、圧電薄膜４、及び導電性を有する上部電極５を一体に形成した圧電薄膜素子６を示す。前記圧電薄膜４は、一般式（Ｎａ_ｘ１Ｋ_ｙ１Ｌｉ_ｚ１）ＮｂＯ_３（０≦ｘ１≦１、０≦ｙ１≦１、０≦ｚ１＜１、ｘ１＋ｙ１＋ｚ１＝１）で表されるニオブ酸リチウムカリウムナトリウムの誘電体薄膜からなり、前記下地誘電体薄膜３は、一般式（Ｎａ_ｘ２Ｋ_ｙ２Ｌｉ_ｚ２）ＮｂＯ_３（０≦ｘ２≦１、０≦ｙ２≦１、０≦ｚ２＜１、ｘ２＋ｙ２＋ｚ２＝１）で表されるニオブ酸リチウムカリウムナトリウムであって、そのナトリウム組成が０＜ｘ２＜ｘ１の関係を有する誘電体薄膜からなる。

基板１としては、安価なＳｉ基板やガラス基板が用いられるが、この他に酸化マグネシウム基板、ステンレス基板、銅基板、アルミニウム基板を用いることもできる。また基板１が導電性である場合には、その表面に絶縁膜を形成してもよい。

このような構成とすることによって、上記圧電薄膜素子は、薄膜にして優れた圧電特性を発揮し、しかも鉛を含有していないニオブ酸リチウムカリウムナトリウムの誘電体薄膜を用いたものであることから、生態学的見地及び公害防止の点からも非常に有用である。

本発明の実施例１として、図１に示す構造の圧電薄膜素子６を作製した。

すなわち、結晶面が（００１）面、厚さ０．５ｍｍ、２０×２０ｍｍの正方形の表面酸化膜付きＳｉ基板１上に、薄膜形成法としてスパッタリング法を用いることにより厚さ２００ｎｍのPｔ／Ｔｉの積層からなる下部電極２を作製した。

Ｔｉの成膜条件は、基板温度３００℃、放電パワー２００Ｗ、導入ガスＡｒ雰囲気、圧力１Ｐａ、成膜時間３分とし、Ｐｔの成膜条件は、基板温度３００℃、放電パワー２００Ｗ、導入ガスＡｒ雰囲気、圧力１Ｐａ、成膜時間１５分とした。

この下部電極２の上に（Ｎａ_０．２０Ｋ_０．８０Ｌｉ_０．００）ＮｂＯ_３で表されるニオブ酸リチウムカリウムナトリウムからなる下地誘電体薄膜３をスパッタリング法により作製した。成膜条件は基板温度６５０℃、放電パワー７５Ｗ、導入ガスＡｒ雰囲気、圧力０．４Ｐａ、成膜時間３０分とした。

引き続きスパッタリング法により（Ｎａ_０．４８Ｋ_０．５２Ｌｉ_０．００）ＮｂＯ_３で表されるニオブ酸リチウムカリウムナトリウムからなる圧電薄膜４を作製した。成膜条件は基板温度６５０℃、放電パワー１２５Ｗ、導入ガスＡｒ雰囲気、圧力０．４Ｐａ、成膜時間３時間３０分とした。

本実施例の圧電薄膜の結晶構造の良否を評価するため、上部電極を作製していないこの構造の試料でＸ線回折測定（２θ−ωスキャン）を行った。そのＸ線回折パターンを図５に示す。横軸はＸ線を照射する方向が基板表面（圧電薄膜の表面）となす角度（°）の２倍を表し、縦軸はその角度でのＸ線回折の１秒あたりのカウント数（回／秒）を表す。

さらに、Ｐｔからなる上部電極５を同様のスパッタリング法により作製した。成膜条件は、基板温度２００℃、放電パワー２００Ｗ、導入ガスＡｒ雰囲気、圧力２．５Ｐａ、成膜時間１分とした。

その後、この圧電薄膜を含む多層構造から、図９に示すように長さ２０ｍｍ、幅３ｍｍの短冊形の小片の圧電薄膜素子（試料）７を切り出し、長手方向の一端を除震台８の上に設けたクランプ９で固定することにより、簡易的なユニモルフカンチレバーを作製した。

この状態で下部電極２と上部電極５との間に電圧を印加し、圧電薄膜素子（試料）７を伸縮させてレバー先端を動作させた。そのときの先端の変位量をレーザードップラー変位計１０で測定した。

本発明の実施例２として、図２に示す構造の圧電薄膜素子１３を作製した。

下部電極２の作製までは実施例１と全く同様に実施し、この上に（Ｎａ_０．００Ｋ_０．９８Ｌｉ_０．０２）ＮｂＯ_３で表されるニオブ酸リチウムカリウムナトリウムからなる下地誘電体薄膜１１をスパッタリング法により作製した。成膜条件は基板温度６５０℃、放電パワー７５Ｗ、導入ガスＡｒ雰囲気、圧力０．４Ｐａ、成膜時間２８分とした。

引き続きスパッタリング法により（Ｎａ_０．４７Ｋ_０．５１Ｌｉ_０．０２）ＮｂＯ_３で表されるニオブ酸リチウムカリウムナトリウムからなる圧電薄膜１２を作製した。成膜条件は基板温度６５０℃、放電パワー１２５Ｗ、導入ガスＡｒ雰囲気、圧力０．４Ｐａ、成膜時間３時間２０分とした。

本実施例の圧電薄膜の結晶構造の良否を評価するため、実施例１と全く同様にＸ線回折測定を行った。そのＸ線回折パターンを図６に示す。

さらに、実施例１と全く同様に上部電極５を作製した後、簡易的なユニモルフカンチレバーを作製して動作実験を行った。

本発明の実施例３として、図３に示す構造の圧電薄膜素子１７を作製した。

下部電極２の作製までは実施例１と全く同様に実施し、この上に（Ｎａ_０．１０Ｋ_０．９０Ｌｉ_０．００）ＮｂＯ_３、及び（Ｎａ_０．２０Ｋ_０．８０Ｌｉ_０．００）ＮｂＯ_３で表されるニオブ酸リチウムカリウムナトリウムからなる下地誘電体薄膜（ａ）１４及び下地誘電体薄膜（ｂ）１５を基板側からこの順序でスパッタリング法により作製した。成膜条件は基板温度６５０℃、放電パワー７５Ｗ、導入ガスＡｒ雰囲気、圧力０．４Ｐａ、成膜時間はそれぞれ２０分、１０分とした。

引き続きスパッタリング法により（Ｎａ_０．４８Ｋ_０．５２Ｌｉ_０．００）ＮｂＯ_３で表されるニオブ酸リチウムカリウムナトリウムからなる圧電薄膜１６を作製した。成膜条件は基板温度６５０℃、放電パワー１２５Ｗ、導入ガスＡｒ雰囲気、圧力０．４Ｐａ、成膜時間３時間３０分とした。

本実施例の圧電薄膜の結晶構造の良否を評価するため、実施例１と全く同様にＸ線回折測定を行った。そのＸ線回折パターンを図７に示す。

本発明の実施例４として、図４に示す従来例の圧電薄膜素子１９を作製した。

下部電極２の作製までは実施例１と全く同様に実施し、この上に直接スパッタリング法により（Ｎａ_０．４８Ｋ_０．５２Ｌｉ_０．００）ＮｂＯ_３で表されるニオブ酸リチウムカリウムナトリウムからなる圧電薄膜１８を作製した。成膜条件は基板温度６５０℃、放電パワー１２５Ｗ、導入ガスＡｒ雰囲気、圧力０．４Ｐａ、成膜時間３時間３０分とした。

本実施例の圧電薄膜の結晶構造の良否を評価するため、実施例１と全く同様にＸ線回折測定を行った。そのＸ線回折パターンを図８に示す。

本発明による圧電薄膜の結晶構造の良否について比較する。図８に示すように従来例の圧電薄膜のＸ線回折パターンは、ニオブ酸リチウムカリウムナトリウムのペロブスカイト構造に起因する回折ピークが非常に小さく、良好なペロブスカイト構造の結晶膜が作製されていないことが分かる。一方、図１から図３に示される本発明による３種類の実施例では、いずれもＸ線回折分析における２θ−ω測定において、２θが２１°と４５°付近に回折ピークが明瞭に観察され、良好な結晶構造を有する薄膜が作製できていることが明らかである。
Ｘ線回折分析における２θ−ω測定において、２θが２１°付近の回折ピークは、ペロブスカイト構造の結晶膜が（１００）面、（０１０）面または（００１）面に配向していることを示しており、４５°付近のピークは、ペロブスカイト構造の結晶膜が（２００）面、（０２０）面または（００２）面に配向していることを示している。

さらに、易的なユニモルフカンチレバーによる動作実験の結果を図１０に示す。横軸は圧電素子への印加電圧、縦軸はレーザードップラー変位計で測定した変位量である。従来例と比べて本発明による３種類の実施例においてはいずれも変位量が大きく、良好な圧電特性を示していることが確認できた。

本発明の実施例１に係る圧電薄膜素子の断面構造を示す模式図である。本発明の実施例２に係る圧電薄膜素子の断面構造を示す模式図である。本発明の実施例３に係る圧電薄膜素子の断面構造を示す模式図である。従来例に係る圧電薄膜素子の断面構造を示す模式図である。本発明の実施例１に係る圧電薄膜によるＸ線回折パターンを示す特性図である。本発明の実施例２に係る圧電薄膜によるＸ線回折パターンを示す特性図である。本発明の実施例３に係る圧電薄膜によるＸ線回折パターンを示す特性図である。従来例に係る圧電薄膜によるＸ線回折パターンを示す特性図である。ユニモルフカンチレバーの形状と測定の状態を示す模式図である。圧電薄膜素子の印加電圧と圧電変位量との関係を示す特性図である。

符号の説明

１基板
２下部電極
３、１１下地誘電体薄膜
４、１２、１６，１８圧電薄膜
５上部電極
６、１３、１７、１９圧電薄膜素子
７圧電薄膜素子（試料）
８除震台
９クランプ
１０レーザードップラー変位計
１４下地誘電体薄膜（ａ）
１５下地誘電体薄膜（ｂ）

Claims

基板上に下部電極、圧電薄膜、及び上部電極を順次配置して構成された圧電薄膜素子において、前記圧電薄膜が一般式（Ｎａ_ｘ１Ｋ_ｙ１Ｌｉ_ｚ１）ＮｂＯ_３（０≦ｘ１≦１、０≦ｙ１≦１、０≦ｚ１＜１、ｘ１＋ｙ１＋ｚ１＝１）で表されるアルカリニオブ酸化物の誘電体薄膜からなり、前記圧電薄膜と前記下部電極との間に、一般式（Ｎａ_ｘ２Ｋ_ｙ２Ｌｉ_ｚ２）ＮｂＯ_３（０≦ｘ２≦１、０≦ｙ２≦１、０≦ｚ２＜１、ｘ２＋ｙ２＋ｚ２＝１）で表されるアルカリニオブ酸化物であって、そのナトリウム組成比が０＜ｘ２＜ｘ１の関係を有する下地誘電体薄膜が挿入されていることを特徴とする圧電薄膜素子。
基板上に下部電極、圧電薄膜、及び上部電極を順次配置して構成された圧電薄膜素子において、前記圧電薄膜が一般式（Ｎａ_ｘ１Ｋ_ｙ１Ｌｉ_ｚ１）ＮｂＯ_３（０≦ｘ１≦１、０≦ｙ１≦１、０≦ｚ１＜１、ｘ１＋ｙ１＋ｚ１＝１）で表されるアルカリニオブ酸化物の誘電体薄膜からなり、前記圧電薄膜と前記下部電極との間に、一般式（Ｎａ_ｘ２Ｋ_ｙ２Ｌｉ_ｚ２）ＮｂＯ_３（０≦ｘ２≦１、０≦ｙ２≦１、０≦ｚ２＜１、ｘ２＋ｙ２＋ｚ２＝１）で表されるアルカリニオブ酸化物であって、そのナトリウム組成比がｘ２＝０である下地誘電体薄膜が挿入されていることを特徴とする圧電薄膜素子。
基板上に下部電極、圧電薄膜、及び上部電極を順次配置して構成された圧電薄膜素子において、前記圧電薄膜が一般式（Ｎａ_ｘ１Ｋ_ｙ１Ｌｉ_ｚ１）ＮｂＯ_３（０≦ｘ１≦１、０≦ｙ１≦１、０≦ｚ１＜１、ｘ１＋ｙ１＋ｚ１＝１）で表されるアルカリニオブ酸化物の誘電体薄膜からなり、前記圧電薄膜と前記下部電極との間に、一般式（Ｎａ_ｘ２Ｋ_ｙ２Ｌｉ_ｚ２）ＮｂＯ_３（０≦ｘ２≦１、０≦ｙ２≦１、０≦ｚ２＜１、ｘ２＋ｙ２＋ｚ２＝１）で表されるアルカリニオブ酸化物であって、そのナトリウム組成が下部電極から上部電極に向かって０≦ｘ２≦ｘ１の関係を満たしながら階段状あるいは連続的に増加するようにされた下地誘電体薄膜が挿入されていることを特徴とする圧電薄膜素子。
基板上に下部電極、圧電薄膜、及び上部電極を順次配置して構成された圧電薄膜素子において、前記基板がＳｉ基板若しくはガラス基板からなり、前記圧電薄膜がぺロブスカイト構造の結晶構造を有し、かつその結晶面が（１００）面、（０１０）面または（００１）面のいずれかに優勢配向していることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の圧電薄膜素子。