JP2011119608A - Piezoelectric element, pump using the same, and method of manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a piezoelectric element of which composition of a piezoelectric part is more stable, along with its manufacturing method and a pump using the piezoelectric element. <P>SOLUTION: The piezoelectric element includes a piezoelectric part 6 including piezoelectric material, a lower electrode 5 formed on the main surface of the piezoelectric part 6, a barrier layer 4 formed on the lower electrode 5, and an oxide layer 3 formed on the barrier layer 4. The barrier layer 4 comprises titanium oxide doped with at least one element from among the elements contained in a lead based perovskite compound except for titanium and oxygen. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、圧電素子、圧電素子を用いたポンプ、および圧電素子の製造方法に関する。   The present invention relates to a piezoelectric element, a pump using the piezoelectric element, and a method for manufacturing the piezoelectric element.

圧電素子は、電圧の印加によって圧電効果により歪みを生じる素子であり、広い分野で利用されている。圧電素子は、例えば、基板と、第1電極と、圧電部と、第2電極とが順次に積層されて構成される。圧電部を構成する圧電材料は、例えば、優れた圧電特性を示す鉛系ペロブスカイト型化合物である。鉛系ペロブスカイト型化合物は、ジルコン酸チタン酸鉛が代表として挙げられる。またジルコン酸チタン酸鉛の鉛の位置(Aサイト)をランタン、ネオジウムなどの3価の元素で一部置換したものや、ジルコン酸チタン酸鉛のジルコニウムやチタンの位置(Bサイト)をニオブやタンタルやタングステンなど5価や6価の元素で置換したもの、PbZrO−PbTiOの固溶体(PZT)系の材料や、いわゆるリラクサ材料として知られているPb(B’ B’ ’)O(ただし、B’は、マグネシウムや亜鉛等の陽イオンであり、B’ ’は、ニオブやタングステン等の5,6価の陽イオンである)で表される物質である。 Piezoelectric elements are elements that generate distortion due to the piezoelectric effect when a voltage is applied, and are used in a wide range of fields. The piezoelectric element is configured, for example, by sequentially stacking a substrate, a first electrode, a piezoelectric portion, and a second electrode. The piezoelectric material constituting the piezoelectric part is, for example, a lead-based perovskite compound that exhibits excellent piezoelectric characteristics. A typical example of the lead-based perovskite compound is lead zirconate titanate. In addition, the lead position (A site) of lead zirconate titanate is partially substituted with trivalent elements such as lanthanum and neodymium, and the position of zirconium and titanium in lead zirconate titanate (B site) is niobium or Substituted with pentavalent or hexavalent elements such as tantalum or tungsten, PbZrO 3 —PbTiO 3 solid solution (PZT) -based material, or Pb (B′B ′ ′) O 3 (so-called relaxor material). However, B ′ is a cation such as magnesium or zinc, and B ′ ′ is a pentavalent or hexavalent cation such as niobium or tungsten).

従来、このような圧電素子において、圧電部を構成する圧電材料から基板へと元素が拡散し、圧電部を構成する圧電材料の組成が変化することで、圧電部の圧電特性にばらつきがみられるという問題が、知られている。そこで、この問題を解決するために、例えば、特許文献1および特許文献2の技術が提案されている。   Conventionally, in such a piezoelectric element, the element diffuses from the piezoelectric material constituting the piezoelectric part to the substrate, and the composition of the piezoelectric material constituting the piezoelectric part changes, thereby causing variations in the piezoelectric characteristics of the piezoelectric part. The problem is known. Therefore, in order to solve this problem, for example, techniques of Patent Document 1 and Patent Document 2 have been proposed.

特許文献1には、基板と圧電体薄膜(圧電材料が成膜されたもの)との間にZrO膜からなるバリア層を備える技術が開示されている。このバリア層によって、圧電体薄膜と基板との間のおける原子の相互拡散を抑制することができると記載されている。 Patent Document 1 discloses a technique in which a barrier layer made of a ZrO 2 film is provided between a substrate and a piezoelectric thin film (a film on which a piezoelectric material is formed). It is described that this barrier layer can suppress interdiffusion of atoms between the piezoelectric thin film and the substrate.

特許文献2には、圧電体薄膜の製造過程において拡散しやすい元素がある場合に、その拡散しやすい元素(例えば、Mg)の組成比を製造後の圧電体薄膜における組成比より高く設定した原料を使用して圧電体薄膜を製造する技術が開示されている。このように、元素の拡散を見越して、原料において、拡散しやすい元素の組成比を、製造後の圧電体薄膜における組成比より高く設定することにより、熱処理などで原料から元素が拡散しても、ほぼ化学量論比通りの圧電体薄膜を製造することができる。   In Patent Document 2, when there is an easily diffusing element in the manufacturing process of the piezoelectric thin film, a raw material in which the composition ratio of the easily diffusing element (for example, Mg) is set higher than the composition ratio in the manufactured piezoelectric thin film A technique for manufacturing a piezoelectric thin film using the above is disclosed. In this way, in anticipation of element diffusion, by setting the composition ratio of easily diffusing elements in the raw material to be higher than the composition ratio in the piezoelectric thin film after manufacture, even if the element diffuses from the raw material by heat treatment or the like Thus, a piezoelectric thin film substantially in the stoichiometric ratio can be manufactured.

特開2003−110158号公報JP 2003-110158 A 特開平11−298062号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-298062

しかしながら、特許文献1に記載の技術では、その[0005]段落に開示されているように、鉛原子が圧電体薄膜から下部電極、バリア層、ないしは基板へ拡散するおそれがある。   However, in the technique described in Patent Document 1, as disclosed in the paragraph [0005], lead atoms may diffuse from the piezoelectric thin film to the lower electrode, the barrier layer, or the substrate.

特許文献2に記載の技術では、圧電体薄膜中の元素が拡散する量が一定ではないので、化学量論比通りの圧電体薄膜が得られないおそれがある。   In the technique described in Patent Document 2, since the amount of diffusion of elements in the piezoelectric thin film is not constant, there is a possibility that a piezoelectric thin film according to the stoichiometric ratio cannot be obtained.

本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、圧電部の組成がより安定した圧電素子を提供することである。また、本発明の目的は、この圧電素子を用いたポンプおよびこの圧電素子の製造方法を提供することである。   The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to provide a piezoelectric element in which the composition of the piezoelectric portion is more stable. Moreover, the objective of this invention is providing the pump using this piezoelectric element, and the manufacturing method of this piezoelectric element.

本発明者は、種々検討した結果、上記目的は、以下の本発明により達成されることを見出した。すなわち、本発明の一態様に係る圧電素子は、圧電材料を備える圧電部と、前記圧電部の主面上に形成された電極と、前記電極上に形成されたバリア層と、前記バリア層上に形成された酸化層とを備え、前記バリア層は、鉛系ペロブスカイト型化合物に含まれる元素のうち、チタンと酸素を除く元素の少なくとも1つがドープされた酸化チタンからなることを特徴とする。   As a result of various studies, the present inventor has found that the above object is achieved by the present invention described below. That is, a piezoelectric element according to an aspect of the present invention includes a piezoelectric portion including a piezoelectric material, an electrode formed on a main surface of the piezoelectric portion, a barrier layer formed on the electrode, and the barrier layer The barrier layer is made of titanium oxide doped with at least one of elements excluding titanium and oxygen among elements contained in the lead-based perovskite compound.

このような構成によれば、バリア層にドープされた元素によって、圧電部から第1電極方向への元素の拡散が防止されるので、圧電部の組成がより安定する。したがって、圧電素子間の圧電特性のバラツキが低減され、所定の圧電特性を有する圧電素子をより安定的に得ることができる。   According to such a configuration, the element doped in the barrier layer prevents the element from diffusing from the piezoelectric portion toward the first electrode, so that the composition of the piezoelectric portion becomes more stable. Therefore, variations in piezoelectric characteristics between the piezoelectric elements are reduced, and a piezoelectric element having a predetermined piezoelectric characteristic can be obtained more stably.

また、他の一態様では、上述の圧電素子において、前記バリア層は、好ましくは、チタン酸鉛である。   In another aspect, in the above piezoelectric element, the barrier layer is preferably lead titanate.

このような構成によれば、バリア層にドープされた鉛によって、圧電部から第1電極方向への元素の拡散が防止されるので、圧電部の組成がより安定する。したがって、圧電素子間の圧電特性のバラツキが低減され、所定の圧電特性を有する圧電素子をより安定的に得ることができる。   According to such a configuration, the lead doped in the barrier layer prevents the element from diffusing from the piezoelectric portion toward the first electrode, so that the composition of the piezoelectric portion becomes more stable. Therefore, variations in piezoelectric characteristics between the piezoelectric elements are reduced, and a piezoelectric element having a predetermined piezoelectric characteristic can be obtained more stably.

また、他の一態様では、これら上述の圧電素子において、前記チタン酸鉛は、前記酸化膜上にチタン層を形成し、前記チタン層上に鉛または酸化鉛を形成した後、熱処理することによって形成されることを特徴とする。   In another aspect, in the above-described piezoelectric element, the lead titanate is formed by forming a titanium layer on the oxide film, forming lead or lead oxide on the titanium layer, and then performing heat treatment. It is formed.

このような構成によれば、チタン酸鉛を直接生成するのではなく、チタン層と鉛または酸化鉛の層とを個別に形成した後に熱処理を行うことでチタン酸鉛のバリア層を形成するので、鉛のドープ量をコントロールしつつ比較的容易にチタン酸鉛の層を形成することが可能となる。そして、このように形成されたチタン酸鉛のバリア層を備えるので、バリア層にドープされた鉛によって、圧電部から第1電極方向への元素の拡散が防止されるので、圧電部の組成がより安定する。したがって、圧電素子間の圧電特性のバラツキが低減され、所定の圧電特性を有する圧電素子をより安定的に得ることができる。   According to such a configuration, the lead titanate barrier layer is formed by performing heat treatment after forming the titanium layer and the lead or lead oxide layer separately rather than directly generating lead titanate. The lead titanate layer can be formed relatively easily while controlling the lead doping amount. Since the lead titanate barrier layer formed in this way is provided, the diffusion of elements from the piezoelectric portion toward the first electrode is prevented by the lead doped in the barrier layer. More stable. Therefore, variations in piezoelectric characteristics between the piezoelectric elements are reduced, and a piezoelectric element having a predetermined piezoelectric characteristic can be obtained more stably.

また、他の一態様では、これら上述の圧電素子において、前記チタン酸鉛は、前記酸化膜上にチタン層を形成し、前記チタン層上に鉛または酸化鉛を形成し、前記鉛または前記酸化鉛の上に電極を形成した後、熱処理することによって形成されることを特徴とする。   In another aspect, in the above-described piezoelectric element, the lead titanate forms a titanium layer on the oxide film, forms lead or lead oxide on the titanium layer, and converts the lead or the oxidation It is characterized by being formed by heat treatment after an electrode is formed on lead.

このような構成によれば、バリア層にドープされた鉛によって、圧電部から第1電極方向への元素の拡散が防止されるので、圧電部の組成がより安定する。したがって、圧電素子間の圧電特性のバラツキが低減され、所定の圧電特性を有する圧電素子をより安定的に得ることができる。   According to such a configuration, the lead doped in the barrier layer prevents the element from diffusing from the piezoelectric portion toward the first electrode, so that the composition of the piezoelectric portion becomes more stable. Therefore, variations in piezoelectric characteristics between the piezoelectric elements are reduced, and a piezoelectric element having a predetermined piezoelectric characteristic can be obtained more stably.

そして、本発明の他の一態様にかかるポンプは、これら上述の圧電素子のいずれかを備えることを特徴とする。   A pump according to another aspect of the present invention includes any one of the above-described piezoelectric elements.

このような構成によれば、圧電素子間のバラツキが低減された所定の圧電特性を有する圧電素子を備えたポンプを得ることができる。したがって、ポンプ間のバラツキが低減され、ポンプの機能がより安定する。   According to such a configuration, it is possible to obtain a pump including a piezoelectric element having a predetermined piezoelectric characteristic with reduced variation between the piezoelectric elements. Therefore, the variation between pumps is reduced and the function of the pump becomes more stable.

そして、本発明の他の一態様にかかる圧電素子の製造方法は、圧電材料を備える圧電部の主面上に電極を形成する工程と、前記電極上にバリア層を形成する工程と、前記バリア層上に酸化層を形成する工程とを備え、前記バリア層は、鉛系ペロブスカイト型化合物に含まれる元素のうち、チタンと酸素を除く元素の少なくとも1つがドープされた酸化チタンからなることを特徴とする。   And the manufacturing method of the piezoelectric element concerning another one aspect | mode of this invention WHEREIN: The process of forming an electrode on the main surface of a piezoelectric part provided with a piezoelectric material, the process of forming a barrier layer on the said electrode, The said barrier Forming an oxide layer on the layer, wherein the barrier layer is made of titanium oxide doped with at least one of elements excluding titanium and oxygen among elements contained in the lead-based perovskite compound. And

このような構成によれば、バリア層にドープされた元素によって、圧電部から第1電極方向への元素の拡散が防止されるので、圧電部の組成がより安定する。したがって、圧電素子間の圧電特性のバラツキが低減され、所定の圧電特性を有する圧電素子をより安定的に得ることができる。   According to such a configuration, the element doped in the barrier layer prevents the element from diffusing from the piezoelectric portion toward the first electrode, so that the composition of the piezoelectric portion becomes more stable. Therefore, variations in piezoelectric characteristics between the piezoelectric elements are reduced, and a piezoelectric element having a predetermined piezoelectric characteristic can be obtained more stably.

また、他の一態様では、上述の圧電素子の製造方法において、前記バリア層を形成する工程は、前記酸化膜上にチタン層を形成し、前記チタン層上に鉛または酸化鉛を形成した後、熱処理することで、チタン酸鉛からなる前記バリア層を形成することを特徴とする。   According to another aspect, in the above-described method for manufacturing a piezoelectric element, the step of forming the barrier layer includes forming a titanium layer on the oxide film and forming lead or lead oxide on the titanium layer. The barrier layer made of lead titanate is formed by heat treatment.

このような構成によれば、バリア層にドープされた鉛によって、圧電部から第1電極方向への元素の拡散が防止されるので、圧電部の組成がより安定する。したがって、圧電素子間の圧電特性のバラツキが低減され、所定の圧電特性を有する圧電素子をより安定的に得ることができる。   According to such a configuration, the lead doped in the barrier layer prevents the element from diffusing from the piezoelectric portion toward the first electrode, so that the composition of the piezoelectric portion becomes more stable. Therefore, variations in piezoelectric characteristics between the piezoelectric elements are reduced, and a piezoelectric element having a predetermined piezoelectric characteristic can be obtained more stably.

また、他の一態様では、上述の圧電素子の製造方法において、前記バリア層を形成する工程は、前記酸化膜上にチタン層を形成し、前記チタン層上に鉛または酸化鉛を形成し、前記鉛または前記酸化鉛の上に電極を形成した後、熱処理することで、チタン酸鉛からなる前記バリア層を形成することを特徴とする。   According to another aspect, in the above-described piezoelectric element manufacturing method, the step of forming the barrier layer includes forming a titanium layer on the oxide film, forming lead or lead oxide on the titanium layer, The barrier layer made of lead titanate is formed by heat treatment after forming an electrode on the lead or lead oxide.

このような構成によれば、バリア層にドープされた鉛によって、圧電部から第1電極方向への元素の拡散が防止されるので、圧電部の組成がより安定する。したがって、圧電素子間の圧電特性のバラツキが低減され、所定の圧電特性を有する圧電素子をより安定的に得ることができる。   According to such a configuration, the lead doped in the barrier layer prevents the element from diffusing from the piezoelectric portion toward the first electrode, so that the composition of the piezoelectric portion becomes more stable. Therefore, variations in piezoelectric characteristics between the piezoelectric elements are reduced, and a piezoelectric element having a predetermined piezoelectric characteristic can be obtained more stably.

本発明の圧電素子およびその製造方法は、圧電部の組成がより安定した素子を得ることができる。そして、このような圧電素子を用いた本発明のポンプは、素子間のバラツキの少ないこのような圧電素子を用いるので、ポンプ間のバラツキが低減され、ポンプの機能がより安定する。   The piezoelectric element and the manufacturing method thereof according to the present invention can provide an element having a more stable composition of the piezoelectric portion. And since the pump of this invention using such a piezoelectric element uses such a piezoelectric element with few variations between elements, the variation between pumps is reduced and the function of a pump becomes more stable.

実施の形態に係るポンプの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the pump which concerns on embodiment. 実施の形態に係る圧電素子の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the piezoelectric element which concerns on embodiment.

以下、本発明にかかる実施の一形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。   Hereinafter, an embodiment according to the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the structure which attached | subjected the same code | symbol in each figure shows that it is the same structure, The description is abbreviate | omitted.

図1は、実施の形態に係るポンプの構成を示す断面図である。図2は、実施の形態に係る圧電素子の構成を示す断面図である。   FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a pump according to an embodiment. FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of the piezoelectric element according to the embodiment.

本実施の形態における圧電素子を用いたポンプ30は、図1に示すように、電圧の印加によって圧電効果により変形する圧電素子1を含み、圧電素子1の変形に応じて流体を吐出可能なポンプヘッド20を備えて構成される。本実施の形態では、ポンプ30は、例えばインクジェット記録ヘッドである。   As shown in FIG. 1, the pump 30 using the piezoelectric element in the present embodiment includes a piezoelectric element 1 that is deformed by a piezoelectric effect by application of a voltage, and can discharge a fluid in accordance with the deformation of the piezoelectric element 1. A head 20 is provided. In the present embodiment, the pump 30 is, for example, an ink jet recording head.

圧電素子1は、電圧の印加によって圧電効果により変形する素子であり、図2に示すように、平板状であって、圧電材料を備える圧電部6と、圧電部6の一方の主面上に形成された下部電極5と、下部電極5上に形成されたバリア層4と、バリア層4上に形成された酸化層3と、圧電部6の主面と反対の他方の主面上に形成された上部電極7とを備え、基板2上に形成されている。   The piezoelectric element 1 is an element that is deformed by a piezoelectric effect by application of a voltage. As shown in FIG. 2, the piezoelectric element 1 has a flat plate shape and includes a piezoelectric part 6 including a piezoelectric material and one main surface of the piezoelectric part 6. Formed on the lower electrode 5 formed, the barrier layer 4 formed on the lower electrode 5, the oxide layer 3 formed on the barrier layer 4, and the other main surface opposite to the main surface of the piezoelectric portion 6. The upper electrode 7 is formed on the substrate 2.

基板2は、結晶シリコン基板などからなる平板板の部材である。   The substrate 2 is a flat plate member made of a crystalline silicon substrate or the like.

酸化層3は、本実施の形態においては石英(SiO)である。酸化層3の厚さは、例えば、1.0μm程度である。この他、酸化層3は、自然酸化膜などのアモルファスの酸化シリコン膜であってもよい。なお、酸化層3は、例えば、500nm〜3μm程度に形成される。 The oxide layer 3 is quartz (SiO 2 ) in the present embodiment. The thickness of the oxide layer 3 is, for example, about 1.0 μm. In addition, the oxide layer 3 may be an amorphous silicon oxide film such as a natural oxide film. The oxide layer 3 is formed to have a thickness of about 500 nm to 3 μm, for example.

バリア層4は、鉛系ペロブスカイト型化合物に含まれる元素のうち、チタンと酸素を除く元素の少なくとも1つがドープされた酸化チタンからなる。より具体的に、鉛系ペロブスカイト型化合物に含まれる元素は、鉛、ランタン、マグネシウム、ニオブおよびタングステンである。バリア層4の厚さは、例えば、20〜25nm程度に形成されている。   The barrier layer 4 is made of titanium oxide doped with at least one of elements excluding titanium and oxygen among elements contained in the lead-based perovskite compound. More specifically, the elements contained in the lead-based perovskite type compound are lead, lanthanum, magnesium, niobium and tungsten. The thickness of the barrier layer 4 is, for example, about 20 to 25 nm.

さらに、バリア層4は、圧電体材料であることから、圧電部6の圧電特性を高める作用を有する。より具体的に、製造工程において圧電部6の配向性がより容易に制御可能となる。さらにより具体的には、バリア層4の膜厚としては、例えば10nm〜1.0μm程度であるが、バリア層4は、バリア層4としての作用・効果を奏することができる厚さであれば特に限定されない。   Furthermore, since the barrier layer 4 is a piezoelectric material, it has an effect of enhancing the piezoelectric characteristics of the piezoelectric portion 6. More specifically, the orientation of the piezoelectric portion 6 can be more easily controlled in the manufacturing process. More specifically, the thickness of the barrier layer 4 is, for example, about 10 nm to 1.0 μm, but the barrier layer 4 has a thickness that can provide the function and effect as the barrier layer 4. There is no particular limitation.

このように、バリア層4が鉛系ペロブスカイト型化合物に含まれる元素のうち、チタンと酸素を除く元素の少なくとも1つがドープされた酸化チタンであり、後述する圧電部6が鉛系ペロブスカイト型化合物からなるので、圧電部6から下部電極5への元素の拡散を低減することができる。さらに、このような圧電材料からなるバリア層4を備えることで、下部電極5と圧電部6との密着力がSiOを直接付ける場合よりも高く、下部電極5の結晶の配向性も向上する。下部電極5の配向性が良いと圧電部6の結晶配向性も向上することから、圧電定数のより高い圧電素子を得ることができる。 As described above, the barrier layer 4 is titanium oxide doped with at least one of elements excluding titanium and oxygen among the elements contained in the lead-based perovskite compound, and the piezoelectric portion 6 described later is formed from the lead-based perovskite compound. Therefore, the diffusion of elements from the piezoelectric portion 6 to the lower electrode 5 can be reduced. Furthermore, by providing the barrier layer 4 made of such a piezoelectric material, the adhesion between the lower electrode 5 and the piezoelectric portion 6 is higher than when SiO 2 is directly applied, and the crystal orientation of the lower electrode 5 is also improved. . If the orientation of the lower electrode 5 is good, the crystal orientation of the piezoelectric portion 6 is also improved, so that a piezoelectric element having a higher piezoelectric constant can be obtained.

下部電極5は、圧電部6に電圧を印加するための一方の電極である。下部電極5は、例えば、白金(Pt)や、イリジウム(Ir)や、酸化イリジウム(IrO)や、チタン(Ti)などである。下部電極5の厚さは、例えば100nm〜200nm程度に形成されている。 The lower electrode 5 is one electrode for applying a voltage to the piezoelectric portion 6. The lower electrode 5 is, for example, platinum (Pt), iridium (Ir), iridium oxide (IrO x ), titanium (Ti), or the like. The thickness of the lower electrode 5 is, for example, about 100 nm to 200 nm.

圧電部6は、鉛系ペロブスカイト型化合物である。ここで、鉛系ペロブスカイト型化合物とは、ジルコン酸チタン酸鉛、ジルコン酸チタン酸鉛の鉛の位置(Aサイト)をランタン、ネオジウムなど3価の元素で一部置換したものや、ジルコン酸チタン酸鉛のジルコニウムやチタンの位置(Bサイト)をニオブやタンタルやタングステンなど5価や6価の元素で置換したもの、PbZrO−PbTiOの固溶体(PZT)系の材料や、いわゆるリラクサ材料として知られているPb(B’ B’ ’)O(ただし、B’はマグネシウムや亜鉛等の陽イオン、B’ ’はニオブやタングステン等の5,6価の陽イオンである。)で表される物質である。圧電部6の厚さは、500nm〜10μm程度に形成される。 The piezoelectric portion 6 is a lead-based perovskite compound. Here, the lead-based perovskite compound is a compound in which the position (A site) of lead zirconate titanate or lead zirconate titanate is partially substituted with a trivalent element such as lanthanum or neodymium, or titanium zirconate. As a lead acid zirconium or titanium position (B site) substituted with pentavalent or hexavalent elements such as niobium, tantalum or tungsten, PbZrO 3 -PbTiO 3 solid solution (PZT) based materials, or so-called relaxor materials It is represented by known Pb (B ′ B ′ ′) O 3 (where B ′ is a cation such as magnesium or zinc, and B ′ ′ is a pentavalent or hexavalent cation such as niobium or tungsten). It is a substance to be used. The thickness of the piezoelectric part 6 is formed to about 500 nm to 10 μm.

上部電極7は、圧電部6に電圧を印加するための他方の電極となるものである。上部電極7は、例えば、白金(Pt)や、イリジウム(Ir)や、酸化イリジウム(IrO)や、チタン(Ti)等である。上部電極7の厚さは、100nm程度に形成される。 The upper electrode 7 serves as the other electrode for applying a voltage to the piezoelectric portion 6. The upper electrode 7 is, for example, platinum (Pt), iridium (Ir), iridium oxide (IrO x ), titanium (Ti), or the like. The thickness of the upper electrode 7 is formed to about 100 nm.

上述のように圧電素子1を構成することで、バリア層にドープされた元素によって、圧電部6から下部電極5方向への元素の拡散が防止されるので、圧電部6の組成がより安定する。したがって、圧電素子1間の圧電特性のバラツキが低減され、所定の圧電特性を有する圧電素子1をより安定的に得ることができる。   By configuring the piezoelectric element 1 as described above, the element doped in the barrier layer prevents the diffusion of the element from the piezoelectric portion 6 toward the lower electrode 5, so that the composition of the piezoelectric portion 6 becomes more stable. . Therefore, the variation in the piezoelectric characteristics between the piezoelectric elements 1 is reduced, and the piezoelectric element 1 having the predetermined piezoelectric characteristics can be obtained more stably.

ポンプ30は、例えば、中空の略直方体形状のポンプヘッド20を備えて構成されている。前記中空部分は、流体を貯留するためのキャビティ222である。前記ポンプヘッド20の一方面を成している上面部材は、前記圧電素子1で構成されている。前記ポンプヘッド20の前記一方面に対向する他方面を成している底面部材は、平板状のノズル板21で構成されており、ノズル板21には、該ノズル板21を貫通する貫通孔であるノズル口211が形成されている。前記ポンプヘッド20における前記一方面と前記他方面とに挟まれている側面(周面)を成している側面部材には、ポンプヘッド20のキャビティ222(前記中空部分)に流体を供給するための図略の流体供給孔が形成されている。   The pump 30 includes, for example, a hollow substantially rectangular parallelepiped pump head 20. The hollow portion is a cavity 222 for storing a fluid. The upper surface member forming one surface of the pump head 20 is constituted by the piezoelectric element 1. The bottom surface member forming the other surface facing the one surface of the pump head 20 is composed of a flat nozzle plate 21, and the nozzle plate 21 has a through-hole penetrating the nozzle plate 21. A certain nozzle port 211 is formed. In order to supply a fluid to the cavity 222 (the hollow portion) of the pump head 20, the side member forming the side surface (circumferential surface) sandwiched between the one surface and the other surface of the pump head 20 is used. A fluid supply hole (not shown) is formed.

このような構成のポンプヘッド20では、図2に示す基板2上に積層された圧電素子1において、前記基板2に例えばエッチングなどで酸化層3まで達する凹部2Aが形成される。また、例えばシリコンなどから成るノズル板21が積層されたインク室基板22が用意され、前記インク室基板22に例えばエッチングなどでノズル板21まで達する凹部22Aが形成される。そして、これら凹部2Aと凹部22Aとが合わさってキャビティ222を形成するように、基板2とインク室基板22とが接合される。これによって、図1に示す構成のポンプが作成される。なお、凹部2Aを形成している基板2および凹部22Aを形成しているインク室基板22が前記側面部材となっている。キャビティ222は、吐出する流体を貯蔵する空間であり、圧電素子1の変形によって容積が可変に構成される。例えば、圧電素子1は、電圧の印可によって、キャビティ222内へ凸形状または凹形状に変形し、これによってキャビティ222の容積が可変される。   In the pump head 20 having such a configuration, in the piezoelectric element 1 laminated on the substrate 2 shown in FIG. 2, a recess 2A reaching the oxide layer 3 is formed on the substrate 2 by, for example, etching. Further, an ink chamber substrate 22 on which a nozzle plate 21 made of, for example, silicon is laminated is prepared, and a recess 22A that reaches the nozzle plate 21 is formed in the ink chamber substrate 22 by, for example, etching. Then, the substrate 2 and the ink chamber substrate 22 are joined so that the recess 2A and the recess 22A are combined to form the cavity 222. Thus, a pump having the configuration shown in FIG. 1 is created. Note that the substrate 2 forming the recess 2A and the ink chamber substrate 22 forming the recess 22A are the side members. The cavity 222 is a space for storing the fluid to be discharged, and has a volume that is variable by deformation of the piezoelectric element 1. For example, the piezoelectric element 1 is deformed into a convex shape or a concave shape into the cavity 222 by applying a voltage, and thereby the volume of the cavity 222 is varied.

なお、上記実施の形態において、ポンプ30は、インクジェット記録ヘッドであるとしたが、液体燃料を希釈用液で希釈して希釈液体燃料を燃料電池へ供給するようなポンプなどにも好適に使用することができる。   In the above embodiment, the pump 30 is an ink jet recording head. However, the pump 30 is preferably used for a pump that dilutes liquid fuel with a diluting liquid and supplies the diluted liquid fuel to the fuel cell. be able to.

次に、図2に示すような圧電素子1の製造方法について説明する。本実施の形態における圧電素子1の製造方法は、基板2上に酸化層3を形成する工程と、酸化層3上にスパッタによってバリア層4の材料からなる前駆バリア層4Aを形成する工程と、バリア層4を形成する工程と、下部電極5を形成する工程と、圧電部6を形成する工程と、上部電極7を形成する工程とを備える。なお、以下の製造工程において、基板2は、厚さ200μmのシリコン基板である。   Next, a method for manufacturing the piezoelectric element 1 as shown in FIG. 2 will be described. The manufacturing method of the piezoelectric element 1 in the present embodiment includes a step of forming the oxide layer 3 on the substrate 2, a step of forming the precursor barrier layer 4A made of the material of the barrier layer 4 by sputtering on the oxide layer 3, and The method includes a step of forming the barrier layer 4, a step of forming the lower electrode 5, a step of forming the piezoelectric portion 6, and a step of forming the upper electrode 7. In the following manufacturing process, the substrate 2 is a silicon substrate having a thickness of 200 μm.

酸化層3形成工程:
基板2上に熱酸化やCVD法などの成膜法を用いて、酸化層3を形成する。酸化層3は、厚さ0.1μmのSiOである。
Oxide layer 3 formation process:
An oxide layer 3 is formed on the substrate 2 using a film formation method such as thermal oxidation or CVD. The oxide layer 3 is SiO 2 having a thickness of 0.1 μm.

バリア層4形成工程:
次に、酸化層3が形成された基板2を常温(20℃)まで冷却した後、酸化層3上に、バリア層4の材料を成膜し前駆バリア層4Aを形成し、焼成など熱処理を行って、バリア層4を形成する。
Barrier layer 4 formation process:
Next, after cooling the substrate 2 on which the oxide layer 3 is formed to room temperature (20 ° C.), the material of the barrier layer 4 is formed on the oxide layer 3 to form the precursor barrier layer 4A, and heat treatment such as baking is performed. As a result, the barrier layer 4 is formed.

バリア層4の材料は、酸化層3上に、スパッタ法を用いて、チタン膜を形成し、さらに、スパッタ法を用いて、鉛系ペロブスカイト型化合物に含まれる元素のうち、チタンと酸素を除く元素の少なくとも1つの元素からなる膜を形成することで、成膜される。鉛系ペロブスカイト型化合物に含まれる元素のうち、チタンと酸素を除く元素の少なくとも1つは、鉛、酸化鉛、ランタン、マグネシウム、ニオブ、タングステンのいずれかである。チタン膜は、厚さ20nmであり、鉛膜、酸化鉛膜、ランタン膜、マグネシウム膜、ニオブ膜、タングステン膜は厚さ1〜5nmである。   As the material of the barrier layer 4, a titanium film is formed on the oxide layer 3 by sputtering, and further, titanium and oxygen are removed from elements contained in the lead-based perovskite compound by sputtering. The film is formed by forming a film made of at least one element. Of the elements contained in the lead-based perovskite compound, at least one of the elements excluding titanium and oxygen is any one of lead, lead oxide, lanthanum, magnesium, niobium, and tungsten. The titanium film has a thickness of 20 nm, and the lead film, lead oxide film, lanthanum film, magnesium film, niobium film, and tungsten film have a thickness of 1 to 5 nm.

前駆バリア層4Aの形成後、焼成などの熱処理を行って、鉛系ペロブスカイト型化合物に含まれる元素のうち、チタンと酸素を除く元素の少なくとも1つがドープされた酸化チタンからなるバリア層4を形成する。熱処理は、焼成温度700℃で24時間以上焼成する。焼成には、拡散炉を用いる。   After the formation of the precursor barrier layer 4A, a heat treatment such as firing is performed to form the barrier layer 4 made of titanium oxide doped with at least one of elements other than titanium and oxygen among elements contained in the lead-based perovskite compound. To do. The heat treatment is performed at a baking temperature of 700 ° C. for 24 hours or more. A diffusion furnace is used for firing.

下部電極5形成工程:
次に、バリア層4上に下部電極5を形成する。下部電極5の形成には、スパッタ法が用いられる。下部電極5は、厚さ100nmの白金である。例えば、チタン層、酸化チタン層、チタン層、白金層、チタン層を0.01μm、0.01μm、0.005μm,0.5μm、0.005μmの厚みで積層する。
Lower electrode 5 formation process:
Next, the lower electrode 5 is formed on the barrier layer 4. A sputtering method is used to form the lower electrode 5. The lower electrode 5 is platinum having a thickness of 100 nm. For example, a titanium layer, a titanium oxide layer, a titanium layer, a platinum layer, and a titanium layer are stacked with a thickness of 0.01 μm, 0.01 μm, 0.005 μm, 0.5 μm, and 0.005 μm.

圧電部6形成工程:
次に、下部電極5の上に圧電部6を形成する。具体的に、下部電極5の上に、高温下(600℃程度)で、スパッタ法を用いて圧電部6を形成する。圧電部6の厚さは、5μmである。スパッタ法のターゲットは、ジルコニウムとチタンとが成膜後のモル比において53対47になるように調整されたPZTである。
Piezoelectric part 6 formation process:
Next, the piezoelectric portion 6 is formed on the lower electrode 5. Specifically, the piezoelectric portion 6 is formed on the lower electrode 5 by sputtering at a high temperature (about 600 ° C.). The thickness of the piezoelectric portion 6 is 5 μm. The target of the sputtering method is PZT adjusted so that zirconium and titanium have a molar ratio after film formation of 53 to 47.

この他、スパッタ法のターゲットとして、ジルコニウムとチタンとが成膜後のモル比において53対47で、かつ、鉛とランタンとが成膜後のモル比において100対1であるように調整された(Pb0.99La0.01)(Zr0.53Ti0.47)Oを用いても良い。 In addition, as a sputtering target, zirconium and titanium were adjusted to 53 to 47 in the molar ratio after film formation, and lead and lanthanum were adjusted to 100 to 1 in the molar ratio after film formation. (Pb 0.99 La 0.01 ) (Zr 0.53 Ti 0.47 ) O 3 may be used.

さらに、上記に代えて、スパッタ法のターゲットとして、ジルコニウムとチタンとが成膜後のモル比において53対47で、かつ、チタンとマグネシウムとが成膜後のモル比において46対1になるよう調整されたPb(Zr0.53Ti0.46Mg0.01)Oを用いてもよい。 Further, instead of the above, as a sputtering target, zirconium and titanium have a molar ratio of 53 to 47 after film formation, and titanium and magnesium have a molar ratio of 46 to 1 after film formation. Adjusted Pb (Zr 0.53 Ti 0.46 Mg 0.01 ) O 3 may be used.

さらに、上記に代えて、スパッタ法のターゲットとして、成膜後にマグネシウムとニオブとが成膜後のモル比においてが1対2になるよう調整されたPb(Mg1/3Nb2/3)Oを用いてもよい。 Further, instead of the above, as a sputtering target, Pb (Mg 1/3 Nb 2/3 ) O adjusted so that the molar ratio of magnesium and niobium after film formation becomes 1 to 2 after film formation. 3 may be used.

さらに、上記に代えて、スパッタ法のターゲットとして、Pb[(Zr0.2Ti0.3(Mg1/3Nb2/30.3(Zr1/3Nb2/30.1(Mg1/32/30.1]Oを用いてもよい。 Further, instead of the above, as a sputtering target, Pb [(Zr 0.2 Ti 0.3 (Mg 1/3 Nb 2/3 ) 0.3 (Zr 1/3 Nb 2/3 ) 0.1 (Mg 1/3 W 2/3 ) 0.1 ] O 3 may be used.

上部電極7形成工程:
次に、圧電部6の上に、上部電極7を形成する。上部電極7は、チタン、金をそれぞれ10nm、200nmの厚みで積層する。この積層には、スパッタ法もしくは蒸着法が用いられる。
Upper electrode 7 formation process:
Next, the upper electrode 7 is formed on the piezoelectric portion 6. The upper electrode 7 is formed by laminating titanium and gold with a thickness of 10 nm and 200 nm, respectively. For this lamination, a sputtering method or a vapor deposition method is used.

このようにして得られた圧電素子1における、バリア層4を透過型電子顕微鏡(TEM)で観察し、エネルギー分散型X線分析(EDS)で測定したところ、バリア層4の酸化層3側から下部電極5に向かって、鉛の含有量が増加していることが確認された。   When the barrier layer 4 in the piezoelectric element 1 thus obtained was observed with a transmission electron microscope (TEM) and measured with an energy dispersive X-ray analysis (EDS), the barrier layer 4 was observed from the oxide layer 3 side. It was confirmed that the lead content increased toward the lower electrode 5.

この他の実施の形態として、下部電極5の形成工程後に、バリア層4を形成してもよい。すなわち、バリア層4の材料の成膜後、成膜したバリア層4の上に下部電極5を形成し、熱処理を行って、バリア層4を形成してもよい。   As another embodiment, the barrier layer 4 may be formed after the step of forming the lower electrode 5. That is, after depositing the material of the barrier layer 4, the lower electrode 5 may be formed on the deposited barrier layer 4, and heat treatment may be performed to form the barrier layer 4.

発明者は、バリア層4の形成工程の条件を変えて、上記実施の形態により製造した圧電素子1の特性を、バリア層が酸化チタンである圧電素子(比較例)の特性と比較した。以下の実施例1〜3の試験結果について説明する。   The inventor changed the conditions of the barrier layer 4 formation process, and compared the characteristics of the piezoelectric element 1 manufactured according to the above embodiment with the characteristics of the piezoelectric element (comparative example) in which the barrier layer is titanium oxide. The test results of the following Examples 1 to 3 will be described.

なお、いずれの実施例1〜3および比較例においても、圧電部6の形成工程で用いられるスパッタ法のターゲットとして、ジルコニウムとチタンとが成膜後のモル比において53対47になるように調整されたPZTを用いた。   In any of Examples 1 to 3 and Comparative Example, as a sputtering method target used in the formation process of the piezoelectric portion 6, adjustment was made so that zirconium and titanium had a molar ratio of 53:47 after film formation. PZT was used.

圧電定数d31は、セラミックス第42巻第3号2007年184頁記載の方法に従って測定した。 The piezoelectric constant d 31 was measured according to the method of the ceramic Volume 42, No. 3, 2007 page 184 describes.

<実施例1>
バリア層4の形成工程において、酸化層3上に、厚さ20nmのチタンを形成後、厚さ1nmの鉛を形成し、熱処理後、バリア層4を形成する。その後、下部電極5の形成工程に進む。
<Example 1>
In the formation process of the barrier layer 4, after forming titanium with a thickness of 20 nm on the oxide layer 3, lead with a thickness of 1 nm is formed, and after the heat treatment, the barrier layer 4 is formed. Thereafter, the process proceeds to the formation process of the lower electrode 5.

<実施例2>
バリア層4の形成工程において、酸化層3上に、厚さ20nmのチタンを形成後、厚さ3nmの酸化鉛を形成し、熱処理後、バリア層4を形成する。その後、下部電極5の形成工程に進む。
<Example 2>
In the formation process of the barrier layer 4, after forming titanium with a thickness of 20 nm on the oxide layer 3, lead oxide with a thickness of 3 nm is formed, and after the heat treatment, the barrier layer 4 is formed. Thereafter, the process proceeds to the formation process of the lower electrode 5.

<実施例3>
バリア層4の形成工程において、酸化層3上に、厚さ20nmのチタンを形成後、厚さ1nmの鉛を形成する。続いて、下部電極5の形成工程に進み、下部電極5の形成後、熱処理を行い、バリア層4を形成する。
<Example 3>
In the step of forming the barrier layer 4, after forming titanium having a thickness of 20 nm on the oxide layer 3, lead having a thickness of 1 nm is formed. Then, it progresses to the formation process of the lower electrode 5, and after forming the lower electrode 5, heat processing is performed and the barrier layer 4 is formed.

<比較例>
バリア層4の形成工程において、酸化層3上に、厚さ20nmのチタンを形成し、熱処理後、酸化チタンからなるバリア層を形成する。その後、下部電極5の形成工程に進む。
<Comparative example>
In the formation process of the barrier layer 4, titanium having a thickness of 20 nm is formed on the oxide layer 3, and after the heat treatment, a barrier layer made of titanium oxide is formed. Thereafter, the process proceeds to the formation process of the lower electrode 5.

Figure 2011119608
表1に示されるように、実施例1〜3ではいずれもd31は、絶対値で142pm/V前後であり、本実施の形態におけるバリア層4の存在によって、圧電素子間の圧電特性のバラツキが低減されることを示している。
Figure 2011119608
As shown in Table 1, in each of Examples 1 to 3, d 31 is an absolute value of around 142 pm / V, and due to the presence of the barrier layer 4 in the present embodiment, variations in piezoelectric characteristics between the piezoelectric elements. Is reduced.

さらに、実施例1〜3ではいずれもd31は、絶対値で140pm/V以上という高い圧電特性を示した。さらに、比較例と比べて、実施例1〜3ではいずれも比誘電率は、1026以上という高い圧電特性を示した。 Furthermore, in Examples 1 to 3, d 31 exhibited a high piezoelectric characteristic of 140 pm / V or more in absolute value. Furthermore, compared with the comparative example, in each of Examples 1 to 3, the dielectric constant was as high as 1026 or higher.

発明者は、バリア層4の形成工程と圧電部6の形成工程との条件を変えて、上記実施の形態により製造した圧電素子1の特性を試験した。各実施例4〜7と対応する比較例は、バリア層が酸化チタンである圧電素子であり、各比較例の圧電部6の形成工程での条件は、対応する各実施例と同様である。以下の実施例4〜7の試験結果について説明する。   The inventor tested the characteristics of the piezoelectric element 1 manufactured according to the above embodiment by changing the conditions of the barrier layer 4 forming step and the piezoelectric portion 6 forming step. Comparative examples corresponding to Examples 4 to 7 are piezoelectric elements in which the barrier layer is titanium oxide, and the conditions in the process of forming the piezoelectric portion 6 of each comparative example are the same as those of the corresponding examples. The test results of Examples 4 to 7 below will be described.

<実施例4>
バリア層4の形成工程において、酸化層3上に、厚さ20nmのチタンを形成後、鉛、ランタンをそれぞれ厚さ1nm形成し、熱処理を行って、バリア層4を形成する。圧電部6の形成工程において、スパッタ法のターゲットとして、ジルコニウムとチタンとが成膜後のモル比において53対47で、かつ、鉛とランタンとが成膜後のモル比において100対1であるように調整された(Pb0.99La0.01)(Zr0.53Ti0.47)Oを用いる。
<Example 4>
In the step of forming the barrier layer 4, after forming titanium with a thickness of 20 nm on the oxide layer 3, lead and lanthanum are each formed with a thickness of 1 nm, and heat treatment is performed to form the barrier layer 4. In the formation process of the piezoelectric part 6, as sputtering targets, zirconium and titanium are 53 to 47 in a molar ratio after film formation, and lead and lanthanum are 100 to 1 in a molar ratio after film formation. (Pb 0.99 La 0.01 ) (Zr 0.53 Ti 0.47 ) O 3 adjusted as described above is used.

<実施例5>
バリア層4の形成工程において、酸化層3上に、厚さ20nmのチタンを形成後、厚さ3nmの酸化鉛を形成し、熱処理を行って、バリア層4を形成する。圧電部6の形成工程において、スパッタ法のターゲットとして、ジルコニウムとチタンとが成膜後のモル比において53対47で、かつ、チタンとマグネシウムとが成膜後のモル比において46対1になるよう調整されたPb(Zr0.53Ti0.46Mg0.01)Oを用いる。
<Example 5>
In the formation process of the barrier layer 4, after forming titanium with a thickness of 20 nm on the oxide layer 3, lead oxide with a thickness of 3 nm is formed, and heat treatment is performed to form the barrier layer 4. In the formation process of the piezoelectric portion 6, as a sputtering method target, zirconium and titanium have a molar ratio of 53 to 47 after film formation, and titanium and magnesium have a molar ratio of 46 to 1 after film formation. Pb (Zr 0.53 Ti 0.46 Mg 0.01 ) O 3 adjusted as described above is used.

<実施例6>
バリア層4の形成工程において、酸化層3上に、厚さ20nmのチタンを形成後、厚さ3nmの酸化鉛を形成し、熱処理を行って、バリア層4を形成する。圧電部6の形成工程において、スパッタ法のターゲットとして、成膜後にマグネシウムとニオブとが成膜後のモル比においてが1対2になるよう調整されたPb(Mg1/3Nb2/3)Oを用いる。
<Example 6>
In the formation process of the barrier layer 4, after forming titanium with a thickness of 20 nm on the oxide layer 3, lead oxide with a thickness of 3 nm is formed, and heat treatment is performed to form the barrier layer 4. Pb (Mg 1/3 Nb 2/3 ) adjusted so that the molar ratio of magnesium and niobium after film formation becomes 1: 2 as a sputtering target in the formation process of the piezoelectric portion 6 O 3 is used.

<実施例7>
バリア層4の形成工程において、酸化層3上に、厚さ20nmのチタンを形成後、厚さ1nmの鉛を形成し、熱処理を行って、バリア層4を形成する。圧電部6の形成工程において、スパッタ法のターゲットとして、Pb[(Zr0.2Ti0.3(Mg1/3Nb2/30.3(Zr1/3Nb2/30.1(Mg1/32/30.1]Oを用いる。
<Example 7>
In the formation process of the barrier layer 4, after forming titanium with a thickness of 20 nm on the oxide layer 3, lead with a thickness of 1 nm is formed, and heat treatment is performed to form the barrier layer 4. In the step of forming the piezoelectric portion 6, Pb [(Zr 0.2 Ti 0.3 (Mg 1/3 Nb 2/3 ) 0.3 (Zr 1/3 Nb 2/3 )) 0. 1 (Mg 1/3 W 2/3 ) 0.1 ] O 3 is used.

Figure 2011119608
表2に示されるように、バリア層4を有する各実施例4〜7では、それぞれ対応する比較例に比べて、いずれもd31が1.3〜1.5倍に高くなり、圧電定数の向上を示している。
Figure 2011119608
As shown in Table 2, in each of Examples 4 to 7 having the barrier layer 4, d 31 was 1.3 to 1.5 times higher than the corresponding comparative examples, and the piezoelectric constant was Shows improvement.

本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および/または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。   In order to express the present invention, the present invention has been properly and fully described through the embodiments with reference to the drawings. However, those skilled in the art can easily change and / or improve the above-described embodiments. It should be recognized that this is possible. Therefore, unless the modifications or improvements implemented by those skilled in the art are at a level that departs from the scope of the claims recited in the claims, the modifications or improvements are not covered by the claims. To be construed as inclusive.

1 圧電素子
2 基板
3 酸化層
4 バリア層
5 下部電極
6 圧電部
7 上部電極
20 ポンプヘッド
21 ノズル板
22 インク室基板
211 ノズル口
222 キャビティ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Piezoelectric element 2 Substrate 3 Oxide layer 4 Barrier layer 5 Lower electrode 6 Piezoelectric part 7 Upper electrode 20 Pump head 21 Nozzle plate 22 Ink chamber substrate 211 Nozzle port 222 Cavity

Claims (8)

圧電材料を備える圧電部と、
前記圧電部の主面上に形成された電極と、
前記電極上に形成されたバリア層と、
前記バリア層上に形成された酸化層とを備え、
前記バリア層は、鉛系ペロブスカイト型化合物に含まれる元素のうち、チタンと酸素を除く元素の少なくとも1つがドープされた酸化チタンからなること
を特徴とする圧電素子。
A piezoelectric portion comprising a piezoelectric material;
An electrode formed on the main surface of the piezoelectric portion;
A barrier layer formed on the electrode;
An oxide layer formed on the barrier layer,
The barrier layer is made of titanium oxide doped with at least one of elements excluding titanium and oxygen among elements contained in the lead-based perovskite compound.
前記バリア層は、チタン酸鉛であること
を特徴とする請求項1に記載の圧電素子。
The piezoelectric element according to claim 1, wherein the barrier layer is lead titanate.
前記チタン酸鉛は、前記酸化膜上にチタン層を形成し、前記チタン層上に鉛または酸化鉛を形成した後、熱処理することによって形成されること
を特徴とする請求項2に記載の圧電素子。
3. The piezoelectric according to claim 2, wherein the lead titanate is formed by forming a titanium layer on the oxide film, forming lead or lead oxide on the titanium layer, and then performing heat treatment. 4. element.
前記チタン酸鉛は、前記酸化膜上にチタン層を形成し、前記チタン層上に鉛または酸化鉛を形成し、前記鉛または前記酸化鉛の上に電極を形成した後、熱処理することによって形成されること
を特徴とする請求項2に記載の圧電素子。
The lead titanate is formed by forming a titanium layer on the oxide film, forming lead or lead oxide on the titanium layer, forming an electrode on the lead or lead oxide, and then performing heat treatment. The piezoelectric element according to claim 2, wherein:
請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の圧電素子を備えたポンプ。   The pump provided with the piezoelectric element of any one of Claim 1 thru | or 4. 圧電材料を備える圧電部の面上に電極を形成する工程と、
前記電極上にバリア層を形成する工程と、
前記バリア層上に酸化層を形成する工程とを備え、
前記バリア層は、鉛系ペロブスカイト型化合物に含まれる元素のうち、チタンと酸素を除く元素の少なくとも1つがドープされた酸化チタンからなること
を特徴とする圧電素子の製造方法。
Forming an electrode on the surface of the piezoelectric portion including the piezoelectric material;
Forming a barrier layer on the electrode;
Forming an oxide layer on the barrier layer,
The method for manufacturing a piezoelectric element, wherein the barrier layer is made of titanium oxide doped with at least one of elements excluding titanium and oxygen among elements contained in the lead-based perovskite compound.
前記バリア層を形成する工程は、前記酸化膜上にチタン層を形成し、前記チタン層上に鉛または酸化鉛を形成した後、熱処理することで、チタン酸鉛からなる前記バリア層を形成すること
を特徴とする請求項6に記載の圧電素子の製造方法。
The step of forming the barrier layer includes forming a titanium layer on the oxide film, forming lead or lead oxide on the titanium layer, and then heat-treating to form the barrier layer made of lead titanate. The method for manufacturing a piezoelectric element according to claim 6.
前記バリア層を形成する工程は、前記酸化膜上にチタン層を形成し、前記チタン層上に鉛または酸化鉛を形成し、前記鉛または前記酸化鉛の上に電極を形成した後、熱処理することで、チタン酸鉛からなる前記バリア層を形成すること
を特徴とする請求項6に記載の圧電素子の製造方法。
In the step of forming the barrier layer, a titanium layer is formed on the oxide film, lead or lead oxide is formed on the titanium layer, an electrode is formed on the lead or lead oxide, and then heat treatment is performed. The method for manufacturing a piezoelectric element according to claim 6, wherein the barrier layer made of lead titanate is formed.
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