JP2016534563A - 多層薄膜圧電素子及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
210 底部電極層
301 圧電素子
315 第1の薄膜圧電層
320 介在層
325 第2の薄膜圧電層
330 上部電極層
Claims (20)
- 薄膜圧電素子であって、
基板の第1の領域の上方に配置された下側電極と、
前記下側電極の上方に配置された、第1の分極を有する第1の圧電層と、
前記第1の圧電層の上方に配置された、前記第1の分極を有する第2の圧電層と、
前記第1の領域の少なくとも一部における前記第1の圧電層と前記第2の圧電層との間に配置された、前記第1及び第2の圧電層の組成物とは異なる組成物である介在層と、
前記第2の圧電層の上方に配置された上側電極と、
を備えることを特徴とする薄膜圧電素子。 - 前記介在層は、前記下側電極又は前記上側電極の電圧と異なる電圧を維持することができる導電材料を含む内側電極である、
請求項1に記載の素子。 - 前記介在層は、前記第1の圧電層及び前記第2の圧電層と直接接触する、Pt、Ir、これらの合金、又はこれらの酸化物のうちの少なくとも1つを含む、
請求項1に記載の素子。 - 前記第1及び第2の圧電層の各々は、PZTを含み、前記下側電極及び前記介在層は、圧電層と直接接触して配置されたPt又はIr含有層をさらに含む、
請求項3に記載の素子。 - 前記第1及び第2の圧電層は、厚みが2〜8μmのPZTを含む、
請求項1に記載の素子。 - 前記第1及び第2の圧電層は、厚みが2〜4μmのPZTを含み、前記第1の圧電層と前記第2の圧電層は、実質的に同じ厚みである、
請求項1に記載の素子。 - 前記介在層は、介在する圧電層によって分離された複数の介在層のうちの1つである、
請求項1に記載の素子。 - 前記介在層の領域は、前記上側電極及び前記下側電極の少なくとも一方の領域よりも狭く、前記第2の圧電層は、前記第1の領域の前記介在層が存在しない部分において前記第1の圧電層上に直接配置される、
請求項1に記載の素子。 - 圧電装置であって、
基板と、
前記基板の上方に配置された圧電素子のアレイと、
を備え、前記素子の各々は、
前記基板の第1の領域の上方に配置された第1の電極と、
前記第1の電極の上方に配置された、第1の分極を有する第1の圧電層と、
前記第1の圧電層の上方に配置された、前記第1の分極を有する第2の圧電層と、
前記第1の領域の少なくとも一部における前記第1の圧電層と前記第2の圧電層との間に配置された、前記第1及び第2の圧電層の組成物とは異なる組成物である介在層と、
前記第2の圧電層の上方に配置された第2の電極と、
を含む、
ことを特徴とする装置。 - 前記介在層の領域は、前記第1の電極の領域よりも狭く、前記第2の圧電層は、前記第1の領域の前記介在層が存在しない部分において前記第1の圧電層上に直接配置される、
請求項9に記載の装置。 - 前記第1及び第2の電極の少なくとも一方は、前記介在層が存在しない領域に配置されるようにパターニングされる、
請求項10に記載の装置。 - 前記圧電素子の各々は、微小流体素子のポンプ室と流体連通する、
請求項9に記載の装置。 - 前記圧電素子の各々は、超音波トランスデューサの密閉室の上方に配置される、
請求項9に記載の装置。 - 薄膜圧電素子の製造方法であって、
基板の上方に下側電極金属薄膜を堆積するステップと、
前記下側電極膜上に第1の分極圧電薄膜を堆積するステップと、
前記第1の圧電膜上に中間電極金属薄膜を堆積するステップと、
前記中央電極金属膜上に第2の分極圧電薄膜を堆積するステップと、
前記第2の圧電膜上に上側電極を堆積するステップと、
を含むことを特徴とする方法。 - 前記第1及び第2の圧電膜の各々を堆積するステップは、RFマグネトロン物理蒸着法(PVD)によって1〜4μmのPZTを堆積するステップをさらに含む、
請求項14に記載の方法。 - 前記中間電極を、前記第1及び第2の圧電膜の領域よりも狭い領域を占めるようにパターニングするステップをさらに含む、
請求項14に記載の方法。 - 前記上側電極及び前記下側電極の少なくとも一方をパターニングするステップをさらに含み、該パターニングは、前記第1及び第2の圧電膜が直接接触する領域内に配置された、パターニングされた上側又は下側電極を形成する、
請求項16に記載の方法。 - 薄膜圧電素子の動作方法であって、
同じ分極を有する積み重なった第1及び第2の圧電層にわたって電界を配置するように、前記第2の圧電層の上方に配置された上側電極、及び基板の第1の領域の上方であって前記第1の圧電層の下方に配置された下側電極にわたって時変電圧を駆動するステップと、
前記第1の領域の少なくとも一部における前記第1の圧電層と前記第2の圧電層との間に配置された内側電極にバイアスを掛けるステップと、
を含むことを特徴とする方法。 - 前記下側、内側及び上側電極は、前記第1及び第2の圧電層の各々にわたって同じ方向を向いた実質的に等しい電界を配置するように駆動される、
請求項18に記載の方法。 - 前記上側及び下側電極の各々は、ピーク間電圧を有する時変電源を用いて駆動され、前記内側電極は、前記時変電圧の位相全体にわたって前記時変電圧の中間の電圧に維持される、
請求項18に記載の方法。
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