JP3341357B2 - 圧電体薄膜素子 - Google Patents
圧電体薄膜素子Info
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Landscapes
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は薄膜圧電振動子、液体噴
射装置等の圧電素子、半導体記憶装置、焦電型赤外線検
出器等に用いられる強誘電体薄膜装置に関する。
射装置等の圧電素子、半導体記憶装置、焦電型赤外線検
出器等に用いられる強誘電体薄膜装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】本発明にかかわる従来技術は、例えば、
特開昭６２−２５２００５が開示されている。
特開昭６２−２５２００５が開示されている。
【０００３】前記従来技術によると、化学式がＰｂ1+Y
（ＺｒXＴｉ1-X）Ｏ3+Yの場合において、組成比が、０
≦Ｘ＜０．５５、Ｙ＝０の範囲に限定されており、バル
クの多結晶体のチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）に於い
て、結晶構造が正方晶系の化学量論的組成に限定されて
いた。
（ＺｒXＴｉ1-X）Ｏ3+Yの場合において、組成比が、０
≦Ｘ＜０．５５、Ｙ＝０の範囲に限定されており、バル
クの多結晶体のチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）に於い
て、結晶構造が正方晶系の化学量論的組成に限定されて
いた。
【０００４】更に、Ｚｒ組成比Ｘが０から０．５５の範
囲に限られており、ＰＺＴの結晶粒の中のドメインの自
発分極の７５％以上が一方向を向いていた。
囲に限られており、ＰＺＴの結晶粒の中のドメインの自
発分極の７５％以上が一方向を向いていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来技術を用いた強誘電体薄膜素子には以下に示す問題点
が存在する。
来技術を用いた強誘電体薄膜素子には以下に示す問題点
が存在する。
【０００６】ＰＺＴのＰｂ組成比がＰｂ／（Ｚｒ＋Ｔ
ｉ）＝１と化学量論的組成であるため、製造方法が困難
である。
ｉ）＝１と化学量論的組成であるため、製造方法が困難
である。
【０００７】特に、Ｐｂを含む化合物の場合、焼成、焼
結、またはスパッタ法等の成膜時の高温処理時にＰｂＯ
の形で、Ｐｂが抜けやすく、化学量論的組成に制御する
ことは、非常に困難である。
結、またはスパッタ法等の成膜時の高温処理時にＰｂＯ
の形で、Ｐｂが抜けやすく、化学量論的組成に制御する
ことは、非常に困難である。
【０００８】更に、ほとんどの圧電素子、半導体記憶装
置、焦電型赤外線検出器素子においては、成膜後に分極
処理をする事が許されるため、Ｚｒ組成比Ｘが０≦Ｘ＜
０．５５の範囲に限られる必要がない。
置、焦電型赤外線検出器素子においては、成膜後に分極
処理をする事が許されるため、Ｚｒ組成比Ｘが０≦Ｘ＜
０．５５の範囲に限られる必要がない。
【０００９】そこで、本発明はこのような課題を解決す
るもので、圧電特性、強誘電体特性、焦電特性が良好な
圧電体薄膜素子を提供することを目的とする。
るもので、圧電特性、強誘電体特性、焦電特性が良好な
圧電体薄膜素子を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の圧電体薄膜素子
は、 金属膜が形成された基板上に、チタン酸ジルコン
酸鉛薄膜を具備する圧電体薄膜素子であって、前記チタ
ン酸ジルコン酸鉛薄膜の化学式をＰｂ1+Y（ＺｒXＴｉ
1-X）Ｏ3+Yで表した時、０≦Ｘ＜０．５５、０≦Ｙ≦
０．５の範囲であって、且つ、結晶構造が菱面体晶系で
あることを特徴とし、また、上記において、広角Ｘ線回
折法により測定した前記基板の主面方向の前記チタン酸
ジルコン酸鉛薄膜の回折強度の内、｛１１１｝面方位の
回折強度が７０％以上と強く配向していることを特徴と
する。また、金属膜が形成された基板上に、チタン酸ジ
ルコン酸鉛薄膜を具備する圧電体薄膜素子であって、前
記チタン酸ジルコン酸鉛薄膜の化学式をＰｂ1+Y（ＺｒX
Ｔｉ1-X）Ｏ3+Yで表した時、０．５５≦Ｘ＜１、０≦Ｙ
≦０．５の範囲であって、且つ、結晶構造が正方晶系で
あることを特徴とし、また、上記において、広角Ｘ線回
折法により測定した前記基板の主面方向の前記チタン酸
ジルコン酸鉛薄膜の回折強度の内、｛００１｝面方位の
回折強度が７０％以上と強く配向していることを特徴と
する。また、上記において前記チタン酸ジルコン酸鉛薄
膜は、１５モル％以下の不純物を含有することを特徴す
る。また、上記において、前記不純物は、Ｎｂ、Ｌａ、
Ｔａ、Ｎｄ、Ｗ、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂｉ
の少なくとも１種であることを特徴とする。また、上記
において、金属膜が白金、金、白金イリジウム、白金パ
ラジウム、白金ニッケル、白金チタンの何れかであるこ
とを特徴とする。本発明の液体噴射装置は、上記の圧電
体薄膜素子を具備することを特徴とする。
は、 金属膜が形成された基板上に、チタン酸ジルコン
酸鉛薄膜を具備する圧電体薄膜素子であって、前記チタ
ン酸ジルコン酸鉛薄膜の化学式をＰｂ1+Y（ＺｒXＴｉ
1-X）Ｏ3+Yで表した時、０≦Ｘ＜０．５５、０≦Ｙ≦
０．５の範囲であって、且つ、結晶構造が菱面体晶系で
あることを特徴とし、また、上記において、広角Ｘ線回
折法により測定した前記基板の主面方向の前記チタン酸
ジルコン酸鉛薄膜の回折強度の内、｛１１１｝面方位の
回折強度が７０％以上と強く配向していることを特徴と
する。また、金属膜が形成された基板上に、チタン酸ジ
ルコン酸鉛薄膜を具備する圧電体薄膜素子であって、前
記チタン酸ジルコン酸鉛薄膜の化学式をＰｂ1+Y（ＺｒX
Ｔｉ1-X）Ｏ3+Yで表した時、０．５５≦Ｘ＜１、０≦Ｙ
≦０．５の範囲であって、且つ、結晶構造が正方晶系で
あることを特徴とし、また、上記において、広角Ｘ線回
折法により測定した前記基板の主面方向の前記チタン酸
ジルコン酸鉛薄膜の回折強度の内、｛００１｝面方位の
回折強度が７０％以上と強く配向していることを特徴と
する。また、上記において前記チタン酸ジルコン酸鉛薄
膜は、１５モル％以下の不純物を含有することを特徴す
る。また、上記において、前記不純物は、Ｎｂ、Ｌａ、
Ｔａ、Ｎｄ、Ｗ、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂｉ
の少なくとも１種であることを特徴とする。また、上記
において、金属膜が白金、金、白金イリジウム、白金パ
ラジウム、白金ニッケル、白金チタンの何れかであるこ
とを特徴とする。本発明の液体噴射装置は、上記の圧電
体薄膜素子を具備することを特徴とする。
【００１１】
【００１２】
【００１３】
【００１４】
【実施例】（実施例１）以下、本発明の実施例を図面に
基づいて説明する。
基づいて説明する。
【００１５】図１は、本発明に従って作成した強誘電体
薄膜素子の第１の実施例である薄膜圧電振動子の断面図
である。
薄膜素子の第１の実施例である薄膜圧電振動子の断面図
である。
【００１６】（１００）面単結晶Ｓｉ基板１０１に、熱
酸化を行い、１μｍのＳｉＯ2膜１０２を形成する。
酸化を行い、１μｍのＳｉＯ2膜１０２を形成する。
【００１７】前記ＳｉＯ2膜１０２上に、膜厚５０Ａの
Ｔｉ層１０３と膜厚３０００ＡのＰｔ下部電極１０４を
直流スパッタリングにより形成した。
Ｔｉ層１０３と膜厚３０００ＡのＰｔ下部電極１０４を
直流スパッタリングにより形成した。
【００１８】スパッタは、Ａｒ雰囲気、２００℃の基板
温度で行った。
温度で行った。
【００１９】Ｐｔ下部電極１０４は、Ｓｉ基板１０１の
主面垂直方向に対して、＜１１１＞配向している。
主面垂直方向に対して、＜１１１＞配向している。
【００２０】次にＰＺＴ膜１０５を２μｍ、高周波スパ
ッタ法により形成した。
ッタ法により形成した。
【００２１】スパッタは、ＡｒとＯ2雰囲気、２００℃
の基板温度で行った。
の基板温度で行った。
【００２２】スパッタリングターゲットには、Ｐｂ1+Y
（ＺｒXＴｉ1-X）Ｏ3+Yを用いた。
（ＺｒXＴｉ1-X）Ｏ3+Yを用いた。
【００２３】ここで、Ｙ＝０．３、Ｘ＝０．５である。
【００２４】次いで、ペロブスカイト結晶構造のＰＺＴ
を得るために、Ｏ2雰囲気中、６００℃で、３時間熱処
理を行った。
を得るために、Ｏ2雰囲気中、６００℃で、３時間熱処
理を行った。
【００２５】次いで、ＰＺＴ膜上に膜厚１００ＡのＴｉ
層１０６、及び膜厚２０００ＡのＡｕ電極１０７を順次
蒸着し、最後に、ＰＺＴ膜１０５の下部に於ける単結晶
Ｓｉ基板１０１にＳｉＯ2膜１０２に至るまで開口部１
０８を設け、強誘電体薄膜素子を作成した。
層１０６、及び膜厚２０００ＡのＡｕ電極１０７を順次
蒸着し、最後に、ＰＺＴ膜１０５の下部に於ける単結晶
Ｓｉ基板１０１にＳｉＯ2膜１０２に至るまで開口部１
０８を設け、強誘電体薄膜素子を作成した。
【００２６】図２に、代表的なＰＺＴ薄膜のＸ線回折パ
ターンを示す。
ターンを示す。
【００２７】Ｓｉ基板の反射ピークとＰｔ下部電極の反
射ピーク以外は、ペロブスカイト構造のＰＺＴの反射ピ
ークである。
射ピーク以外は、ペロブスカイト構造のＰＺＴの反射ピ
ークである。
【００２８】図２に示された本実施例の過剰鉛組成比Ｙ
は、０．０５、Ｚｒ組成比Ｘは、０．５０であり、＜１
１１＞配向度は、８０％であった。
は、０．０５、Ｚｒ組成比Ｘは、０．５０であり、＜１
１１＞配向度は、８０％であった。
【００２９】ここで、＜１１１＞配向度Ｐ（１１１）
は、Ｐ（１１１）＝Ｉ（１１１）／ΣＩ（ｈｋｌ）で表
す。
は、Ｐ（１１１）＝Ｉ（１１１）／ΣＩ（ｈｋｌ）で表
す。
【００３０】ΣＩ（ｈｋｌ）は、Ｘ線回折（ＸＲＤ）法
の高角反射法で、波長にＣｕＫα線を用いたときの２θ
が２０度〜８０度のＰＺＴの全回折強度の和を表す。
の高角反射法で、波長にＣｕＫα線を用いたときの２θ
が２０度〜８０度のＰＺＴの全回折強度の和を表す。
【００３１】具体的には、（１００）、（１１０）、
（１１１）、（２１０）、（２１１）、（２２１）、
（３１０）結晶面反射強度の総和である。
（１１１）、（２１０）、（２１１）、（２２１）、
（３１０）結晶面反射強度の総和である。
【００３２】Ｉ（１１１）は、同じくＰＺＴの（１１
１）結晶面反射強度を表す。
１）結晶面反射強度を表す。
【００３３】図３は＜１１１＞方向に７０から１００％
配向した膜厚２μｍのＰＺＴ薄膜の圧電定数ｄ31のＺｒ
組成比Ｘ依存性を示す。
配向した膜厚２μｍのＰＺＴ薄膜の圧電定数ｄ31のＺｒ
組成比Ｘ依存性を示す。
【００３４】ＰｂＯ過剰組成比Ｙは、０．０５である。
【００３５】図３中に比較のため、バルクＰＺＴの圧電
定数も示した。
定数も示した。
【００３６】図３に示すように、全組成範囲に於いて、
バルクのＰＺＴの圧電定数より、７０から１００％＜１
１１＞配向したＰＺＴ薄膜の圧電定数は、大きな値を示
した。
バルクのＰＺＴの圧電定数より、７０から１００％＜１
１１＞配向したＰＺＴ薄膜の圧電定数は、大きな値を示
した。
【００３７】特に、Ｚｒ組成比Ｘが、０から０．５５の
範囲に於いて、バルクＰＺＴに比較して、飛躍的に大き
い値を示した。
範囲に於いて、バルクＰＺＴに比較して、飛躍的に大き
い値を示した。
【００３８】これは、バルクＰＺＴの結晶構造が、この
組成範囲で、正方晶系で有るのに対して、配向薄膜の場
合は、菱面体晶系となることによると考えられる。
組成範囲で、正方晶系で有るのに対して、配向薄膜の場
合は、菱面体晶系となることによると考えられる。
【００３９】すなわち、バルクＰＺＴの菱面体晶系組成
の範囲、すなわちＺｒ組成比Ｘが０．５５から１の範囲
では、組成比Ｘが小さいほど圧電定数が大きくなるが、
薄膜の場合には、更にＸが０から０．５５の範囲まで及
んであるためだろう。
の範囲、すなわちＺｒ組成比Ｘが０．５５から１の範囲
では、組成比Ｘが小さいほど圧電定数が大きくなるが、
薄膜の場合には、更にＸが０から０．５５の範囲まで及
んであるためだろう。
【００４０】図４には、Ｚｒ組成比Ｘ＝０．４５に固定
した場合の圧電定数ｄ31のＰｂＯ過剰組成比Ｙ依存性を
示す。
した場合の圧電定数ｄ31のＰｂＯ過剰組成比Ｙ依存性を
示す。
【００４１】ＰＺＴ薄膜の膜厚は、同じく２μｍ、＜１
１１＞配向度は、７０から１００％である。
１１＞配向度は、７０から１００％である。
【００４２】図４に示すように、圧電定数ｄ31は、Ｐｂ
Ｏの過剰分Ｙに大きく依存しており、Ｙが０より小さい
と急激に低下し、Ｙ＝０．５より大では、バルクＰＺＴ
並みまで低下する。
Ｏの過剰分Ｙに大きく依存しており、Ｙが０より小さい
と急激に低下し、Ｙ＝０．５より大では、バルクＰＺＴ
並みまで低下する。
【００４３】Ｙが０．５より大きくなると圧電定数31が
小さくなる理由としては、粒界へのＰｂＯの析出である
ことがわかった。
小さくなる理由としては、粒界へのＰｂＯの析出である
ことがわかった。
【００４４】従って、Ｙの範囲は、０以上０．５以下で
あることが望ましい。
あることが望ましい。
【００４５】以上実施例１に於いて、下部電極として、
＜１１１＞配向Ｐｔを用いて説明したが、ＰＺＴ薄膜の
＜１１１＞配向度が、７０％以上となれば良く、Ａｕ、
Ｐｔ−Ｉｒ、Ｐｔ−Ｐｄ、Ｐｔ−Ｎｉ、Ｐｔ−Ｔｉ等他
の金属膜でも良い。
＜１１１＞配向Ｐｔを用いて説明したが、ＰＺＴ薄膜の
＜１１１＞配向度が、７０％以上となれば良く、Ａｕ、
Ｐｔ−Ｉｒ、Ｐｔ−Ｐｄ、Ｐｔ−Ｎｉ、Ｐｔ−Ｔｉ等他
の金属膜でも良い。
【００４６】更に、実施例１では、薄膜圧電振動子を例
に取り説明したが、液体噴射装置、半導体記憶装置、焦
電型赤外線検出器等にもそのまま応用できることは自明
である。
に取り説明したが、液体噴射装置、半導体記憶装置、焦
電型赤外線検出器等にもそのまま応用できることは自明
である。
【００４７】（実施例２）以下、本発明の実施例を図面
に基づいて説明する。
に基づいて説明する。
【００４８】図５は、本発明に従って作成した強誘電体
薄膜素子の第２の実施例の断面図である。
薄膜素子の第２の実施例の断面図である。
【００４９】（１００）面単結晶ＭｇＯ基板２０１に、
高周波スパッタ法により、ＭｇＯ基板２０１の主面方向
に対して＜１００＞配向のＰｔ下部電極２０２を形成す
る。
高周波スパッタ法により、ＭｇＯ基板２０１の主面方向
に対して＜１００＞配向のＰｔ下部電極２０２を形成す
る。
【００５０】スパッタは、Ａｒ／Ｏ2＝８／２の雰囲気
中、２００℃の基板温度で行った。
中、２００℃の基板温度で行った。
【００５１】次にＰＺＴ膜２０３を２μｍ、高周波スパ
ッタ法により形成した。
ッタ法により形成した。
【００５２】スパッタは、ＡｒとＯ2雰囲気、７００℃
の基板温度で行った。
の基板温度で行った。
【００５３】スパッタリングターゲットには、Ｐｂ1+Y
（ＺｒXＴｉ1-X）Ｏ3+Yを用いた。
（ＺｒXＴｉ1-X）Ｏ3+Yを用いた。
【００５４】ここで、Ｙ＝０．５、Ｘ＝０．６である。
【００５５】高温スパッタにより、アズ−スパッタで、
ペロブスカイト結晶構造のＰＺＴを得ることができた。
ペロブスカイト結晶構造のＰＺＴを得ることができた。
【００５６】次いで、ＰＺＴ膜上に膜厚１００ＡのＴｉ
層２０４、及び膜厚２０００ＡのＡｕ電極２０５を順次
蒸着し、特性を評価した。
層２０４、及び膜厚２０００ＡのＡｕ電極２０５を順次
蒸着し、特性を評価した。
【００５７】図６に、代表的なＰＺＴ薄膜のＸ線回折パ
ターンを示す。
ターンを示す。
【００５８】ＭｇＯ単結晶基板の反射ピークとＰｔ電極
の反射ピーク以外は、ペロブスカイト構造のＰＺＴの反
射ピークである。
の反射ピーク以外は、ペロブスカイト構造のＰＺＴの反
射ピークである。
【００５９】図６に示された本実施例の過剰鉛組成比Ｙ
は、０．１０、Ｚｒ組成比Ｘは、０．６０であり、＜０
０１＞配向度は、９８％であった。
は、０．１０、Ｚｒ組成比Ｘは、０．６０であり、＜０
０１＞配向度は、９８％であった。
【００６０】ここで、＜００１＞配向度Ｐ（００１）
は、Ｐ（００１）＝Ｉ（００１）／ΣＩ（ｈｋｌ）で表
す。
は、Ｐ（００１）＝Ｉ（００１）／ΣＩ（ｈｋｌ）で表
す。
【００６１】図７は＜００１＞方向に７０から１００％
配向した膜厚２μｍのＰＺＴ薄膜の比誘電率εのＺｒ組
成比Ｘ依存性を示す。
配向した膜厚２μｍのＰＺＴ薄膜の比誘電率εのＺｒ組
成比Ｘ依存性を示す。
【００６２】ここで示す比誘電率εは、膜厚方向に分極
処理した後の膜厚方向の比誘電率である。
処理した後の膜厚方向の比誘電率である。
【００６３】ＰｂＯ過剰組成比Ｙは、０．１０である。
【００６４】図７中に比較のため、バルクＰＺＴの比誘
電率εも示した。
電率εも示した。
【００６５】図７に示すように、全組成範囲に於いて、
バルクのＰＺＴの比誘電率εより、７０から１００％＜
００１＞配向したＰＺＴ薄膜の比誘電率εは、大きな値
を示した。
バルクのＰＺＴの比誘電率εより、７０から１００％＜
００１＞配向したＰＺＴ薄膜の比誘電率εは、大きな値
を示した。
【００６６】特に、Ｚｒ組成比Ｘが、０．５５から１の
範囲に於いて、バルクＰＺＴに比較して、飛躍的に大き
い値を示した。
範囲に於いて、バルクＰＺＴに比較して、飛躍的に大き
い値を示した。
【００６７】これは、バルクＰＺＴの結晶構造が、この
組成範囲で、菱面体晶系で有るのに対して、配向薄膜の
場合は、正方晶系となることによると考えられる。
組成範囲で、菱面体晶系で有るのに対して、配向薄膜の
場合は、正方晶系となることによると考えられる。
【００６８】すなわち、バルクＰＺＴの正方晶系組成の
範囲、すなわちＺｒ組成比Ｘが０から０．５５の範囲で
は、組成比Ｘが大きいほど比誘電率が大きくなるが、薄
膜の場合には、更にＸが０．５５から１の範囲まで及ん
であるためだろう。
範囲、すなわちＺｒ組成比Ｘが０から０．５５の範囲で
は、組成比Ｘが大きいほど比誘電率が大きくなるが、薄
膜の場合には、更にＸが０．５５から１の範囲まで及ん
であるためだろう。
【００６９】図８に、Ｚｒ組成比Ｘ＝０．６０に固定し
た場合の比誘電率εのＰｂＯ過剰組成比Ｙ依存性を示
す。
た場合の比誘電率εのＰｂＯ過剰組成比Ｙ依存性を示
す。
【００７０】ＰＺＴ薄膜の膜厚は、同じく２μｍ、＜０
０１＞配向度は、９５から１００％である。
０１＞配向度は、９５から１００％である。
【００７１】比較のためバルクＰＺＴの比誘電率も示
す。
す。
【００７２】図８に示すように、比誘電率εは、ＰｂＯ
の過剰分Ｙに大きく依存しており、Ｙが０より小さいと
急激に低下し、Ｙ＝０．５より大では、バルクＰＺＴ並
みまたは、それ以下まで低下する。
の過剰分Ｙに大きく依存しており、Ｙが０より小さいと
急激に低下し、Ｙ＝０．５より大では、バルクＰＺＴ並
みまたは、それ以下まで低下する。
【００７３】従って、Ｙの範囲は、０以上０．５以下で
あることが望ましい。
あることが望ましい。
【００７４】以上実施例２に於いて、下部電極として、
＜１００＞配向Ｐｔを用いて説明したが、ＰＺＴ薄膜の
＜００１＞配向度が、７０％以上となれば良く、Ａｕ、
Ｐｔ−Ｉｒ、Ｐｔ−Ｐｄ、Ｐｔ−Ｎｉ、Ｐｔ−Ｔｉ等他
の金属膜でも良い。
＜１００＞配向Ｐｔを用いて説明したが、ＰＺＴ薄膜の
＜００１＞配向度が、７０％以上となれば良く、Ａｕ、
Ｐｔ−Ｉｒ、Ｐｔ−Ｐｄ、Ｐｔ−Ｎｉ、Ｐｔ−Ｔｉ等他
の金属膜でも良い。
【００７５】以上上記実施例１、２に於いて、圧電膜と
して、純粋な組成のＰＺＴ薄膜を用いて説明したが、勿
論若干の不純物が混入されていてもさしつかえない。
して、純粋な組成のＰＺＴ薄膜を用いて説明したが、勿
論若干の不純物が混入されていてもさしつかえない。
【００７６】不純物としては、一般的に圧電性を向上す
るものとして、Ｎｂ、Ｌａ、Ｔａ、Ｎｄ、Ｗ、Ｍｏ、、
Ｍｎ、、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂｉ等があり、１５モル％
以下を加えることは可能である。
るものとして、Ｎｂ、Ｌａ、Ｔａ、Ｎｄ、Ｗ、Ｍｏ、、
Ｍｎ、、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂｉ等があり、１５モル％
以下を加えることは可能である。
【００７７】
【発明の効果】以上の通り、本発明の圧電体薄膜素子に
よれば、バルクのＰＺＴに比較して圧電特性、強誘電特
性、焦電特性を飛躍的に向上させることができる。ま
た、薄膜であるため、スパッタ法、化学気層成長法等で
容易に製造することができる。また、薄膜圧電振動子、
液体噴射装置等の圧電装置、半導体記憶装置、焦電型赤
外線検出器等に応用することができる。
よれば、バルクのＰＺＴに比較して圧電特性、強誘電特
性、焦電特性を飛躍的に向上させることができる。ま
た、薄膜であるため、スパッタ法、化学気層成長法等で
容易に製造することができる。また、薄膜圧電振動子、
液体噴射装置等の圧電装置、半導体記憶装置、焦電型赤
外線検出器等に応用することができる。
【図１】本発明の実施例における薄膜圧電振動子の断面
図。
図。
【図２】本発明の実施例における、ＰＺＴ薄膜のＸ線回
折パターンの図。
折パターンの図。
【図３】本発明の実施例及び従来のＰＺＴ薄膜の圧電定
数ｄ31のＺｒ組成比Ｘ依存性を示す図。
数ｄ31のＺｒ組成比Ｘ依存性を示す図。
【図４】本発明の実施例及び従来のＰＺＴ薄膜の、Ｚｒ
組成比Ｘ＝０．４５に固定した場合の圧電定数ｄ31のＰ
ｂＯ過剰組成比Ｙ依存性を示す図。
組成比Ｘ＝０．４５に固定した場合の圧電定数ｄ31のＰ
ｂＯ過剰組成比Ｙ依存性を示す図。
【図５】本発明の実施例における強誘電体薄膜素子の断
面図。
面図。
【図６】本発明の実施例における、ＰＺＴ薄膜のＸ線回
折パターンの図。
折パターンの図。
【図７】本発明の実施例及び従来のＰＺＴ薄膜の比誘電
率εのＺｒ組成比Ｘ依存性を示す図。
率εのＺｒ組成比Ｘ依存性を示す図。
【図８】本発明の実施例及び従来のＰＺＴ薄膜の、Ｚｒ
組成比Ｘ＝０．６０に固定した場合の比誘電率εのＰｂ
Ｏ過剰組成比Ｙ依存性を示す図。
組成比Ｘ＝０．６０に固定した場合の比誘電率εのＰｂ
Ｏ過剰組成比Ｙ依存性を示す図。
１０１・・・単結晶Ｓｉ基板 １０２・・・ＳｉＯ2膜 １０３・・・Ｔｉ層 １０４・・・Ｐｔ下部電極 １０５・・・ＰＺＴ膜 １０６・・・Ｔｉ層 １０７・・・Ａｕ電極 １０８・・・開口部 ２０１・・・単結晶ＭｇＯ基板 ２０２・・・Ｐｔ下部電極 ２０３・・・ＰＺＴ膜 ２０４・・・Ｔｉ層 ２０５・・・Ａｕ電極
Claims (8)
- 【請求項１】 金属膜が形成された基板上に、チタン酸
ジルコン酸鉛薄膜を具備する圧電体薄膜素子であって、 前記チタン酸ジルコン酸鉛薄膜の化学式をＰｂ1+Y（Ｚ
ｒXＴｉ1-X）Ｏ3+Yで表した時、０≦Ｘ＜０．５５、０
≦Ｙ≦０．５の範囲であって、且つ、結晶構造が菱面体
晶系である圧電体薄膜素子。 - 【請求項２】 請求項１において、広角Ｘ線回折法によ
り測定した前記基板の主面方向の前記チタン酸ジルコン
酸鉛薄膜の回折強度の内、｛１１１｝面方位の回折強度
が７０％以上と強く配向している圧電体薄膜素子。 - 【請求項３】 金属膜が形成された基板上に、チタン酸
ジルコン酸鉛薄膜を具備する圧電体薄膜素子であって、 前記チタン酸ジルコン酸鉛薄膜の化学式をＰｂ1+Y（Ｚ
ｒXＴｉ1-X）Ｏ3+Yで表した時、０．５５≦Ｘ＜１、０
≦Ｙ≦０．５の範囲であって、且つ、結晶構造が正方晶
系である圧電体薄膜素子。 - 【請求項４】 請求項３において、広角Ｘ線回折法によ
り測定した前記基板の主面方向の前記チタン酸ジルコン
酸鉛薄膜の回折強度の内、｛００１｝面方位の回折強度
が７０％以上と強く配向している圧電体薄膜素子。 - 【請求項５】 請求項１〜４の何れかにおいて、前記チ
タン酸ジルコン酸鉛薄膜は、１５モル％以下の不純物を
含有する圧電体薄膜素子。 - 【請求項６】 請求項５において、前記不純物は、Ｎ
ｂ、Ｌａ、Ｔａ、Ｎｄ、Ｗ、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｂａ、Ｓｒ、
Ｃａ、Ｂｉの少なくとも１種である圧電体薄膜素子。 - 【請求項７】 請求項１〜６の何れかにおいて、金属膜
が白金、金、白金イリジウム、白金パラジウム、白金ニ
ッケル、白金チタンの何れかであることを特徴とする圧
電体薄膜素子。 - 【請求項８】 請求項１〜７の何れかの圧電体薄膜素子
を具備することを特徴とする液体噴射装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13789293A JP3341357B2 (ja) | 1993-06-08 | 1993-06-08 | 圧電体薄膜素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13789293A JP3341357B2 (ja) | 1993-06-08 | 1993-06-08 | 圧電体薄膜素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06350154A JPH06350154A (ja) | 1994-12-22 |
| JP3341357B2 true JP3341357B2 (ja) | 2002-11-05 |
Family
ID=15209121
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13789293A Expired - Lifetime JP3341357B2 (ja) | 1993-06-08 | 1993-06-08 | 圧電体薄膜素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3341357B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8727505B2 (en) | 2011-06-30 | 2014-05-20 | Ricoh Company, Ltd. | Electromechanical transducer element, droplet discharge head, and droplet discharge device |
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| WO1998052227A1 (fr) * | 1997-05-13 | 1998-11-19 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Element a couche mince dielectrique et son procede de fabrication |
| JP2000209063A (ja) | 1998-11-12 | 2000-07-28 | Mitsubishi Electric Corp | 薄膜圧電素子 |
| JP2001284671A (ja) * | 2000-03-29 | 2001-10-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 圧電アクチュエータ、インクジェットヘッド及びインクジェット式記録装置 |
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| JP4182329B2 (ja) | 2001-09-28 | 2008-11-19 | セイコーエプソン株式会社 | 圧電体薄膜素子およびその製造方法、ならびにこれを用いた液体吐出ヘッド及び液体吐出装置 |
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| US7102274B2 (en) | 2003-05-20 | 2006-09-05 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Piezoelectric device and its manufacturing method |
| JP3891190B2 (ja) * | 2004-05-21 | 2007-03-14 | ソニー株式会社 | 圧電素子、圧電装置および角速度センサ |
| JP4766299B2 (ja) * | 2005-01-18 | 2011-09-07 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | （１１１）配向ｐｚｔ系誘電体膜形成用基板、この基板を用いて形成されてなる（１１１）配向ｐｚｔ系誘電体膜 |
| KR100691153B1 (ko) * | 2005-03-15 | 2007-03-09 | 삼성전기주식회사 | 박막 벌크 음향 공진기 |
| US7759845B2 (en) | 2006-03-10 | 2010-07-20 | Canon Kabushiki Kaisha | Piezoelectric substance element, liquid discharge head utilizing the same and optical element |
| US8114307B2 (en) | 2006-09-15 | 2012-02-14 | Canon Kabushiki Kaisha | Piezoelectric body and liquid discharge head |
| US7525239B2 (en) | 2006-09-15 | 2009-04-28 | Canon Kabushiki Kaisha | Piezoelectric element, and liquid jet head and ultrasonic motor using the piezoelectric element |
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| JP4737185B2 (ja) * | 2007-11-15 | 2011-07-27 | ソニー株式会社 | 圧電素子、角速度センサ、及び圧電素子の製造方法 |
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| JP5444662B2 (ja) | 2008-08-25 | 2014-03-19 | ソニー株式会社 | 圧電デバイスの製造方法 |
| JP5479227B2 (ja) * | 2010-05-28 | 2014-04-23 | 株式会社東芝 | 半導体装置 |
| JP5846265B2 (ja) * | 2014-07-30 | 2016-01-20 | セイコーエプソン株式会社 | 焦電型光検出器、焦電型光検出装置及び電子機器 |
| US10276196B2 (en) | 2015-12-03 | 2019-04-30 | Sae Magnetics (H.K.) Ltd. | Thin-film piezoelectric material substrate, thin-film piezoelectric material element, head gimbal assembly, ink jet head and method of manufacturing the thin-film piezoelectric material element |
-
1993
- 1993-06-08 JP JP13789293A patent/JP3341357B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US8727505B2 (en) | 2011-06-30 | 2014-05-20 | Ricoh Company, Ltd. | Electromechanical transducer element, droplet discharge head, and droplet discharge device |
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|---|---|
| JPH06350154A (ja) | 1994-12-22 |
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