JP3567977B2 - Piezoelectric element, ink jet recording head, printer, and method of manufacturing piezoelectric element - Google Patents

Piezoelectric element, ink jet recording head, printer, and method of manufacturing piezoelectric element Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気機械変換機能を有する圧電体素子に係り、特に、インクジェット式記録ヘッドに用いた際に、優れた圧電特性が得られる圧電体素子、インクジェット式記録ヘッド、プリンタおよび圧電体素子の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
インクジェット式記録ヘッドは、プリンタのインク吐出の駆動源として圧電体素子を用いる。この圧電体素子は、一般的に、圧電体薄膜とこれを挟んで配置される上部電極および下部電極とを備えて構成される。
【0003】
従来、ジルコン酸チタン酸鉛(PZT)からなる薄膜の結晶構造を規定したり、下部電極上にTi核を形成させることにより、特性改善を図った圧電体素子が開発されている。たとえば、特開平10−81016号公報には、菱面体晶系の結晶構造を備えかつ所定の配向度を備えたPZT薄膜が開示されている。また、特開平8−335676号公報には、Irの下部電極上にチタン核を形成した圧電体素子が開示されている。
【0004】
しかし、従来の圧電体素子では、圧電体薄膜の所定の配向度を安定して再現性良く得ることが困難であるという問題があった。このような圧電体素子は、安定した高い圧電特性を得ることが難しく、インクジェット式記録ヘッドないしはプリンタの印字性能を十分に得られない要因となっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記問題点を解消して、圧電体薄膜の所定の配向度を安定して再現性良く得ることにより、安定した高い圧電特性を備えた圧電体素子およびこれを用いたインクジェト式記録ヘッド、プリンタ並びに圧電体素子の製造方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明の圧電体素子は、ZrO膜上に形成された下部電極と、該下部電極上に形成された圧電体膜と、該圧電体膜上に形成された上部電極とを備えた圧電体素子であって、前記圧電体膜は、X線回折広角法により測定した100面配向度が40%以上70%以下であることを特徴とする。
【0007】
また、110面配向度が10%以下、111面配向度が残部であることが好ましい。
【0008】
特に、前記下部電極は、
▲1▼最上層に位置しIrを含む第一層と、次層に位置しPtを含む第二層とを少なくとも備え、かつ、該第二層の厚さが下部電極全体の厚さに対して30%以上50%以下であり、前記下部電極上に厚さ4nm以上6nm以下のTi層を形成し、該Ti層上に圧電体膜を形成したものである。また、
▲1▼−1前記第二層の次層であって前記下部電極の最下層に位置し且つIrを含む第三層を備えていてもよく、
▲1▼−2前記下部電極のうち、Ptを含む前記第二層が最下層であってもよい。
【0009】
また、前記下部電極は、
▲2▼最上層に位置しPtを含む第一層と、次層に位置しIrを含む第二層とを少なくとも備え、かつ、該第一層の厚さが下部電極全体の厚さに対して20%以上40%以下であり、前記下部電極上に厚さ4nm以上6nm以下のTi核の層を形成し、該Ti層上に圧電体膜を形成したことを特徴とするものである。また、
▲2▼−1前記下部電極のうち、Irを含む前記第二層が最下層であってもよい。
【0010】
また、本発明は、上記した圧電体素子が設置面である振動板上に圧電アクチュエータとして設けられていることを特徴とするインクジェット式記録ヘッドである。
【0011】
また、本発明は、このインクジェット式記録ヘッドを印字手段として備えていることを特徴とするプリンタである。
【0012】
さらに、本発明は、基板上に、ZrO膜を形成する工程と、該ZrO膜上に下部電極を形成する工程と、該下部電極上に厚さ4nm以上6nm以下のTi核の層を形成する工程と、該Ti層上に圧電体前駆体膜を形成する工程と、焼成工程と、を備える圧電体素子の製造方法であって、
▲1▼前記下部電極は、最上層に位置しIrを含む第一層と、次層に位置しPtを含む第二層とを少なくとも備え、かつ、該第二層の厚さが下部電極全体の厚さに対して30%以上50%以下であり、前記下部電極を形成する工程は、Ptを含む前記第二層を形成する工程と、該第二層上にIrを含む前記第一層を形成する工程とを少なくとも備えるか、または、
▲2▼前記下部電極は、最上層に位置しPtを含む第一層と、次層に位置しIrを含む第二層とを少なくとも備え、かつ、該第一層の厚さが下部電極全体の厚さに対して20%以上40%以下であり、前記下部電極を形成する工程は、Irを含む前記第二層を形成する工程と、該第二層上にPtを含む前記第一層を形成する工程とを少なくとも備えることを特徴とするものである。
【0013】
【発明の実施の形態】
(原理説明)
図9に、ZrO膜上にIr層/Pt層/Ir層の順で積層された下部電極と、Ti核とを形成し、更に圧電体前駆体膜を形成して結晶化させた圧電体素子について、圧電体薄膜の100面配向度とTi核の厚さとの関係を測定した図を示す。図9において、符号(ア)は、Ptを含む下部電極第二層の厚さが下部電極全体の厚さに対して10%程度の場合を示す。この場合には、Ti核の厚さが4nm以上6nm以下では100面配向度を約90%まで高めることが可能である。しかし、100面配向度をこれと異なる値に調整しようとする場合、Ti核の厚さの変化に対する100面配向度の変動が大きすぎ、所望の100面配向度を安定して再現性良く得ることができない。
【0014】
これに対して図9の符号(イ)は、Ptを含む下部電極第二層の厚さの下部電極全体の厚さに対する比率を上記(ア)の場合より増加させた場合を示す。この場合には、Ptの影響を受けて圧電体薄膜の111面配向度が上昇し、100面配向度が上記(ア)の場合より低くなるとともに、Ti核の厚さが4nm以上6nm以下において、100面配向度が安定した値を示している。
【0015】
このように、Ti核の厚さを4〜6nmとするとともに、下部電極全体の厚さに対するPt層の厚さの割合を調節することにより、100面配向度(100面配向度と111面配向度との比率)を所望の割合に再現性良く合わせ込むことが可能となる。
【0016】
以下、本発明の好適な実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【0017】
(実施形態1)
図1は、本実施形態におけるインクジェット式記録ヘッドの圧電体素子部分を拡大した層構造断面図である。
【0018】
図1に示すように、圧電体素子40は、酸化膜31上にZrO膜32、下部電極42、圧電体薄膜43および上部電極44を順次積層して構成されている。
【0019】
酸化膜31は、例えば厚さ220μmの単結晶シリコンからなる圧力室基板20上に形成する。好適には、酸化ケイ素(SiO)からなる膜を1.0μmの厚さに形成して得る。
【0020】
ZrO膜32は、弾性を備える層であって、酸化膜31と一体となって振動板30を構成している。このZrO膜32は、弾性を与える機能を備えるため、好ましくは、200nm以上800nm以下の厚みを有する。
【0021】
ZrO膜32と下部電極42の間には、双方の層を密着するような金属、好ましくは、チタンまたはクロムからなる密着層(図示しない)を設けてもよい。密着層は、圧電体素子の設置面への密着性が良くするために形成するものであり、当該密着性が確保できる場合には形成しなくてもよい。また、密着層を設ける場合は、最低限の密着性が確保できるようにするため、好ましくは、10nm以上の厚みとする。
【0022】
下部電極42は、最下層に位置しIrを含む第三層423と、下部電極42の厚さに対して30%以上50%以下の厚さであって、Ptを含む第二層424と、最上層に位置しIrを含む第一層425とから構成されている。下部電極42の全体の厚みは特に制限はなく、例えば100nmとする。なお、焼成前における密着層の厚みをd0、第三層423の厚みをd1、第二層の厚みをd2、第一層の厚みをd3、焼成後の下部電極全体の厚みをdTとしたとき、
dT=3.6×d0+2.4×d1+0.8×d2+2.3×d3
の関係が満たされることが好ましい。
【0023】
下部電極42の上にはTi核の層(図示しない)が形成されている。Ti核は、4nm以上6nm以下の厚みである。
【0024】
圧電体薄膜43は、通常の圧電性セラミックスの結晶で構成された強誘電体であり、好ましくは、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)等の強誘電性圧電性材料や、これに酸化ニオブ、酸化ニッケルまたは酸化マグネシウム等の金属酸化物を添加したものからなる。圧電体薄膜43の組成は圧電体素子の特性、用途等を考慮して適宜選択する。具体的には、チタン酸鉛(PbTiO)、チタン酸ジルコン酸鉛(Pb(Zr,Ti)O)、ジルコニウム酸鉛(PbZrO)、チタン酸鉛ランタン((Pb,La),TiO)、ジルコン酸チタン酸鉛ランタン((Pb,La)(Zr,Ti)O)又は、マグネシウムニオブ酸ジルコニウムチタン酸鉛(Pb(Zr,Ti)(Mg,Nb)O)等が好適に用いられる。また、チタン酸鉛やジルコニウム酸鉛にニオブ(Nb)を適宜添加することにより、圧電特性に優れた膜を得ることができる。
【0025】
圧電体薄膜43は、X線回折広角法により測定した100面配向度が40%以上70%以下である。そして、110面配向度は10%以下、111面配向度が残部である。
【0026】
圧電体薄膜43の厚みは、製造工程でクラックが発生しない程度に抑え、一方、十分な変位特性を呈する程度に厚くする必要があり、例えば1500nmとする。
【0027】
上部電極44は、下部電極42と対になる電極であり、好適には、PtまたはIrにより構成される。上部電極44の厚みは、好適には50nm程度である。
【0028】
図4は、本発明のインクジェット式記録ヘッドの主要部の構造を示す斜視図一部断面図である。
【0029】
図4に示すように、インクジェット式記録へッドは、ノズル板10、圧力室基板20、振動板30および圧電体素子40から構成される。
【0030】
圧力室基板20は、圧力室(キャビティ)21、側壁22、リザーバ23および供給口24を備えている。圧力室21は、シリコン等の基板をエッチングすることにより、インクなどを吐出するために貯蔵する空間として形成されたものである。側壁22は、圧力室21を仕切るよう形成されている。リザーバ23は、インクを共通して各圧力室21に充たすための流路となっている。供給口24は、リザーバ23から各圧力室21へインクを導入可能に形成されている。
【0031】
ノズル板10は、圧力室基板20に設けられた圧力室21の各々に対応する位置にそのノズル11が配置されるよう、圧力室基板20の一方の面に貼り合わせられている。
【0032】
振動板30は、上述したように酸化膜31とZrO膜32とを積層して形成されたものである。本発明の圧電体素子40は、当該振動板30の上に圧電アクチュエータとして設けられている。各圧力室21に対応する振動板30上の位置には、それぞれ図1に示す層構造を備えた圧電体素子40が設けられている。振動板30には、インクタンク口35が設けられて、図示しないインクタンクに貯蔵されているインクを圧力室基板20内部に供給可能になっている。
【0033】
ノズル板10および振動板30が設けられた圧力室基板20は、さらに図示しない筐体に収められてインクジェット式記録ヘッドを構成している。
【0034】
上記構成において、圧電体素子40の下部電極42と上部電極44との間に電圧が印加されて圧電体素子40が歪むとその歪みに対応して振動板30が変形する。その変形により圧力室21内のインクに圧力が加えられ、ノズル11からインクの液滴が吐出するようになっている。
【0035】
図5に本実施形態のプリンタ100の構造を説明する斜視図を示す。図5に示すように、プリンタ100は、プリンタ本体2に、印字手段である本発明のインクジェット式記録ヘッド1、トレイ3、排出口4、給紙機構6、制御回路8および操作パネル9等が設けられている。
【0036】
トレイ3は、印字前の用紙5を給紙機構6に供給可能に構成されている。制御回路8は、操作パネル9からの制御または外部から供給される印字情報に基いて、用紙5の搬送を給紙機構6に行わせる給紙信号Sdや印字をインクジェット式記録ヘッド1に行わせる印字信号Shを出力するようになっている。給紙機構6は、用紙5を取り込むローラ601と602およびそれらを駆動するモータ600等で構成され、給紙信号Sdに基いて用紙5を本体2内に取り込むことが可能になっている。インクジェット式記録ヘッド1は、給紙機構6により供給された用紙5の上を横切って移動可能に構成され、制御回路8から印字信号Shが供給されると、圧電体素子40が変形することによりインクが吐出され用紙5上に印字することが可能になっている。排出口4は、印字が終了した用紙5を排出可能な出口となっている。
【0037】
(実施形態2)
図2は、本発明の第2の実施形態におけるインクジェット式記録ヘッドの圧電体素子部分を拡大した層構造断面図である。
【0038】
本実施形態では、下部電極42は、下部電極42の厚さに対して30%以上50%以下の厚さであって、Ptを含む第二層(最下層)426と、Irを含む第一層(最上層)427とから構成されている点が、上記実施形態1と異なっている。
【0039】
(実施形態3)
図3は、本発明の第3の実施形態におけるインクジェット式記録ヘッドの圧電体素子部分を拡大した層構造断面図である。
【0040】
本実施形態では、下部電極42は、Irを含む第二層(最下層)428と、下部電極42の厚さに対して20%以上40%以下の厚さであって、Ptを含む第一層(最上層)429とから構成されている点が、上記実施形態1と異なっている。
【0041】
(製造方法)
次に、本発明の圧電体素子の製造方法を説明する。図6及び図7は、本発明の圧電体素子及びインクジェット式記録ヘッドの製造方法を示す断面模式図である。
【0042】
酸化膜形成工程(S1)
この工程は、酸素或いは水蒸気を含む酸化性雰囲気中で高温処理し、酸化珪素(SiO)からなる酸化膜31を形成する工程である。この工程には通常用いる熱酸化法の他、CVD法を使用することもできる。
【0043】
ZrO 膜を形成する工程(S2)
圧力室基板20上の酸化膜31の上に、ZrO膜32を形成する工程である。このZrO膜32は、スパッタ法または真空蒸着法等によりZrの層を形成したものを酸素雰囲気中で高温処理して得られる。
【0044】
下部電極を形成する工程(S3)
実施形態1に係る下部電極にあっては、ZrO膜32上に、Irを含む第三層423を形成する工程と、該第三層上に、下部電極42の厚さに対して30%以上50%以下の厚さであって、Ptを含む第二層424を形成する工程と、該第二層上にIrを含む第一層425を形成する工程とからなる。
【0045】
実施形態2に係る下部電極にあっては、ZrO膜32上に、下部電極42の厚さに対して30%以上50%以下の厚さであって、Ptを含む第二層426を形成する工程と、該第二層上に、Irを含む第一層424を形成する工程とからなる。
【0046】
実施形態3に係る下部電極にあっては、ZrO膜32上に、Irを含む第二層428を形成する工程と、該第二層上に、下部電極42の厚さに対して20%以上40%以下の厚さであって、Ptを含む第一層429を形成する工程とからなる。
【0047】
各層423〜429は、それぞれIrまたはPtをZrO膜32上に、スパッタ法等で付着させて形成する。なお、下部電極42の形成に先立ち、チタン又はクロムからなる密着層(図示せず)をスパッタ法又は真空蒸着法により形成しても良い。
【0048】
Ti核(層)を形成する工程
この工程は、スパッタ法等により、下部電極42上にチタン結晶(図示せず)を島状に形成する工程である。Ti核(層)を形成するのは、チタン結晶を核としてPZTを成長させることにより、結晶成長が下部電極側から起こり、緻密で柱状の結晶が得られるからである。
【0049】
圧電体前駆体膜を形成する工程(S4)
この工程は、ゾル・ゲル法により、圧電体前駆体膜43’を形成する工程である。
【0050】
まず、有機金属アルコキシド溶液からなるゾルをスピンコート等の塗布法によりTi核上に塗布する。次いで、一定温度で一定時間乾燥させ、溶媒を蒸発させる。乾燥後、さらに大気雰囲気下において所定の高温で一定時間脱脂し、金属に配位している有機の配位子を熱分解させ、金属酸化物とする。この塗布、乾燥、脱脂の各工程を所定回数、例えば4回以上繰り返して4層以上の圧電体前駆体膜を積層する。これらの乾燥と脱脂処理により、溶液中の金属アルコキシドと酢酸塩とは配位子の熱分解を経て金属、酸素、金属のネットワークを形成する。
【0051】
焼成工程(S5)
圧電体前駆体膜43’の形成後、焼成して、圧電体前駆体膜を結晶化させる工程である。この焼成により、圧電体前駆体膜43’は、アモルファス状態の前駆体からペロブスカイト結晶構造が形成され、電気機械変換作用を示す薄膜に変化し、X線回折広角法により測定した100面配向度が40%以上70%以下の圧電体薄膜となる。
【0052】
上部電極形成工程(S6)
最後に、圧電体薄膜43上に、電子ビーム蒸着法またはスパッタ法により上部電極44を形成する。
【0053】
以上の工程で得られた、圧電性素子40を、使用箇所に適した形状にエッチングして整形し上下電極間に電圧を印加可能に製造すれば、本発明の圧電体素子として動作させることが可能である。
【0054】
得られた圧電性素子40を、インクジェット式記録ヘッドに適合するようにエッチングして、圧電体素子としての形状に成形する工程について、図7に基いて、以下に説明する。
【0055】
圧電体素子成形工程(S7)
まず、圧電体素子40を、各圧力室21に適合させた形状にマスクし、その周囲をエッチングする。具体的には、まずスピンナー法、スプレー法等の方法を用いて均一な厚さのレジスト材料を上部電極上に塗布する。次いで、マスクを圧電体素子の形状に形成してから露光・現像して、レジストパターンを上部電極44上に形成する。これに通常用いるイオンミリングまたはドライエッチング法等を適用して、上部電極44、圧電体薄膜43、下部電極42をエッチング除去し、各圧電体素子40を成形する。
【0056】
圧力室形成工程(S8)
次に、圧電体素子40が形成された圧力室基板20の他方の面に、異方性エッチングまたは平行平板型反応性イオンエッチング等の活性気体を用いた異方性エッチングを施し、圧力室21を形成する。エッチングされずに残された部分が側壁22になる。
【0057】
ノズル板貼り合わせ工程(S9)
最後に、エッチング後の圧力室基板20にノズル板10を接着剤で貼り合わせる。貼り合わせのときに各ノズル11が圧力室21各々の空間に配置されるよう位置合わせする。ノズル板10が貼り合わせられた圧力室基板20を図示しない筐体に取り付け、インクジェット式記録ヘッド1を完成させる。
【0058】
(実施例)
上記実施形態1の製造方法による圧電体素子を、下部電極全体の厚さに対するPt層の厚さの比率を種々変えて幾つか製造するとともに、比較例として、上記実施形態で示した比率以外の比率によっても圧電体素子を幾つか製造した。
【0059】
図8に、その結果得られた圧電体素子について、100面配向度と圧電定数d31との関係を測定した図を示す。特に圧電定数d31は、高周波(14kHz、インクジェットヘッドを用いて測定)および低周波(DC駆動、カンチレバーを用いて測定)の両者において測定している。図8において、100面配向度が小さいときは、111面配向度が大きいことを示している。
【0060】
図8に示されるように、低周波駆動では111面配向度が高いほど圧電乗数d31が高いが、インクジェットヘッドに使用されるような高周波駆動では、100面配向度が40%以上70%以下のときに、好適な圧電特性が得られることがわかる。また、このような配向度を示す圧電体素子が製造されたのは、下部電極全体の厚さに対するPt層の厚さが30〜50%の場合であった。
【0061】
なお、圧電定数d31の測定は、電圧印加時の変位から求めた。また、本願にいう「100面配向度」とは、X線回折広角法においてCuKα線を用いたときのXYZ面に対応するピーク(2θ)の回折強度をI(XYZ)としたとき、I(100)のI(100)とI(110)とI(111)との和に対する比率を意味する。
【0062】
(その他の変形例)
本発明は、上記実施形態によらず種々に変形して適応することが可能である。例えば、本発明で製造した圧電体素子は上記インクジェット式記録ヘッドの圧電体素子のみならず、不揮発性半導体記憶装置、薄膜コンデンサ、パイロ電気検出器、センサ、表面弾性波光学導波管、光学記憶装置、空間光変調器、ダイオードレーザ用周波数二倍器等のような強誘電体装置、誘電体装置、パイロ電気装置、圧電装置、および電気光学装置の製造に適応することができる。
【0063】
【発明の効果】
本発明によれば、圧電体薄膜の100面配向度を安定して再現性良く得ることができる。ひいては、圧電体薄膜の100面配向度と111面配向度との比率を再現性良く得ることができる。これにより、高周波および低周波のいずれにおいても安定した高い圧電特性を備えた圧電体素子およびこれを用いたインクジェト式記録ヘッド、プリンタ並びに圧電体素子の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態1の圧電体素子の断面図
【図2】実施形態2の圧電体素子の断面図
【図3】実施形態3の圧電体素子の断面図
【図4】インクジェット式記録ヘッドの主要部の構造を示す斜視図一部断面図
【図5】本発明のインクジェット式記録ヘッドを使用したプリンタの構造を示す斜視図
【図6】本発明のインクジェット式記録ヘッドの製造方法を示す断面模式図
【図7】本発明のインクジェット式記録ヘッドの製造方法を示す断面模式図
【図8】100面配向度と圧電定数d31との関係を示す図
【図9】100面配向度とTi核の厚さとの関係を示す図
【符号の説明】
20 圧力室基板
30 振動板
31 酸化膜
32 ZrO
40 圧電体素子
42 下部電極
423 第三層(Ir)
424 第二層(Pt)
425 第一層(Ir)
426 第二層(Pt)
427 第一層(Ir)
428 第二層(Ir)
429 第一層(Pt)
43 圧電体薄膜
44 上部電極
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a piezoelectric element having an electromechanical conversion function, and particularly to a piezoelectric element, an ink jet recording head, a printer, and a piezoelectric element that can obtain excellent piezoelectric characteristics when used in an ink jet recording head. It relates to a manufacturing method.
[0002]
[Prior art]
The ink jet recording head uses a piezoelectric element as a driving source for ink ejection of a printer. This piezoelectric element generally includes a piezoelectric thin film and an upper electrode and a lower electrode which are arranged to sandwich the piezoelectric thin film.
[0003]
2. Description of the Related Art Conventionally, piezoelectric elements having improved characteristics by defining the crystal structure of a thin film made of lead zirconate titanate (PZT) or forming a Ti nucleus on a lower electrode have been developed. For example, JP-A-10-81016 discloses a PZT thin film having a rhombohedral crystal structure and a predetermined degree of orientation. Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-335676 discloses a piezoelectric element in which a titanium nucleus is formed on an Ir lower electrode.
[0004]
However, the conventional piezoelectric element has a problem that it is difficult to stably obtain a predetermined degree of orientation of the piezoelectric thin film with good reproducibility. With such a piezoelectric element, it is difficult to obtain stable and high piezoelectric characteristics, and this is a factor that makes it difficult to obtain sufficient printing performance of an ink jet recording head or a printer.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a piezoelectric element having stable and high piezoelectric characteristics by solving the above problems and obtaining a predetermined orientation degree of a piezoelectric thin film with good reproducibility and an ink jet using the same. An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a recording head, a printer, and a piezoelectric element.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
A piezoelectric element according to an embodiment of the present invention includes a piezoelectric element including: a lower electrode formed on a ZrO 2 film; a piezoelectric film formed on the lower electrode; and an upper electrode formed on the piezoelectric film. An element, wherein the piezoelectric film has a degree of 100-plane orientation measured by an X-ray diffraction wide angle method of 40% or more and 70% or less.
[0007]
It is preferable that the degree of orientation in the 110 plane is 10% or less, and the degree of orientation in the 111 plane is the remainder.
[0008]
In particular, the lower electrode is
(1) At least a first layer containing Ir and located on the uppermost layer, and a second layer containing Pt and located on the next layer, and the thickness of the second layer is smaller than the thickness of the entire lower electrode. A Ti layer having a thickness of 4 nm to 6 nm is formed on the lower electrode, and a piezoelectric film is formed on the Ti layer. Also,
(1) -1 It may include a third layer that is the next layer of the second layer and is located at the lowermost layer of the lower electrode and contains Ir.
{Circle around (1)} Among the lower electrodes, the second layer containing Pt may be a lowermost layer.
[0009]
Further, the lower electrode includes:
(2) At least a first layer containing Pt located on the uppermost layer and a second layer containing Ir located on the next layer, and the thickness of the first layer is smaller than the thickness of the entire lower electrode. 20% or more and 40% or less, a Ti core layer having a thickness of 4 nm or more and 6 nm or less is formed on the lower electrode, and a piezoelectric film is formed on the Ti layer. Also,
{Circle around (2)}-1 Among the lower electrodes, the second layer containing Ir may be the lowermost layer.
[0010]
Further, the present invention is an ink jet recording head, wherein the above-described piezoelectric element is provided as a piezoelectric actuator on a diaphragm which is an installation surface.
[0011]
Further, the present invention is a printer comprising the ink jet recording head as a printing unit.
[0012]
Further, the present invention provides a step of forming a ZrO 2 film on a substrate, a step of forming a lower electrode on the ZrO 2 film, and a step of forming a Ti nucleus layer having a thickness of 4 nm or more and 6 nm or less on the lower electrode. Forming, a step of forming a piezoelectric precursor film on the Ti layer, and a firing step, a method for manufacturing a piezoelectric element,
{Circle around (1)} The lower electrode includes at least a first layer located on the uppermost layer and containing Ir, and a second layer located on the next layer and containing Pt, and the thickness of the second layer is the entire lower electrode. Forming the lower electrode, comprising: forming the second layer including Pt; and forming the first layer including Ir on the second layer. And at least a step of forming, or,
{Circle around (2)} The lower electrode includes at least a first layer containing Pt located on the uppermost layer, and a second layer containing Ir located on the next layer, and the thickness of the first layer is the entire lower electrode. 20% or more and 40% or less with respect to the thickness of the first layer. The step of forming the lower electrode includes the step of forming the second layer containing Ir and the step of forming the first layer containing Pt on the second layer. At least a step of forming
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(Explanation of principle)
FIG. 9 shows a lower electrode laminated on a ZrO 2 film in the order of Ir layer / Pt layer / Ir layer, a Ti nucleus, and a piezoelectric precursor film formed and crystallized. The figure which measured the relationship between the degree of 100 plane orientation of a piezoelectric thin film and the thickness of Ti nucleus about an element is shown. In FIG. 9, the symbol (A) indicates a case where the thickness of the lower electrode second layer including Pt is about 10% of the entire thickness of the lower electrode. In this case, when the thickness of the Ti nucleus is 4 nm or more and 6 nm or less, the degree of 100-plane orientation can be increased to about 90%. However, when trying to adjust the degree of 100-plane orientation to a value different from this, the fluctuation of the degree of 100-plane orientation with respect to the change in the thickness of the Ti nucleus is too large, and a desired degree of 100-plane orientation can be stably obtained with good reproducibility. I can't.
[0014]
On the other hand, the symbol (a) in FIG. 9 indicates a case where the ratio of the thickness of the second layer of the lower electrode including Pt to the thickness of the entire lower electrode is increased from the case (a). In this case, under the influence of Pt, the degree of orientation of the 111 plane of the piezoelectric thin film increases, the degree of orientation of the 100 plane becomes lower than in the case of (A), and the thickness of the Ti nucleus is 4 nm or more and 6 nm or less. , 100 plane orientation degree shows a stable value.
[0015]
As described above, by controlling the thickness of the Ti nucleus to 4 to 6 nm and adjusting the ratio of the thickness of the Pt layer to the total thickness of the lower electrode, the degree of 100 plane orientation (100 plane orientation and 111 plane orientation) is obtained. Ratio with the degree) can be adjusted to a desired ratio with good reproducibility.
[0016]
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0017]
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a sectional view of the layer structure in which the piezoelectric element portion of the ink jet recording head according to the present embodiment is enlarged.
[0018]
As shown in FIG. 1, the piezoelectric element 40 is configured by sequentially laminating a ZrO 2 film 32, a lower electrode 42, a piezoelectric thin film 43, and an upper electrode 44 on an oxide film 31.
[0019]
Oxide film 31 is formed on pressure chamber substrate 20 made of, for example, single-crystal silicon having a thickness of 220 μm. Preferably, a film made of silicon oxide (SiO 2 ) is formed to a thickness of 1.0 μm.
[0020]
The ZrO 2 film 32 is a layer having elasticity, and constitutes the diaphragm 30 integrally with the oxide film 31. Since the ZrO 2 film 32 has a function of giving elasticity, it preferably has a thickness of 200 nm or more and 800 nm or less.
[0021]
Between the ZrO 2 film 32 and the lower electrode 42, an adhesion layer (not shown) made of metal, preferably titanium or chromium, for adhering both layers may be provided. The adhesion layer is formed to improve the adhesion to the installation surface of the piezoelectric element, and may not be formed if the adhesion can be ensured. In the case where an adhesion layer is provided, the thickness is preferably 10 nm or more to ensure the minimum adhesion.
[0022]
The lower electrode 42 includes a third layer 423 located at the lowermost layer and containing Ir, a second layer 424 having a thickness of 30% or more and 50% or less of the thickness of the lower electrode 42 and containing Pt, And a first layer 425 containing Ir and located on the uppermost layer. The overall thickness of the lower electrode 42 is not particularly limited, and is, for example, 100 nm. When the thickness of the adhesion layer before firing is d0, the thickness of the third layer 423 is d1, the thickness of the second layer is d2, the thickness of the first layer is d3, and the thickness of the entire lower electrode after firing is dT. ,
dT = 3.6 × d0 + 2.4 × d1 + 0.8 × d2 + 2.3 × d3
Is preferably satisfied.
[0023]
A Ti nucleus layer (not shown) is formed on the lower electrode 42. The Ti nucleus has a thickness of 4 nm or more and 6 nm or less.
[0024]
The piezoelectric thin film 43 is a ferroelectric material composed of ordinary piezoelectric ceramic crystals, and is preferably a ferroelectric piezoelectric material such as lead zirconate titanate (PZT) or a niobium oxide or an oxide thereof. It is formed by adding a metal oxide such as nickel or magnesium oxide. The composition of the piezoelectric thin film 43 is appropriately selected in consideration of the characteristics, application, and the like of the piezoelectric element. Specifically, lead titanate (PbTiO 3 ), lead zirconate titanate (Pb (Zr, Ti) O 3 ), lead zirconate (PbZrO 3 ), lanthanum lead titanate ((Pb, La), TiO 3 ), Lanthanum lead zirconate titanate ((Pb, La) (Zr, Ti) O 3 ), or lead zirconium titanate magnesium niobate (Pb (Zr, Ti) (Mg, Nb) O 3 ) is preferred. Used. In addition, a film having excellent piezoelectric characteristics can be obtained by appropriately adding niobium (Nb) to lead titanate or lead zirconate.
[0025]
The degree of 100-plane orientation of the piezoelectric thin film 43 measured by the X-ray diffraction wide-angle method is 40% or more and 70% or less. The degree of orientation in the 110 plane is 10% or less, and the degree of orientation in the 111 plane is the remainder.
[0026]
The thickness of the piezoelectric thin film 43 needs to be suppressed to a level that does not cause cracks in the manufacturing process, and on the other hand, must be large enough to exhibit sufficient displacement characteristics, for example, 1500 nm.
[0027]
The upper electrode 44 is an electrode paired with the lower electrode 42, and is preferably made of Pt or Ir. The thickness of the upper electrode 44 is preferably about 50 nm.
[0028]
FIG. 4 is a perspective partial cross-sectional view showing a structure of a main part of the ink jet recording head of the present invention.
[0029]
As shown in FIG. 4, the ink jet recording head includes a nozzle plate 10, a pressure chamber substrate 20, a vibration plate 30, and a piezoelectric element 40.
[0030]
The pressure chamber substrate 20 includes a pressure chamber (cavity) 21, a side wall 22, a reservoir 23, and a supply port 24. The pressure chamber 21 is formed as a space for storing ink or the like by discharging a substrate such as silicon by etching. The side wall 22 is formed to partition the pressure chamber 21. The reservoir 23 is a flow path for filling the pressure chambers 21 with ink in common. The supply port 24 is formed so that ink can be introduced from the reservoir 23 into each of the pressure chambers 21.
[0031]
The nozzle plate 10 is bonded to one surface of the pressure chamber substrate 20 such that the nozzles 11 are arranged at positions corresponding to the respective pressure chambers 21 provided on the pressure chamber substrate 20.
[0032]
The vibration plate 30 is formed by laminating the oxide film 31 and the ZrO 2 film 32 as described above. The piezoelectric element 40 of the present invention is provided on the diaphragm 30 as a piezoelectric actuator. A piezoelectric element 40 having the layer structure shown in FIG. 1 is provided at a position on the vibration plate 30 corresponding to each pressure chamber 21. The vibration plate 30 is provided with an ink tank port 35 so that ink stored in an ink tank (not shown) can be supplied into the pressure chamber substrate 20.
[0033]
The pressure chamber substrate 20 provided with the nozzle plate 10 and the vibration plate 30 is further housed in a casing (not shown) to form an ink jet recording head.
[0034]
In the above configuration, when a voltage is applied between the lower electrode 42 and the upper electrode 44 of the piezoelectric element 40 and the piezoelectric element 40 is distorted, the diaphragm 30 is deformed in response to the distortion. Due to the deformation, pressure is applied to the ink in the pressure chamber 21, and ink droplets are ejected from the nozzle 11.
[0035]
FIG. 5 is a perspective view illustrating the structure of the printer 100 according to the present embodiment. As shown in FIG. 5, in the printer 100, an ink jet recording head 1, a tray 3, a discharge port 4, a paper feed mechanism 6, a control circuit 8, an operation panel 9, and the like of the present invention, which are printing means, are provided in a printer main body 2. Is provided.
[0036]
The tray 3 is configured so that the paper 5 before printing can be supplied to the paper feed mechanism 6. The control circuit 8 causes the paper feed mechanism 6 to convey the paper 5 and prints the ink jet recording head 1 based on control from the operation panel 9 or print information supplied from the outside. The print signal Sh is output. The paper feed mechanism 6 includes rollers 601 and 602 that take in the paper 5, a motor 600 that drives them, and the like, and can take in the paper 5 into the main body 2 based on a paper feed signal Sd. The ink jet recording head 1 is configured to be able to move across the paper 5 supplied by the paper feeding mechanism 6, and when a print signal Sh is supplied from the control circuit 8, the piezoelectric element 40 is deformed. The ink is ejected and printing can be performed on the paper 5. The discharge port 4 is an outlet from which the printed paper 5 can be discharged.
[0037]
(Embodiment 2)
FIG. 2 is an enlarged sectional view of a layer structure of a piezoelectric element portion of an ink jet recording head according to a second embodiment of the present invention.
[0038]
In the present embodiment, the lower electrode 42 has a thickness of 30% or more and 50% or less with respect to the thickness of the lower electrode 42, and includes a second layer (lowest layer) 426 containing Pt and a first layer 426 containing Ir. The second embodiment differs from the first embodiment in that the second embodiment includes a layer (uppermost layer) 427.
[0039]
(Embodiment 3)
FIG. 3 is a sectional view of a layer structure in which a piezoelectric element portion of an ink jet recording head according to a third embodiment of the present invention is enlarged.
[0040]
In the present embodiment, the lower electrode 42 has a second layer (lowermost layer) 428 containing Ir and a first layer containing Pt having a thickness of 20% or more and 40% or less with respect to the thickness of the lower electrode 42. The second embodiment differs from the first embodiment in that the second embodiment includes a layer (uppermost layer) 429.
[0041]
(Production method)
Next, a method for manufacturing the piezoelectric element of the present invention will be described. 6 and 7 are schematic sectional views illustrating a method for manufacturing the piezoelectric element and the ink jet recording head of the present invention.
[0042]
Oxide film forming step (S1)
In this step, high-temperature treatment is performed in an oxidizing atmosphere containing oxygen or water vapor to form an oxide film 31 made of silicon oxide (SiO 2 ). In this step, a CVD method can be used in addition to a commonly used thermal oxidation method.
[0043]
Step of forming ZrO 2 film (S2)
In this step, a ZrO 2 film 32 is formed on the oxide film 31 on the pressure chamber substrate 20. The ZrO 2 film 32 is obtained by subjecting a Zr layer formed by a sputtering method or a vacuum evaporation method to a high temperature treatment in an oxygen atmosphere.
[0044]
Step of forming lower electrode (S3)
In the lower electrode according to the first embodiment, the step of forming the third layer 423 containing Ir on the ZrO 2 film 32 and the step of forming 30% on the third layer with respect to the thickness of the lower electrode 42 The method includes a step of forming a second layer 424 having a thickness of 50% or less and containing Pt, and a step of forming a first layer 425 containing Ir on the second layer.
[0045]
In the lower electrode according to the second embodiment, a second layer 426 including Pt, having a thickness of 30% or more and 50% or less with respect to the thickness of the lower electrode 42, is formed on the ZrO 2 film 32. And forming a first layer 424 containing Ir on the second layer.
[0046]
In the lower electrode according to the third embodiment, a step of forming a second layer 428 containing Ir on the ZrO 2 film 32 and a step of forming 20% on the second layer with respect to the thickness of the lower electrode 42 Forming a first layer 429 having a thickness of not less than 40% and containing Pt.
[0047]
Each of the layers 423 to 429 is formed by depositing Ir or Pt on the ZrO 2 film 32 by a sputtering method or the like. Prior to the formation of the lower electrode 42, an adhesion layer (not shown) made of titanium or chromium may be formed by a sputtering method or a vacuum evaporation method.
[0048]
Step of forming Ti nucleus (layer) This step is a step of forming a titanium crystal (not shown) in an island shape on the lower electrode 42 by a sputtering method or the like. The Ti nucleus (layer) is formed because, by growing PZT with a titanium crystal as a nucleus, crystal growth occurs from the lower electrode side, and a dense columnar crystal is obtained.
[0049]
Step of Forming Piezoelectric Precursor Film (S4)
This step is a step of forming the piezoelectric precursor film 43 'by the sol-gel method.
[0050]
First, a sol composed of an organic metal alkoxide solution is applied onto a Ti nucleus by an application method such as spin coating. Next, drying is performed at a constant temperature for a predetermined time, and the solvent is evaporated. After drying, degreasing is further performed at a predetermined high temperature in an air atmosphere for a certain period of time, and an organic ligand coordinated to the metal is thermally decomposed to obtain a metal oxide. These steps of coating, drying and degreasing are repeated a predetermined number of times, for example, four times or more, and four or more piezoelectric precursor films are laminated. By these drying and degreasing treatments, the metal alkoxide and the acetate in the solution form a metal, oxygen and metal network through thermal decomposition of the ligand.
[0051]
Firing step (S5)
In this step, the piezoelectric precursor film 43 'is formed and then fired to crystallize the piezoelectric precursor film. By this baking, the piezoelectric precursor film 43 ′ has a perovskite crystal structure formed from the precursor in an amorphous state, and changes to a thin film exhibiting an electromechanical conversion effect. It becomes a piezoelectric thin film of 40% or more and 70% or less.
[0052]
Upper electrode forming step (S6)
Finally, an upper electrode 44 is formed on the piezoelectric thin film 43 by an electron beam evaporation method or a sputtering method.
[0053]
If the piezoelectric element 40 obtained in the above steps is etched and shaped into a shape suitable for the place of use and manufactured so that a voltage can be applied between the upper and lower electrodes, the piezoelectric element 40 can be operated as the piezoelectric element of the present invention. It is possible.
[0054]
The process of etching the obtained piezoelectric element 40 so as to be compatible with the ink jet recording head and forming it into a shape as a piezoelectric element will be described below with reference to FIG.
[0055]
Piezoelectric element forming step (S7)
First, the piezoelectric element 40 is masked into a shape adapted to each pressure chamber 21, and the periphery thereof is etched. Specifically, first, a resist material having a uniform thickness is applied on the upper electrode using a method such as a spinner method or a spray method. Next, a mask is formed in the shape of the piezoelectric element, and then exposed and developed to form a resist pattern on the upper electrode 44. The upper electrode 44, the piezoelectric thin film 43, and the lower electrode 42 are removed by etching by applying ion milling or dry etching method or the like which is generally used, and each piezoelectric element 40 is formed.
[0056]
Pressure chamber forming step (S8)
Next, the other surface of the pressure chamber substrate 20 on which the piezoelectric element 40 is formed is subjected to anisotropic etching using an active gas such as anisotropic etching or parallel plate type reactive ion etching. To form The portion left without being etched becomes the side wall 22.
[0057]
Nozzle plate bonding process (S9)
Finally, the nozzle plate 10 is attached to the etched pressure chamber substrate 20 with an adhesive. At the time of bonding, the nozzles 11 are aligned so as to be arranged in the respective spaces of the pressure chambers 21. The pressure chamber substrate 20 to which the nozzle plate 10 is attached is attached to a housing (not shown), and the ink jet recording head 1 is completed.
[0058]
(Example)
Some piezoelectric elements according to the manufacturing method of the first embodiment are manufactured by variously changing the ratio of the thickness of the Pt layer to the total thickness of the lower electrode, and as a comparative example, a ratio other than that shown in the above embodiment is used. Some piezoelectric elements were also manufactured depending on the ratio.
[0059]
FIG. 8 is a graph showing the relationship between the degree of 100-plane orientation and the piezoelectric constant d31 of the resultant piezoelectric element. In particular, the piezoelectric constant d31 is measured at both a high frequency (14 kHz, measured using an inkjet head) and a low frequency (DC drive, measured using a cantilever). In FIG. 8, when the degree of orientation in the 100 plane is small, it indicates that the degree of orientation in the 111 plane is large.
[0060]
As shown in FIG. 8, the piezoelectric multiplier d31 increases as the 111-plane orientation increases in low-frequency driving, but the 100-plane orientation increases from 40% to 70% in high-frequency driving such as used in an inkjet head. At times, it can be seen that suitable piezoelectric characteristics can be obtained. The piezoelectric element having such a degree of orientation was manufactured when the thickness of the Pt layer was 30 to 50% of the total thickness of the lower electrode.
[0061]
The measurement of the piezoelectric constant d31 was obtained from the displacement at the time of applying a voltage. In addition, the “degree of 100-plane orientation” referred to in the present application means that when the diffraction intensity of the peak (2θ) corresponding to the XYZ plane when CuKα rays are used in the X-ray diffraction wide-angle method is I (XYZ), I (XYZ) 100) to the sum of I (100), I (110) and I (111).
[0062]
(Other modifications)
The present invention can be applied in various modifications without depending on the above embodiment. For example, the piezoelectric element manufactured by the present invention is not limited to the piezoelectric element of the above-mentioned ink jet recording head, but also includes a nonvolatile semiconductor memory device, a thin film capacitor, a pyroelectric detector, a sensor, a surface acoustic wave optical waveguide, and an optical memory. It can be applied to the manufacture of ferroelectric devices, such as devices, spatial light modulators, frequency doublers for diode lasers, dielectric devices, pyroelectric devices, piezoelectric devices, and electro-optical devices.
[0063]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the 100-plane orientation degree of a piezoelectric thin film can be obtained stably with good reproducibility. As a result, it is possible to obtain the ratio between the degree of 100-plane orientation and the degree of 111-plane orientation of the piezoelectric thin film with good reproducibility. Accordingly, it is possible to provide a piezoelectric element having stable and high piezoelectric characteristics at both high frequency and low frequency, and an ink jet recording head, a printer and a method of manufacturing the piezoelectric element using the same.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a piezoelectric element according to a first embodiment. FIG. 2 is a cross-sectional view of a piezoelectric element according to a second embodiment. FIG. 3 is a cross-sectional view of a piezoelectric element according to a third embodiment. FIG. 5 is a perspective view showing the structure of a main part of the printer. FIG. 5 is a perspective view showing the structure of a printer using the ink jet recording head of the present invention. FIG. 6 shows the method of manufacturing the ink jet recording head of the present invention. FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a method of manufacturing the ink jet recording head of the present invention. FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the degree of 100 plane orientation and the piezoelectric constant d31. Diagram showing the relationship with the thickness of the nucleus
Reference Signs List 20 pressure chamber substrate 30 diaphragm 31 oxide film 32 ZrO 2 film 40 piezoelectric element 42 lower electrode 423 third layer (Ir)
424 Second layer (Pt)
425 First layer (Ir)
426 Second layer (Pt)
427 First layer (Ir)
428 Second layer (Ir)
429 First layer (Pt)
43 piezoelectric thin film 44 upper electrode

Claims (11)

ZrO膜上に形成された下部電極と、該下部電極上に形成されたTi層と、該Ti層上に形成された圧電体膜と、該圧電体膜上に形成された上部電極とを備えた圧電体素子であって、
前記圧電体膜は、X線回折広角法により測定した100面配向度が40%以上70%以下であることを特徴とする圧電体素子。
A lower electrode formed on the ZrO 2 film, a Ti layer formed on the lower electrode, a piezoelectric film formed on the Ti layer, and an upper electrode formed on the piezoelectric film. A piezoelectric element comprising:
A piezoelectric element, wherein the piezoelectric film has a degree of 100 plane orientation measured by an X-ray diffraction wide angle method of 40% or more and 70% or less.
請求項1に記載の圧電体素子であって、
前記圧電体膜は、X線回折広角法により測定した110面配向度が10%以下、111面配向度が残部であることを特徴とする圧電体素子。
The piezoelectric element according to claim 1,
The piezoelectric element is characterized in that the piezoelectric film has a 110-plane orientation measured by an X-ray diffraction wide-angle method of 10% or less and a 111-plane orientation remaining.
請求項1に記載の圧電体素子であって、
前記下部電極は、最上層に位置しIrを含む第一層と、次層に位置しPtを含む第二層とを少なくとも備え、かつ、該第二層の厚さが下部電極全体の厚さに対して30%以上50%以下であり、
前記下部電極上に厚さ4nm以上6nm以下のTi層を形成し、該Ti層上に圧電体膜を形成したことを特徴とする圧電体素子。
The piezoelectric element according to claim 1,
The lower electrode includes at least a first layer located on the uppermost layer and containing Ir, and a second layer located on the next layer and containing Pt, and the thickness of the second layer is the thickness of the entire lower electrode. 30% or more and 50% or less,
A piezoelectric element, wherein a Ti layer having a thickness of 4 nm or more and 6 nm or less is formed on the lower electrode, and a piezoelectric film is formed on the Ti layer.
請求項3に記載の圧電体素子であって、
前記下部電極は、前記第二層の次層であって前記下部電極の最下層に位置し且つIrを含む第三層を備えたことを特徴とする圧電体素子。
The piezoelectric element according to claim 3, wherein
The piezoelectric element according to claim 1, wherein the lower electrode includes a third layer that is located next to the second layer and is the lowermost layer of the lower electrode and contains Ir.
請求項3に記載の圧電体素子であって、
前記下部電極のうち、Ptを含む前記第二層が最下層であることを特徴とする圧電体素子。
The piezoelectric element according to claim 3, wherein
The piezoelectric element, wherein the second layer containing Pt is the lowermost layer among the lower electrodes.
請求項1に記載の圧電体素子であって、
前記下部電極は、最上層に位置しPtを含む第一層と、次層に位置しIrを含む第二層とを少なくとも備え、かつ、該第一層の厚さが下部電極全体の厚さに対して20%以上40%以下であり、
前記下部電極上に厚さ4nm以上6nm以下のTi層を形成し、該Ti層上に圧電体膜を形成したことを特徴とする圧電体素子。
The piezoelectric element according to claim 1,
The lower electrode includes at least a first layer containing Pt located on the uppermost layer and a second layer containing Ir on the next layer, and the thickness of the first layer is the thickness of the entire lower electrode. 20% or more and 40% or less,
A piezoelectric element, wherein a Ti layer having a thickness of 4 nm or more and 6 nm or less is formed on the lower electrode, and a piezoelectric film is formed on the Ti layer.
請求項6に記載の圧電体素子であって、
前記下部電極のうち、Irを含む前記第二層が最下層であることを特徴とする圧電体素子。
The piezoelectric element according to claim 6,
The piezoelectric element, wherein the second layer containing Ir is the lowermost layer among the lower electrodes.
請求項1ないし請求項7のいずれかに記載の圧電体素子が、該圧電体素子の設置面である振動板上に圧電アクチュエータとして設けられていることを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。8. An ink jet recording head, wherein the piezoelectric element according to claim 1 is provided as a piezoelectric actuator on a vibration plate on which the piezoelectric element is mounted. 請求項8に記載のインクジェット式記録ヘッドを印字手段として備えていることを特徴とするプリンタ。A printer comprising the ink jet recording head according to claim 8 as printing means. 基板上に、ZrO膜を形成する工程と、
該ZrO膜上に下部電極を形成する工程と、
該下部電極上に厚さ4nm以上6nm以下のTi層を形成する工程と、
該Ti層上に圧電体前駆体膜を形成する工程と、
焼成工程と、を備える圧電体素子の製造方法であって、
前記下部電極は、最上層に位置しIrを含む第一層と、次層に位置しPtを含む第二層とを少なくとも備え、かつ、該第二層の厚さが下部電極全体の厚さに対して30%以上50%以下であり、
前記下部電極を形成する工程は、
Ptを含む前記第二層を形成する工程と、
該第二層上にIrを含む前記第一層を形成する工程とを少なくとも備える、ことを特徴とする圧電体素子の製造方法。
Forming a ZrO 2 film on the substrate;
Forming a lower electrode on the ZrO 2 film;
Forming a Ti layer having a thickness of 4 nm or more and 6 nm or less on the lower electrode;
Forming a piezoelectric precursor film on the Ti layer;
And a firing step, comprising:
The lower electrode includes at least a first layer located on the uppermost layer and containing Ir, and a second layer located on the next layer and containing Pt, and the thickness of the second layer is the thickness of the entire lower electrode. 30% or more and 50% or less,
The step of forming the lower electrode,
Forming the second layer containing Pt;
Forming the first layer containing Ir on the second layer.
基板上に、ZrO膜を形成する工程と、
該ZrO膜上に下部電極を形成する工程と、
該下部電極上に厚さ4nm以上6nm以下のTi層を形成する工程と、
該Ti層上に圧電体前駆体膜を形成する工程と、
焼成工程と、を備える圧電体素子の製造方法であって、
前記下部電極は、最上層に位置しPtを含む第一層と、次層に位置しIrを含む第二層とを少なくとも備え、かつ、該第一層の厚さが下部電極全体の厚さに対して20%以上40%以下であり、
前記下部電極を形成する工程は、
Irを含む前記第二層を形成する工程と、
該第二層上にPtを含む前記第一層を形成する工程とを少なくとも備える、ことを特徴とする圧電体素子の製造方法。
Forming a ZrO 2 film on the substrate;
Forming a lower electrode on the ZrO 2 film;
Forming a Ti layer having a thickness of 4 nm or more and 6 nm or less on the lower electrode;
Forming a piezoelectric precursor film on the Ti layer;
And a firing step, comprising:
The lower electrode includes at least a first layer containing Pt located on the uppermost layer and a second layer containing Ir on the next layer, and the thickness of the first layer is the thickness of the entire lower electrode. 20% or more and 40% or less,
The step of forming the lower electrode,
Forming the second layer containing Ir;
Forming the first layer containing Pt on the second layer.
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