JP6558526B2 - 圧電素子及び圧電素子応用デバイス並びに圧電素子の製造方法 - Google Patents
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Description
(K X ,Na 1−X )NbO 3 ・・・ (1)
かかる態様では、所定のシード層により、圧電体層が(110)面に優先配向し、印加電圧に対する変位の線形性が優れ、変位特性の向上した圧電素子となる。
ここで、前記圧電体層の(110)面に由来するX線の回折ピーク位置(2θ)が、31.6°以上32.5°以下であることが好ましい。これによれば、印加電圧に対する変
位の線形性がより優れ、変位特性がより向上した圧電素子となる。
ここで、式(1)において、xは0より大きく0.94以下であることが好ましい。これによれば、印加電圧に対する変位の線形性がより優れ、変位特性がより向上した圧電素子となる。
また、前記圧電体層は、50nm以上2000nm以下の厚さを有することが好ましい。これによれば、圧電体層に引っ張り応力が付与されているので、より確実に(110)面の回折ピーク2θが所定範囲に入ったものとなる。
また、前記シード層は、50nm以下の厚さを有することが好ましい。これによればシード層の格子定数と第一層目の圧電体膜の格子定数との差異は大きくなり、シード層と第一層目の圧電体膜との間では応力が緩和される。
上記課題を解決する本発明の他の態様は、上記の何れか一つに記載の圧電素子を具備することを特徴とする圧電素子応用デバイスにある。
かかる態様によれば、シード層により圧電体層が(110)面に優先配向し、印加電圧に対する変位の線形性がより優れ、変位特性がより向上した圧電素子を具備する圧電素子応用デバイスを提供できる。
上記課題を解決する本発明の他の態様は、基板上に形成される第1電極と、前記第1電極上に形成され、下記式(1)で表されるABO 3 型ペロブスカイト構造の複合酸化物を含む圧電体層と、前記圧電体層上に形成された第2電極と、を具備する圧電素子の製造方法において、前記第1電極上に、Kを含む金属錯体及びNbを含む金属錯体を含む前駆体溶液を塗布し、乾燥、脱脂及び焼成することにより、K及びNbを含んだABO 3 型ペロブスカイト構造の複合酸化物を含むシード層を形成し、前記シード層上に、Naを含む金属錯体、Kを含む金属錯体及びNbを含む金属錯体を含む前駆体溶液を塗布し、乾燥、脱脂及び焼成することにより、前記圧電体層を形成して(110)面に優先配向させることを特徴とする圧電素子の製造方法にある。
(K X ,Na 1−X )NbO 3 ・・・ (1)
かかる態様によれば、所定のシード層により、圧電体層が(110)面に優先配向し、印加電圧に対する変位の線形性が優れ、変位特性の向上した圧電素子を製造することができる。
本発明に関連する別の態様は、基板上に形成される第1電極と、前記第1電極上に形成され、下記式(1)で表されるABO3型ペロブスカイト構造の複合酸化物を含む圧電体層と、前記圧電体層上に形成された第2電極と、を具備する圧電素子であって、前記第1電極と前記圧電体層の間に、K及びNbを含んだABO3型ペロブスカイト構造の複合酸化物を含むシード層を具備し、前記圧電体層は、(110)面に優先配向した多結晶からなることを特徴とする圧電素子にある。
(KX,Na1−X)NbO3 ・・・ (1)
かかる態様では、所定のシード層により、圧電体層が(110)面に優先配向し、印加電圧に対する変位の線形性が優れ、変位特性の向上した圧電素子となる。
かかる態様によれば、シード層により圧電体層が(110)面に優先配向し、印加電圧に対する変位の線形性がより優れ、変位特性がより向上した圧電素子を具備する圧電素子応用デバイスを提供できる。
(KX,Na1−X)NbO3 ・・・ (1)
かかる態様によれば、所定のシード層により、圧電体層が(110)面に優先配向し、印加電圧に対する変位の線形性が優れ、変位特性の向上した圧電素子を製造することができる。
図1は、液体噴射装置の一例である、インクジェット式記録装置(記録装置)の概略構成を示している。
このような駆動回路120が、本実施形態に係る制御手段として機能する。
(KX,Na1−X)NbO3 ・・・ (2)
(KaX,Naa(1−X))NbO3 ・・・ (3)
(実施例1〜4)
6inchシリコン基板の表面を熱酸化することで、基板上に二酸化シリコン膜からなる弾性膜51を形成した。次に、弾性膜51上にジルコニウム膜をスパッタし、このジルコニウム膜を熱酸化することで酸化ジルコニウム層52を形成した。さらに、酸化ジルコニウム層上にチタン膜をスパッタして、厚さ20nmの密着層56を作製した。さらに、密着層56上に白金をスパッタして、厚さ200nmの第1電極60を形成した。
次いで、以下の手順で、シード層65に圧電体層70を形成した。まず、酢酸カリウムのn−オクタン溶液、酢酸ナトリウムのn−オクタン溶液、及びペンタエトキシニオブのn−オクタン溶液を混合して、前駆体溶液を調製した。下記式(4)におけるxの値が0.01(実施例1)、0.5(実施例2)、0.7(実施例3)、0.9(実施例4)の組成となるよう、4種類の前駆体溶液を準備した。
(KxNa1−x)NbO3 (x=0.01、0.5、0.7、0.9)・・・(4)
実施例1(x=0.01)、実施例2(x=0.5)、実施例3(x=0.7)、実施例4(x=0.9)について、圧電体層70のX線回折パターンの(110)面ピーク付近の測定結果を図6に示す。また、(110)面の回折ピーク位置(2θ)とxとの関係を示すグラフを図7に示す。
上記式(4)におけるxの値がx=0.94となるように調整した前駆体溶液を用いた以外は、実施例1〜4と同じ手順で、圧電素子を作製した。
シード層65を設けなかった以外は実施例2と同様の手順で、比較例の圧電素子を作製した。
以上、本発明の一実施形態を説明した。しかし、本発明の基本的構成は上記の態様に限定されない。
Claims (7)
- 基板上に形成される第1電極と、
前記第1電極上に形成され、下記式(1)で表されるABO3型ペロブスカイト構造の複合酸化物を含む圧電体層と、
前記圧電体層上に形成された第2電極と、を具備する圧電素子であって、
前記第1電極と前記圧電体層の間に、K及びNbを含んだABO3型ペロブスカイト構造であり且つ前記圧電体層を形成する複合酸化物とは異なる複合酸化物を含み、K及びNbのモル濃度が前記圧電体層より高いシード層を具備し、
前記圧電体層は、複数の圧電体膜を積層したものであり、(110)面に優先配向した多結晶からなる
ことを特徴とする圧電素子。
(KX,Na1−X)NbO3 ・・・ (1) - 前記圧電体層の(110)面に由来するX線の回折ピーク位置(2θ)が、31.6°以上32.5°以下であること
を特徴とする請求項1に記載の圧電素子。 - 式(1)において、xは0より大きく0.94以下であること
を特徴とする請求項1又は2に記載の圧電素子。 - 前記圧電体層は、50nm以上2000nm以下の厚さを有すること
を特徴とする請求項1〜3の何れか一項に記載の圧電素子。 - 前記シード層は、50nm以下の厚さを有すること
を特徴とする請求項1〜4の何れか一項に記載の圧電素子。 - 請求項1〜5の何れか一項に記載の圧電素子を具備すること
を特徴とする圧電素子応用デバイス。 - 基板上に形成される第1電極と、前記第1電極上に形成され、下記式(1)で表されるABO3型ペロブスカイト構造の複合酸化物を含む圧電体層と、前記圧電体層上に形成された第2電極と、を具備する圧電素子の製造方法において、
前記第1電極上に、Kを含む金属錯体及びNbを含む金属錯体を含む前駆体溶液を塗布し、乾燥、脱脂及び焼成することにより、K及びNbを含んだABO3型ペロブスカイト構造の複合酸化物を含むシード層を形成し、
前記シード層上に、Naを含む金属錯体、Kを含む金属錯体及びNbを含む金属錯体を含む前駆体溶液を塗布し、乾燥、脱脂及び焼成することにより、前記圧電体層を形成して(110)面に優先配向させることを特徴とする圧電素子の製造方法。
(KX,Na1−X)NbO3 ・・・ (1)
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