JP6597957B2 - 圧電素子、及び圧電素子応用デバイス - Google Patents
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Description
かかる態様では、ドメインの動きを積極的に利用でき、また、低い温度域で比誘電率が高くなるため、圧電特性の向上した圧電素子となる。
ここで、前記圧電体層は、θ−2θ測定によるX線回折パターンにおいて、(200)面に由来するピークと(002)面に由来するピークとを有することが好ましい。これによれば、θ−2θ測定によるX線回折パターンにおいて、(200)面に由来するピークと(002)面に由来するピークとを有することで、擬立方晶ではなく、正方晶又は斜方晶となり、圧電特性が向上し、変位が大きくなる。
また、前記カリウム、ナトリウム、及びニオブの総和の金属モル数が、前記圧電体層内の金属モル数の80%を超えていることが好ましい。これによれば、KNNに由来する特性が顕著となる。
さらに、本発明の他の態様は、上記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。
かかる態様では、リーク電流の抑制、及び圧電特性の向上の少なくとも一方を実現した圧電素子応用デバイスを提供できる。
本発明に関連する別の態様は、第1電極と、前記第1電極上に溶液法によって形成され、カリウムと、ナトリウムと、ニオブと、を含む擬立方晶以外の結晶構造を有するペロブスカイト型構造の複合酸化物からなる圧電体層と、前記圧電体層上に設けられた第2電極と、を備えた圧電素子であって、前記圧電体層は、比誘電率の温度変化をみたとき、キュリー温度よりも低い温度で変化点を有することを特徴とする圧電素子にある。
図1は本発明の実施形態に係る圧電素子応用デバイスである記録ヘッドを備えた液体噴射装置の一例であるインクジェット式記録装置である。図示するように、インクジェット式記録装置Iにおいて、複数のインクジェット式記録ヘッドを有するインクジェット式記録ヘッドユニット(ヘッドユニット)IIが、インク供給手段を構成するカートリッジ2A及び2Bが着脱可能に設けられている。ヘッドユニットIIを搭載したキャリッジ3は、装置本体4に取り付けられたキャリッジ軸5に軸方向移動自在に設けられており、例えば各々ブラックインク組成物及びカラーインク組成物を吐出するものとされている。
(0.1≦X≦0.9)
(0.1≦x≦0.9,好ましくは0.3≦x≦0.7,より好ましくは0.35≦x≦0.55)
(実施例)
基板10となるシリコン基板の表面を熱酸化することで、シリコン基板上に二酸化シリコンからなる弾性膜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リング法によって成膜し、ジルコニウム膜を熱酸化することで酸化ジルコニウムからなる絶縁体膜52を形成した。次に、絶縁体膜52上にチタンをスパッタリング法によって成膜し、熱酸化することにより酸化チタンからなる密着層56を形成した。そして、密着層56上に白金をスパッタリング法によって成膜した後、所定形状にパターニングすることで厚さ50nmの第1電極60を形成した。
まず、2−エチルヘキサン酸カリウム、2−エチルヘキサン酸ナトリウム、2−エチルヘキサン酸ニオブ、2−エチルヘキサン酸マンガンからなる溶液を準備し、これを用いて以下の組成となるように前駆体溶液を調合した。
インピーダンスアナライザーを用いて、ホットプレートで加熱しながら室温から300℃までの比誘電率と温度との関係を測定した。この結果を図6に示す。図6(a)は、測定結果を示すグラフである。
図6(a)のグラフにおいて、隣り合う2点の傾きをそれぞれ求め、各点の前後の傾きを比較して、前後で傾きが明らかに異なる点があるかどうかを判断する。
図6(a)の場合、200−220℃の点間の傾きΔ200−220℃が約2であり、それよりも低温側の2点間の傾きである約3と、それよりも高温側の2点間の傾きである約1と明らかに異なる。これから200℃と220℃の間に比誘電率の変化点があることが推測できる。
何れにしても、実施例の圧電体層70には、比誘電率の変化点が200℃近傍にあることが明らかとなった。
実施例について、室温(25℃)で、θ−2θ測定によるX線回折パターンの測定を行った。その結果を図7に示す。また、図7の42°〜50°付近を拡大したものを図8に示す。
以上、本発明の圧電材料や圧電素子、この圧電素子が搭載される液体噴射ヘッド及び液体噴射装置の一実施形態を説明したが、本発明の基本的構成は上記のものに限定されるものではない。例えば、上記の実施形態1では、流路形成基板10としてシリコン基板を例示したが、これに限定されず、例えば、SOI基板、ガラス等の材料を用いるようにしてもよい。
Claims (4)
- 第1電極と、
前記第1電極上に溶液法によって形成され、カリウムと、ナトリウムと、ニオブと、マンガンとからなる擬立方晶以外の結晶構造を有するペロブスカイト型構造の複合酸化物からなる圧電体層と、
前記圧電体層上に設けられた第2電極と、
を備えた圧電素子であって、
前記圧電体層は、比誘電率の温度変化をみたとき、キュリー温度よりも低い温度で変化点を有し、
前記変化点前の温度変化を近似した直線の傾きは、前記変化点後の温度変化を近似した直線の傾きに比べて大きく、前記変化点前の温度変化を近似した直線の傾き、および前記変化点後の温度変化を近似した直線の傾きは正であることを特徴とする圧電素子。 - 前記圧電体層は、θ−2θ測定によるX線回折パターンにおいて、(200)面に由来するピークと(002)面に由来するピークとを有することを特徴とする請求項1記載の圧電素子。
- 前記カリウム、ナトリウム、及びニオブの総和の金属モル数が、前記圧電体層内の金属モル数の80%を超えていることを特徴とする請求項1又は2記載の圧電素子。
- 請求項1〜3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。
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