JP6610856B2 - 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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(KX,Na1−X)NbO3 ・・・ (1)
かかる態様では、KNNの(001)面の回折ピーク2θが、残留応力が0の場合より高い、22.51°以上22.95°以下としているので、印加電圧に対する変位の線形性が優れた圧電素子となる。
ここで、式(1)において、xは0より大きく0.91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たものとなる。
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、KNNの(100)面の回折ピーク2θが、残留応力が0の場合より高い、22.51°以上22.95°以下としているので、印加電圧に対する変位の線形性が優れ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、前記圧電体層として、湿式法により、膜厚方向に結晶格子が縮む引っ張り応力が付与され、複数層からなり、前記第1電極にもっとも近い層の膜厚が10nm以上50nm以下であり、(100)面に優先配向した多結晶からなり、50nm以上2000nm以下の厚さを有し、かつ、(100)面に由来するX線の回折ピーク位置(2θ)が、22.51°以上22.95°以下である圧電体層を成膜することを特徴とする圧電素子の製造方法にある。
(KX,Na1−X)NbO3 ・・・ (1)
かかる態様によれば、KNNの(100)面の回折ピーク2θが、残留応力が0の場合より高い、22.51°以上22.95°以下の圧電体層としているので、印加電圧に対する変位の線形性が優れ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、前記圧電体層は、(100)面に優先配向した多結晶からなり、50nm以上2000nm以下の厚さを有し、かつ、前記圧電体層の(100)面に由来するX線の回折ピーク位置(2θ)が、22.51°以上22.95°以下であることを特徴とする圧電素子にある。尚、本明細書において、X線回折ピークを観測する際に使用する線源は、CuKα(波長λ=1.54A)である。
(KX,Na1−X)NbO3 ・・・ (1)
かかる態様によれば、KNNの(100)面の回折ピーク2θが、残留応力が0の場合より高い、22.51°以上22.95°以下としているので、印加電圧に対する変位の線形性が優れ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、KNNの(100)面の回折ピーク2θが、残留応力が0の場合より高い、22.51°以上22.95°以下の圧電体層としているので、印加電圧に対する変位の線形性が優れ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、密着層上に白金をスパッタし、所定形状にパターニングすることで厚さ200nmの第1電極60を形成した。
(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(100)面ピーク付近の測定結果を図6に示す。実施例2(x=0.5)について、圧電体層70のX線回折パターンの(100)面ピーク付近の測定結果を図7に示す。また、(100)面の回折ピーク位置(2θ)とxとの関係を示すグラフを図8に示す。
上記式(4)におけるxの値が0.91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。
実施例2の圧電素子から第2電極80及び圧電体層70を剥離して内部応力を開放したものを、比較例とした。
比較例について、X線回折パターンの(100)面ピーク付近の測定結果を図9に示す。この結果より、(100)面の回折ピーク位置(2θ)は、実施例2では、22.68°(図7参照)であったが、比較例では22.50°であった。
実施例2と同様、上記式(4)におけるxの値が0.5となるように調整した前駆体溶液を用い、焼成工程を700℃から600℃に変更した以外は、実施例2と同じ手順で、実施例6の圧電素子を製造した。また、同様に上記式(4)におけるxの値が0.5となるように調整した前駆体溶液を用い、焼成工程を700℃から750℃に変更した以外は、実施例2と同じ手順で、実施例7の圧電素子を製造した。実施例6及び7について、圧電体層70のX線回折パターンの(100)面ピーク付近の測定を行ったところ、600℃で焼成した実施例6の圧電体層70の(100)面の回折ピーク位置(2θ)は22.58°であり、750℃で焼成した実施例7の圧電体層70の(100)面の回折ピーク位置(2θ)は22.73°であった。700℃で焼成した実施例2の圧電体層70の(100)面の回折ピーク位置(2θ)は、先に述べたとおり22.68°であった(図7参照)。これらの実施例から、焼成温度によって圧電体層70の(100)面の回折ピーク位置(2θ)を制御できることがわかる。
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 (4)
- 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、
前記圧電体層は、
湿式法により作製されたものであり、膜厚方向に結晶格子が縮む引っ張り応力が付与されており、
複数層からなり、前記第1電極にもっとも近い層の膜厚が10nm以上50nm以下であり、
(100)面に優先配向した多結晶からなり、50nm以上2000nm以下の厚さを有し、かつ、
前記圧電体層の(100)面に由来するX線の回折ピーク位置(2θ)が、22.51°以上22.95°以下である
ことを特徴とする圧電素子。
(KX,Na1−X)NbO3 ・・・ (1) - 式(1)において、xは0より大きく0.91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。
- 請求項1又は2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、
前記圧電体層として、
湿式法により、膜厚方向に結晶格子が縮む引っ張り応力が付与され、
複数層からなり、前記第1電極にもっとも近い層の膜厚が10nm以上50nm以下であり、
(100)面に優先配向した多結晶からなり、50nm以上2000nm以下の厚さを有し、かつ、(100)面に由来するX線の回折ピーク位置(2θ)が、22.51°以上22.95°以下である圧電体層を成膜する
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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