JP6652736B2 - 圧電素子、及び圧電素子応用デバイス - Google Patents
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Description
よって、圧電特性の向上を実現したKNN薄膜が求められている。
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し、前記(200)面に由来するピークと、前記(002)面に由来するピークとが、0.68°以上離れていることを特徴とする圧電素子にある。また、より確実に擬立方晶ではない結晶となり、圧電特性がより確実に向上する。
かかる態様では、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で、擬立方晶ではなく、正方晶又は斜方晶となり、結晶の歪みが大きく、相転移に伴う格子の変化が大きくなり、圧電特性が向上し、変位が大きくなる。
ここで、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、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圧電素子にある。
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。
図1は本発明の実施形態に係る圧電素子応用デバイスの一例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)
で、圧電素子300の応力破壊が生じ難く、信頼性が高い。
(実施例)
流路形成基板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て密着層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。
焼成時における昇温レートを23℃/secとした以外は、上述した実施例1と同様の組成及び工程によって比較例の圧電素子を形成した。
実施例の圧電素子と比較例の圧電素子において、±50Vの電圧を印加して、電流(I)と電圧(V)との関係を評価した。測定は、ヒューレットパッカード社製「4140B」を用い、測定時の保持時間を2秒として大気下で行った。この結果を図6に示す。
実施例の圧電素子と比較例の圧電素子とにおいて、東陽テクニカ社製「FCE−1A」で、φ=500μmの電極パターンを使用し、室温(25℃)で周波数1kHzの三角波を印加して、分極量(P)と電圧(V)との関係を求めた。実施例の圧電素子のヒステリシス曲線を図7に、比較例の圧電素子のヒステリシス曲線を図8にそれぞれ示す。
実施例、比較例について、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9に示す。また、図9の44°〜47°付近を拡大したものを図10に、さらに、図9の44°〜47°付近における実施例のプロファイルを縦軸方向にも拡大したものを図11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 (3)
- 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、を含む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、
前記圧電体層の厚さは、50nm以上2000nm以下であり、
前記圧電体層は、130〜250℃で乾燥し300〜450℃で脱脂された後、350〜700℃までの昇温レートが30〜350℃/secで焼成された圧電体膜を複数有し、
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し、
前記(200)面に由来するピークと、前記(002)面に由来するピークとが、0.68°以上離れていることを特徴とする圧電素子。 - 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。
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