JP6964511B2 - Piezoelectric laminate, manufacturing method of piezoelectric laminate and piezoelectric element - Google Patents
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Description
本発明は、圧電積層体、圧電積層体の製造方法および圧電素子に関する。 The present invention relates to a piezoelectric laminate, a method for manufacturing a piezoelectric laminate, and a piezoelectric element.
圧電体は、センサやアクチュエータ等の機能性電子部品に広く利用されている。圧電体の材料としては、鉛系材料、特に、組成式Pb(Zr1−xTix)O3で表されるPZT系の強誘電体が広く用いられている。PZT系の圧電体は、鉛を60〜70wt%程度含有しており、公害防止の面等から好ましくない。現在、様々な鉛非含有の圧電材料が研究されているが、その中に、組成式(K1−xNax)NbO3で表されるペロブスカイト構造のアルカリニオブ酸化物(ニオブ酸カリウムナトリウム、以下、KNNともいう)がある(例えば特許文献1,2参照)。KNNは、比較的良好な圧電特性を示し、鉛非含有の圧電材料の有力候補として期待されている。また、近年、より高い圧電定数を有する圧電体が強く求められるようになっている。
Piezoelectric bodies are widely used in functional electronic components such as sensors and actuators. As the material of the piezoelectric body, lead-based materials, in particular, ferroelectric PZT system represented by a composition formula Pb (Zr 1-x Ti x ) O 3 has been widely used. The PZT-based piezoelectric material contains about 60 to 70 wt% of lead, which is not preferable from the viewpoint of pollution prevention. Currently, various lead-free piezoelectric materials are being studied, among which alkaline niobium oxides having a perovskite structure (sodium niobate, sodium niobate ) represented by the composition formula (K 1-x Na x ) NbO 3 are being studied. Hereinafter, there is also KNN (see, for example,
本発明の目的は、アルカリニオブ酸化物で形成された圧電膜であって、より高い圧電定数を有する圧電膜を備える圧電積層体およびその関連技術を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a piezoelectric laminate formed of an alkali niobium oxide, which comprises a piezoelectric film having a higher piezoelectric constant, and related techniques thereof.
本発明の一態様によれば、
基板と、前記基板上に製膜された圧電膜と、を備え、
前記圧電膜は、組成式(K1−xNax)NbO3(0<x<1)で表されるペロブスカイト構造のアルカリニオブ酸化物からなる単結晶のエピタキシャル膜である圧電積層体およびその関連技術が提供される。
According to one aspect of the invention
A substrate and a piezoelectric film formed on the substrate are provided.
The piezoelectric film is a piezoelectric laminate which is a single crystal epitaxial film composed of an alkali niobium oxide having a perovskite structure represented by the composition formula (K 1-x Na x ) NbO 3 (0 <x <1) and its relations. Technology is provided.
本発明によれば、アルカリニオブ酸化物で形成された圧電膜であって、より高い圧電定数を有する圧電膜を備える圧電積層体およびその関連技術を提供することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to provide a piezoelectric laminate formed of an alkali niobium oxide and having a piezoelectric film having a higher piezoelectric constant, and related techniques thereof.
<本発明の一実施形態>
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
<One Embodiment of the present invention>
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
(1)圧電積層体の構成
図1に示すように、本実施形態にかかる圧電膜を有する積層体(積層基板)10(以下、圧電積層体10とも称する)は、基板1と、基板1上に形成されたバッファ層7と、バッファ層7上に製膜された下部電極膜(第1電極膜)2と、下部電極膜2上に製膜された圧電膜(圧電薄膜)3と、圧電膜3上に製膜された上部電極膜(第2電極膜)4と、を備えている。
(1) Configuration of piezoelectric laminate As shown in FIG. 1, the laminate (laminated substrate) 10 having the piezoelectric film according to the present embodiment (hereinafter, also referred to as piezoelectric laminate 10) is on the
基板1としては、単結晶シリコン(Si)からなる基板を好適に用いることができる。また、基板1としては、単結晶チタン酸ストロンチウム(SrTiO3)、単結晶酸化マグネシウム(MgO)、単結晶蛍石(フッ化カルシウム、CaF2)からなる基板を用いることもできる。また、基板1としては、単結晶Siからなるシリコン層を有するSOI(Silicon On Insulator)基板を用いることもできる。また、基板1としては、熱酸化膜やCVD(Chemical Vapor Deposition)酸化膜等の表面酸化膜(SiO2膜)が形成された単結晶Si基板、すなわち、表面酸化膜を有するSi基板を用いることもできる。基板1は、例えば300〜1000μmの厚さを有する。
As the
バッファ層7は、例えばイットリウム(Y)の酸化物(Y2O3)で安定化されたジルコニア(組成式(ZrO2)1−x(Y2O3)x、略称:YSZ)を用いることにより形成することができる。バッファ層7の組成は、バッファ層7の結晶構造が立方晶(キュービック構造、キュービック相)となるような組成とすることが好ましい。例えば、上記組成式中の係数xが0.065≦x≦0.155の範囲内の大きさであることが好ましい。バッファ層7は例えば5〜300nm、好ましくは10〜200nmの厚さを有する。
For the
基板1上にバッファ層7を直接製膜することで、バッファ層7はエピタキシャル成長し、単結晶のエピタキシャル膜となる。基板1上にバッファ層7を設けることで、基板1(単結晶Si)とKNN膜3との間の格子定数の差を緩和できる。その結果、後述のように、下部電極膜2およびKNN膜3を単結晶のエピタキシャル膜とすることができる。
By forming the
バッファ層7は、PLD(Pulsed Laser Deposition)法やスパッタリング法等の手法を用いることにより形成することができる。これらの手法の中でも、PLD法によりバッファ層7を形成することが好ましく、これにより、基板1とバッファ層7との間の界面にアモルファスの酸化シリコン層(SiO2層)が形成されることを抑制することができる。その結果、バッファ層7の結晶性の乱れを抑制でき、基板1上にバッファ層7を容易にエピタキシャル成長させることができる。
The
基板1とバッファ層7との間には、これらの密着性を高めるため、例えば、チタン(Ti)、タンタル(Ta)、酸化チタン(TiO2)、ニッケル(Ni)等を主成分とする密着層6が設けられていてもよい。密着層6は、スパッタリング法、蒸着法等の手法を用いることにより形成することができる。密着層6は例えば1〜200nmの厚さを有する。密着層6を設ける場合、基板1に対してバッファードフッ酸(BHF)溶液を用いた清浄化処理を行うことが好ましい。
In order to enhance the adhesion between the
下部電極膜2は、例えば、白金(Pt)を用いることにより製膜することができる。バッファ層7上に下部電極膜2を直接製膜することで、下部電極膜2はエピタキシャル成長し、単結晶のエピタキシャル膜(以下、これをPt膜とも称する)となる。Pt膜を構成する結晶は、基板1の表面に対して(111)面方位に配向していることが好ましい。すなわち、Pt膜の表面(圧電膜3の下地となる面)は、Pt(111)面により構成されていることが好ましい。Pt膜は、スパッタリング法、蒸着法等の手法を用いて製膜することができる。下部電極膜2は、Pt以外に、金(Au)やルテニウム(Ru)やイリジウム(Ir)等の各種金属、これらを主成分とする合金、ルテニウム酸ストロンチウム(SrRuO3)やニッケル酸ランタン(LaNiO3)等の金属酸化物等を用いて製膜することもできる。例えばSrRuO3を用いて下部電極膜2を製膜する場合、SrRuO3膜は基板1の表面に対して(100)面方位に配向していることが好ましい。すなわち、SrRuO3膜の表面は、SrRuO3(100)面により構成されていることが好ましい。下部電極膜2は例えば100〜400nmの厚さを有する。
The
圧電膜3は、例えば、カリウム(K)、ナトリウム(Na)、ニオブ(Nb)を含み、組成式(K1−xNax)NbO3で表されるアルカリニオブ酸化物、すなわち、ニオブ酸カリウムナトリウム(KNN)を用いることにより製膜することができる。上述の組成式中の係数x[=Na/(K+Na)]は、0<x<1、好ましくは0.4≦x≦0.7の範囲内の大きさとする。下部電極膜2上に圧電膜3を直接製膜することで、圧電膜3は下部電極膜2上にエピタキシャル成長し、KNNの単結晶のエピタキシャル膜(以下、これをKNN膜3や単結晶のKNN膜3とも称する)となる。なお、従来の圧電積層体のように上述のバッファ層7を設けない場合、下部電極膜2上に成長するKNN膜は多結晶膜となる。KNNの結晶構造は、ペロブスカイト構造となる。KNN膜3は例えば0.5〜5μmの厚さを有する。
The piezoelectric film 3 contains, for example, potassium (K), sodium (Na), and niobium (Nb), and is an alkaline niobium oxide represented by the composition formula (K 1-x Na x ) NbO 3, that is, potassium niobate. A film can be formed by using sodium (KNN). The coefficient x [= Na / (K + Na)] in the above composition formula has a magnitude within the range of 0 <x <1, preferably 0.4 ≦ x ≦ 0.7. By forming the piezoelectric film 3 directly on the
KNN膜3を構成する結晶は、基板1の表面に対して(001)面方位に配向していることが好ましい。すなわち、KNN膜3の表面(上部電極膜4の下地となる面)は、KNN(001)面により構成されていることが好ましい。基板1の表面に対して(111)面方位に配向させたPt膜(下部電極膜2)上にKNN膜3を直接製膜することで、KNN膜3を構成する結晶を、基板1の表面に対して(001)面方位に配向させることが容易となる。
The crystals constituting the KNN film 3 are preferably oriented in the (001) plane orientation with respect to the surface of the
KNN膜3は、スパッタリング法、PLD法、ゾルゲル法等の手法を用いることにより製膜することができる。KNN膜3の組成比は、例えば、スパッタリング製膜時に用いるターゲット材の組成を制御することで調整可能である。ターゲット材は、例えば、K2CO3粉末、Na2CO3粉末、Nb2O5粉末等を混合させて焼成すること等により作製することができる。この場合、ターゲット材の組成は、K2CO3粉末、Na2CO3粉末、Nb2O5粉末等の混合比率を調整することで制御することができる。KNN膜3のスパッタリング製膜時の雰囲気ガスには、例えばアルゴン(Ar)ガスと酸素(O2)ガスとの混合ガス(Ar+O2混合ガス)を用いる。 The KNN film 3 can be formed by using a method such as a sputtering method, a PLD method, or a sol-gel method. The composition ratio of the KNN film 3 can be adjusted, for example, by controlling the composition of the target material used during sputtering film formation. The target material can be produced, for example, by mixing K 2 CO 3 powder, Na 2 CO 3 powder, Nb 2 O 5 powder and the like and firing them. In this case, the composition of the target material can be controlled by adjusting the mixing ratio of K 2 CO 3 powder, Na 2 CO 3 powder, Nb 2 O 5 powder and the like. As the atmosphere gas at the time of sputtering the KNN film 3, for example, a mixed gas (Ar + O 2 mixed gas) of an argon (Ar) gas and an oxygen (O 2) gas is used.
KNN膜3は、銅(Cu)、マンガン(Mn)、リチウム(Li)、タンタル(Ta)、アンチモン(Sb)等のK、Na、Nb以外の元素を、5at%以下の範囲内で含んでいてもよい。 The KNN film 3 contains elements other than K, Na, and Nb such as copper (Cu), manganese (Mn), lithium (Li), tantalum (Ta), and antimony (Sb) within a range of 5 at% or less. You may.
上部電極膜4は、例えば、Pt、Au、アルミニウム(Al)、Cu等の各種金属やこれらの合金を用いることにより製膜することができる。上部電極膜4は、スパッタリング法、蒸着法、メッキ法、金属ペースト法等の手法を用いることにより製膜することができる。上部電極膜4は、下部電極膜2のようにKNN膜3の結晶構造に大きな影響を与えるものではない。そのため、上部電極膜4の材料、結晶構造、製膜手法は特に限定されない。なお、KNN膜3と上部電極膜4との間には、これらの密着性を高めるため、例えば、Ti、Ta、TiO2、Ni等を主成分とする密着層が設けられていてもよい。上部電極膜4は、例えば100〜5000nmの厚さを有する。密着層を設ける場合には、密着層は例えば1〜200nmの厚さを有する。
The upper electrode film 4 can be formed by using, for example, various metals such as Pt, Au, aluminum (Al), and Cu, or alloys thereof. The upper electrode film 4 can be formed by using a method such as a sputtering method, a vapor deposition method, a plating method, or a metal paste method. The upper electrode film 4 does not have a great influence on the crystal structure of the KNN film 3 like the
(2)圧電デバイスの構成
図2に、本実施形態における圧電膜を有するデバイス30(以下、圧電デバイス30とも称する)の概略構成図を示す。圧電デバイス30は、上述の圧電積層体10を所定の形状に成形して得られる素子20(圧電膜を有する素子20、以下、圧電素子20とも称する)と、圧電素子20に接続される電圧印加部11aまたは電圧検出部11bと、を少なくとも備えている。電圧印加部11aとは、下部電極膜2と上部電極膜4との間に電圧を印加するための手段であり、電圧検出部11bとは、下部電極膜2と上部電極膜4との間に発生した電圧を検出するための手段である。電圧印加部11a、電圧検出部11bとしては、公知の手段を用いることができる。
(2) Configuration of Piezoelectric Device FIG. 2 shows a schematic configuration diagram of a
電圧印加部11aを、圧電素子20の下部電極膜2と上部電極膜4との間に接続することで、圧電デバイス30をアクチュエータとして機能させることができる。電圧印加部11aにより下部電極膜2と上部電極膜4との間に電圧を印加することで、KNN膜3を変形させることができる。この変形動作により、圧電デバイス30に接続された各種部材を作動させることができる。この場合、圧電デバイス30の用途としては、例えば、インクジェットプリンタ用のヘッド、スキャナ用のMEMSミラー、超音波発生装置用の振動子等が挙げられる。
By connecting the
電圧検出部11bを、圧電素子20の下部電極膜2と上部電極膜4との間に接続することで、圧電デバイス30をセンサとして機能させることができる。KNN膜3が何らかの物理量の変化に伴って変形すると、その変形によって下部電極膜2と上部電極膜4との間に電圧が発生する。この電圧を電圧検出部11bによって検出することで、KNN膜3に印加された物理量の大きさを測定することができる。この場合、圧電デバイス30の用途としては、例えば、角速度センサ、超音波センサ、圧カセンサ、加速度センサ等が挙げられる。
By connecting the
(3)圧電積層体、圧電素子、圧電デバイスの製造方法
続いて、上述の圧電積層体10の製造方法について説明する。まず、基板1のいずれかの主面上に、例えばPLD法を用いてバッファ層7を形成する。バッファ層7を形成する際の処理条件としては、下記の条件が例示される。その後、バッファ層7上に、例えばRFマグネトロンスパッタリング法を用いて下部電極膜2を製膜する。なお、いずれかの主面上にバッファ層7および下部電極膜2が予め設けられた基板1を用意してもよい。続いて、下部電極膜2上に、例えばRFマグネトロンスパッタリング法を用いてKNN膜3を製膜する。KNN膜3を製膜する際の処理条件としては、下記の条件が例示される。その後、KNN膜3上に、例えばRFマグネトロンスパッタリング法を用いて上部電極膜4を製膜する。これにより、圧電積層体10が得られる。そして、圧電積層体10をエッチング等により所定の形状に成形することで、圧電素子20が得られ、圧電素子20に電圧印加部11aまたは電圧検出部11bを接続することで、圧電デバイス30が得られる。
(3) Method for Manufacturing Piezoelectric Laminates, Piezoelectric Elements, and Piezoelectric Devices Next, the method for manufacturing the above-mentioned
(バッファ層形成時の処理条件の一例)
導入ガス:O2ガス
O2ガス雰囲気の圧力:7.3×10−2Pa
レーザ周波数:7Hz
LSCO層以外の上述の層を形成する際の基板温度:800℃
LSCO層を形成する際の基板温度:550℃
(Example of processing conditions when forming a buffer layer)
Introduced gas: O 2 gas O 2 gas Atmospheric pressure: 7.3 × 10 -2 Pa
Laser frequency: 7Hz
Substrate temperature when forming the above-mentioned layer other than the LSCO layer: 800 ° C.
Substrate temperature when forming the LSCO layer: 550 ° C
(下部電極膜および上部電極膜製膜時の処理条件の一例)
基板温度:300℃
放電パワー:1200W
導入ガス:Arガス
Arガス雰囲気の圧力:0.3Pa
製膜時間:5分
(Example of processing conditions for lower electrode film and upper electrode film formation)
Substrate temperature: 300 ° C
Discharge power: 1200W
Introduced gas: Ar gas Ar gas Atmospheric pressure: 0.3Pa
Film formation time: 5 minutes
(KNN膜製膜時の処理条件の一例)
基板温度:600℃
放電パワー:2200W
導入ガス:Ar+O2混合ガス
Ar+O2混合ガス雰囲気の圧力:0.3Pa
O2ガスに対するArガスの分圧(Ar/O2分圧比):25/1
製膜速度:1μm/hr
(Example of processing conditions for KNN film formation)
Substrate temperature: 600 ° C
Discharge power: 2200W
Introduced gas: Ar + O 2 mixed gas Ar + O 2 mixed gas Atmospheric pressure: 0.3 Pa
Partial pressure of Ar gas to O 2 gas (Ar / O 2 partial pressure ratio): 25/1
Film formation speed: 1 μm / hr
基板1とバッファ層7との間の密着層6やKNN膜3と上部電極膜4との間の密着層を設ける場合、密着層を形成する際の処理条件は、上述の下部電極膜や上部電極膜製膜時の処理条件と同一の条件とすることができる。
When the
(4)本実施形態により得られる効果
本実施形態によれば、以下に示す1つまたは複数の効果が得られる。
(4) Effects obtained by the present embodiment According to the present embodiment, one or more of the following effects can be obtained.
(a)KNN膜3を単結晶のエピタキシャル膜とすることで、多結晶のKNN膜よりも圧電特性を向上させることができる。例えば、KNN膜3の圧電定数の絶対値(例えば|d31|)を、多結晶のKNN膜よりも遥かに高くすることができる。これにより、圧電デバイス30をアクチュエータとして機能させる場合において、単結晶のKNN膜3を有する圧電デバイス30(本実施形態にかかる圧電デバイス30)と、多結晶のKNN膜を有する圧電デバイスと、にそれぞれ同一の電圧を印加した際、単結晶のKNN膜3の変形量の方が多結晶のKNN膜の変形量よりも大きくなる。すなわち、単結晶のKNN膜3と多結晶のKNN膜とを同じ量変形させる場合、単結晶のKNN膜3に印加する電圧は多結晶のKNN膜に印加する電圧よりも小さくてすむ。その結果、多結晶のKNN膜を有する圧電デバイスよりも、消費電力を低減することができる。
(A) By using the KNN film 3 as a single crystal epitaxial film, the piezoelectric characteristics can be improved as compared with the polycrystalline KNN film. For example, the absolute value of the piezoelectric constant of the KNN film 3 (for example, | d 31 |) can be made much higher than that of the polycrystalline KNN film. As a result, when the
(b)単結晶のKNN膜3は、多結晶のKNN膜のように複数の結晶粒子および結晶粒界を有さない。このため、本実施形態にかかる圧電デバイス30をセンサとして機能させた場合、KNN膜3中を伝搬する音波や弾性波等の波の減衰が多結晶のKNN膜を有する圧電デバイスよりも少なくなる。その結果、本実施形態にかかる圧電デバイス30は、従来の多結晶のKNN膜を有する圧電デバイスよりも高いセンサ特性(例えば測定応答性)を有することとなる。
(B) The single crystal KNN film 3 does not have a plurality of crystal particles and grain boundaries unlike the polycrystalline KNN film. Therefore, when the
(c)単結晶のKNN膜3は、多結晶のKNN膜のように複数の結晶粒子および結晶粒界を有さないことから、単結晶のKNN膜3を有する圧電積層体10を所定の形状に成形する際、結晶粒界の影響を受けることがない。このため、KNN膜3の加工を多結晶のKNN膜よりも高精度で行うことが容易となる。
(C) Since the single crystal KNN film 3 does not have a plurality of crystal particles and grain boundaries unlike the polycrystalline KNN film, the
(d)圧電膜がKNN膜3、すなわちアルカリニオブ酸化物で形成された鉛非含有の膜であることから、公害防止の観点からも好ましい。 (D) Since the piezoelectric film is a KNN film 3, that is, a lead-free film formed of an alkali niobium oxide, it is also preferable from the viewpoint of pollution prevention.
(5)変形例
本実施形態は上述の態様に限定されず、例えば以下のように変更することもできる。
(5) Modification Example This embodiment is not limited to the above-described embodiment, and can be modified as follows, for example.
(変形例1)
例えば、バッファ層7は、上述のYSZの他、Scの酸化物(Sc2O3)で安定化されたジルコニア(組成式(ZrO2)1−x(Sc2O3)x、略称:ScSZ)を用いることにより形成してもよい。本変形例では、上記組成式中の係数xを例えば0.085≦x≦0.095の範囲内の大きさとすることで、バッファ層7の結晶構造をキュービック相とすることができる。ScSZは、結晶構造がキュービック相となる組成範囲(上記組成式中の係数xの範囲)がYSZよりも狭いものの、YSZよりも良好な酸素イオン導電性を有する。このため、ScSZを用いてバッファ層7を基板1上に直接形成すると、基板1(Si)とバッファ層7(ScSZ)との間の界面から酸素(O)を脱離させることができ、基板1とバッファ層7との間の界面にアモルファスのSiO2層が形成されることを抑制できる。その結果、バッファ層7の結晶性の乱れを抑制でき、バッファ層7を基板1の面内で安定してエピタキシャル成長させることができる。また、ScSZを用いてバッファ層7を形成することにより、バッファ層7をPLD法ではなくスパッタリング法で形成した場合であっても、上述のSiO2層の形成を抑制することが可能となる。スパッタリング法は大口径化や量産性の点でPLD法よりも好ましい。本変形例によっても、下部電極膜2およびKNN膜3をエピタキシャル成長させることができ、上述の実施形態と同様の効果を得ることができる。
(Modification example 1)
For example, in the
(変形例2)
例えば、バッファ層7は、上述のYSZ、ScSZの他、イットリウム(Y)、スカンジウム(Sc)、イッテルビウム(Yb)、エルビウム(Er)、ジスプロシウム(Dy)、ガドリニウム(Gd)およびユウロピウム(Eu)からなる群より選択される1種または2種以上の希土類元素の酸化物で安定化されたジルコニアを用いて形成してもよい。すなわち、バッファ層7は、例えば、組成式(ZrO2)1−x(Ln2O3)x(例えば0.07≦x≦0.11)で表されるランタノイド(Ln)の酸化物(Ln2O3)で安定化されたジルコニアを用いることにより形成することができる。ランタノイドとは、Y、Sc、Yb、Er、Dy、GdおよびEuの総称である。また例えば、バッファ層7は、γ−アルミナ(γ−Al2O3)を用いることにより形成してもよい。本変形例によっても、下部電極膜2およびKNN膜3をエピタキシャル成長させることができ、上述の実施形態等と同様の効果を得ることができる。
(Modification 2)
For example, the
(変形例3)
また、図3(a)に例示するように、基板1として、表面の結晶が(100)面方位に配向したSi基板を用いる場合、バッファ層7は、上述のLnの酸化物(Ln2O3)で安定化されたジルコニアからなる層(以下、LnSZ層とも称する)7a、酸化セリウム(CeO2)からなる層7b、およびランタンストロンチウムコバルタイト(LaSrCoO3、略称:LSCO)からなる層7cを基板1の側からこの順に積層することにより形成してもよい。LnSZ層7a、CeO2層7b、LSCO層7cを構成する結晶はそれぞれ、基板1の表面に対して(100)面方位に配向していることが好ましい。このように複数の層を積層することによりバッファ層7を形成する場合、複数層の合計厚さが上述の実施形態に記載の範囲内の厚さとなることが好ましい。本変形例においてLnSZ層7aがYSZ層である場合、LSCO層7cの組成は、La0.5Sr0.5CoO3であることが好ましい。また、この場合の各層の厚さの一例として、YSZ層:20〜25nm、CeO2層:30nm、LSCO層:50nmがあげられる。本変形例によっても、下部電極膜2およびKNN膜3をエピタキシャル成長させることができ、上述の実施形態や変形例と同様の効果を得ることができる。
(Modification example 3)
Further, as illustrated in FIG. 3A, when a Si substrate in which the surface crystals are oriented in the (100) plane orientation is used as the
(変形例4)
また、図3(b)に例示するように、基板1として、表面の結晶が(111)面方位に配向したSi基板を用いる場合、バッファ層7は、CeO2からなる層7d、Ptからなる層7eおよびLaNiO3からなる層7fを基板1の側からこの順に積層することにより形成してもよい。CeO2層7d、Pt層7eを構成する結晶はそれぞれ、基板1の表面に対して(111)面方位に配向していることが好ましく、LaNiO3層7fを構成する結晶は、基板1の表面に対して(100)面方位に配向していることが好ましい。すなわち、本変形例では、LaNiO3層7fを配向性変換層としても機能させることが好ましい。本変形例におけるバッファ層7の厚さは、変形例3と同様にバッファ層7の合計厚さが上述の実施形態に記載の範囲内の厚さとなることが好ましい。本変形例によっても、下部電極膜2およびKNN膜3をエピタキシャル成長させることができ、上述の実施形態や変形例と同様の効果を得ることができる。
(Modification example 4)
Further, as illustrated in FIG. 3B, when a Si substrate in which the surface crystals are oriented in the (111) plane direction is used as the
(変形例5)
また例えば、上述の変形例3,4において、CeO2層7b,7dを、サマリウム(Sm)をドープしたセリア系酸化物、すなわちサマリウムドープトセリア(化学式:SmCeOx、略称SDC)を用いて形成した層、または、Gdをドープしたセリア系酸化物、すなわちガドリニウムドープトセリア(化学式:GdCeOx、略称:GDC)を用いて形成した層としてもよい。本変形例では、SmまたはGdのドープ量は例えば10mol%の濃度とすることができる。SDCの組成の一例としてSm0.1Ce0.9O1.95があげられ、GDCの組成の一例としてGd0.1Ce0.9O1.95があげられる。SDC、GDCは、ScSZと同様に良好な酸素イオン導電性を有している。このため、バッファ層7がSDC層またはGDC層を有することで、変形例1と同様に、SDC層またはGDC層と、この層に隣接する層と、の間の界面にアモルファスのSiO2層が形成されることを抑制することができる。本変形例によっても、上述の下部電極膜2およびKNN膜3をエピタキシャル成長させることができ、上述の実施形態や変形例と同様の効果を得ることができる。
(Modification 5)
Further, for example, in the above-mentioned modified examples 3 and 4, the CeO 2 layers 7b and 7d are formed by using a samarium (Sm) -doped ceria oxide, that is, a samarium-doped ceria (chemical formula: SmCeO x , abbreviated as SDC). The layer may be formed by using a Gd-doped ceria oxide, that is, a gadolinium-doped toceria (chemical formula: GdCeO x, abbreviated as GDC). In this modification, the doping amount of Sm or Gd can be, for example, a concentration of 10 mol%. An example of the composition of SDC is Sm 0.1 Ce 0.9 O 1.95 , and an example of the composition of GDC is Gd 0.1 Ce 0.9 O 1.95 . SDC and GDC have good oxygen ion conductivity like ScSZ. Therefore, since the buffer layer 7 has the SDC layer or the GDC layer, the amorphous SiO 2 layer is formed at the interface between the SDC layer or the GDC layer and the layer adjacent to the SDC layer or the layer adjacent to the SDC layer or the GDC layer as in the first modification. It can be suppressed from being formed. Also in this modification, the
<他の実施形態>
以上、本発明の実施形態を具体的に説明した。但し、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
<Other embodiments>
The embodiments of the present invention have been specifically described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist thereof.
例えば、上述の圧電デバイス30を、表面弾性波(SAW:Surface Acoustic Wave)フィルタ等のフィルタデバイスとして機能させてもよい。図4に、SAWデバイスとして機能させることが可能な圧電デバイス30Aの概略構成図を示す。図4に示すように、圧電デバイス30Aは、圧電積層体10Aを所定の形状に成形して得られる圧電素子20Aと、圧電素子20Aに接続される電圧印加部11aおよび電圧検出部11bと、を少なくとも備えている。
For example, the above-mentioned
圧電積層体10Aは、基板1と、基板1上に形成されたバッファ層7と、バッファ層7上に製膜された単結晶のKNN膜(圧電膜)3と、KNN膜3上に製膜された電極膜4と、を備えている。基板1とバッファ層7との間には、これらの密着性を高めるため、密着層6が設けられている。
The piezoelectric laminate 10A is formed on the
圧電素子20Aは、上部電極膜4を所定のパターンに成形したパターン電極を有している。圧電素子20Aは、入力側(電圧印加用)の正負一対のパターン電極4p1と、出力側(電圧検出用)の正負一対のパターン電極4p2と、を有している。パターン電極4p1,4p2は、それぞれ、例えば基部と、基部から延びて等間隔に配置された複数の電極指と、を有する櫛歯(くし型)電極(IDT:Inter Digital Transducer)として形成されている。
The
圧電デバイス30Aでは、電圧印加部11aをパターン電極4p1間に接続し、電圧検出部11bをパターン電極4p2間に接続している。電圧印加部11aによりパターン電極4p1間に電圧を印加することで、KNN膜3の表面にSAWが励起する。例えばパターン電極4p1の隣接する電極指間のピッチを調整することで、励起させるSAWの周波数を調整することができる。例えば、パターン電極4p1の上述のピッチが短くなるほどSAWの周波数は高くなり、上述のピッチが長くなるほどSAWの周波数は低くなる。電圧印加部11aにより励起され、KNN膜3を伝搬してパターン電極4p2に到達したSAWのうち、パターン電極4p2の隣接する電極指間のピッチ等に応じて定まる所定の周波数(周波数成分)を有するSAWにより、パターン電極4p2間に電圧が発生する。この電圧を電圧検出部11bによって検出することで、励起させたSAWのうち所定の周波数を有するSAWを抽出することができる。なお、ここでいう「所定の周波数」という用語は、所定の周波数だけでなく、中心周波数が所定の周波数である所定の周波数帯域を含み得る。本変形例によっても、上述の実施形態と同様の効果を得ることができる。
In the
また例えば、上述の実施形態において、圧電積層体を圧電素子に成形する際、圧電積層体(圧電素子)を用いて作製した圧電デバイスをアクチュエータやセンサ等の所望の用途に適用することができる限り、圧電積層体から基板を除去してもよい。 Further, for example, in the above-described embodiment, when the piezoelectric laminate is molded into a piezoelectric element, as long as the piezoelectric device manufactured by using the piezoelectric laminate (piezoelectric element) can be applied to a desired application such as an actuator or a sensor. , The substrate may be removed from the piezoelectric laminate.
<本発明の好ましい態様>
以下、本発明の好ましい態様について付記する。
<Preferable Aspect of the Present Invention>
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be added.
(付記1)
本発明の一態様によれば、
基板と、前記基板上に製膜された圧電膜と、を備え、
前記圧電膜は、組成式(K1−xNax)NbO3(0<x<1)で表されるペロブスカイト構造のアルカリニオブ酸化物からなる単結晶のエピタキシャル膜である圧電積層体が提供される。
(Appendix 1)
According to one aspect of the invention
A substrate and a piezoelectric film formed on the substrate are provided.
As the piezoelectric film, a piezoelectric laminate which is a single crystal epitaxial film composed of an alkaline niobium oxide having a perovskite structure represented by the composition formula (K 1-x Na x ) NbO 3 (0 <x <1) is provided. NS.
(付記2)
付記1の積層体であって、好ましくは、
前記基板と前記圧電膜との間(前記基板上)には、ランタノイド(イットリウム、スカンジウム、イッテルビウム、エルビウム、ジスプロシウム、ガドリニウムおよびユウロピウムからなる群より選択される1種または2種以上の希土類元素)の酸化物で安定化されたジルコニアからなるバッファ層、γ−アルミナからなるバッファ層、前記ランタノイドの酸化物で安定化されたジルコニアからなる層と酸化セリウムからなる層とランタンストロンチウムコバルタイトからなる層とが前記基板の側からこの順に積層されてなるバッファ層、または、酸化セリウムからなる層と白金からなる層とニッケル酸ランタンからなる層とが前記基板の側からこの順に積層されてなるバッファ層のいずれかが設けられている。
(Appendix 2)
The laminated body of
Between the substrate and the piezoelectric film (on the substrate), lanthanoids (one or more rare earth elements selected from the group consisting of yttrium, scandium, yttrium, erbium, displosium, gadolinium and europium) An oxide-stabilized zirconia buffer layer, a γ-alumina buffer layer, a lanthanoid oxide-stabilized zirconia layer, a cerium oxide layer, and a lanthanstrontium cobaltite layer. Is a buffer layer in which is laminated in this order from the substrate side, or a buffer layer in which a layer made of cerium oxide, a layer made of platinum, and a layer made of lanthanate nickate are laminated in this order from the side of the substrate. Either is provided.
(付記3)
付記2の積層体であって、好ましくは、
前記バッファ層と前記圧電膜との間には、電極膜が設けられている。
(Appendix 3)
The laminated body of
An electrode film is provided between the buffer layer and the piezoelectric film.
(付記4)
付記2または3の積層体であって、好ましくは、
前記圧電膜上には、電極膜が設けられている。
(Appendix 4)
It is a laminate of
An electrode film is provided on the piezoelectric film.
(付記5)
付記1〜4のいずれかの積層体であって、好ましくは、
前記基板は、単結晶シリコン、単結晶チタン酸ストロンチウム、単結晶酸化マグネシウム、または単結晶蛍石のいずれかからなる基板、または単結晶シリコンからなるシリコン層を有するSOI基板である。
(Appendix 5)
It is a laminated body according to any one of
The substrate is a substrate made of any one of single crystal silicon, strontium titanate, single crystal magnesium oxide, or single crystal fluorite, or an SOI substrate having a silicon layer made of single crystal silicon.
(付記6)
付記3〜5のいずれかの積層体であって、好ましくは、
前記電極膜は単結晶膜である。
(Appendix 6)
It is a laminated body according to any one of Appendix 3-5, and is preferable.
The electrode film is a single crystal film.
(付記7)
本発明のさらに他の態様によれば、
基板上に、組成式(K1−xNax)NbO3(0<x<1)で表されるペロブスカイト構造のアルカリニオブ酸化物をエピタキシャル成長させることで単結晶の圧電膜を製膜する工程を有する圧電積層体の製造方法が提供される。
(Appendix 7)
According to yet another aspect of the invention.
A step of forming a single crystal piezoelectric film by epitaxially growing an alkali niobium oxide having a perovskite structure represented by the composition formula (K 1-x Na x ) NbO 3 (0 <x <1) on a substrate. A method for producing a piezoelectric laminate having a structure is provided.
(付記8)
付記7の方法であって、好ましくは、
前記基板上に、ランタノイドの酸化物で安定化されたジルコニアからなるバッファ層、γ−アルミナからなるバッファ層、前記ランタノイドの酸化物で安定化されたジルコニアからなる層と酸化セリウムからなる層とランタンストロンチウムコバルタイトからなる層とが前記基板の側からこの順に積層されてなるバッファ層、または、酸化セリウムからなる層と白金からなる層とニッケル酸ランタンからなる層とが前記基板の側からこの順に積層されてなるバッファ層のいずれかを形成する工程をさらに有し、
前記圧電膜を製膜する工程では、前記バッファ層上に前記圧電膜を製膜する。
(Appendix 8)
The method of
On the substrate, a buffer layer made of zirconia stabilized with an oxide of lanthanoid, a buffer layer made of γ-alumina, a layer made of zirconia stabilized with an oxide of lanthanoid, a layer made of cerium oxide, and lanthanum. A buffer layer in which a layer made of strontium cobaltite is laminated in this order from the side of the substrate, or a layer made of cerium oxide, a layer made of platinum, and a layer made of lanthanum nickate are formed in this order from the side of the substrate. Further comprising the step of forming any of the laminated buffer layers,
In the step of forming the piezoelectric film, the piezoelectric film is formed on the buffer layer.
(付記9)
付記8の方法であって、好ましくは、
前記バッファ層上に電極膜を製膜する工程をさらに有し、
前記圧電膜を製膜する工程では、前記電極膜上に前記圧電膜を製膜する。
(Appendix 9)
The method of Appendix 8, preferably
Further having a step of forming an electrode film on the buffer layer,
In the step of forming the piezoelectric film, the piezoelectric film is formed on the electrode film.
(付記10)
付記8または9の方法であって、好ましくは、
前記圧電膜上に電極膜を製膜する工程をさらに有する。
(Appendix 10)
The method of Appendix 8 or 9, preferably
It further has a step of forming an electrode film on the piezoelectric film.
(付記11)
本発明のさらに他の態様によれば、
基板と、前記基板上に製膜された第1電極膜と、前記第1電極膜上に製膜され、組成式(K1−xNax)NbO3(0<x<1)で表されるペロブスカイト構造のアルカリニオブ酸化物からなる単結晶のエピタキシャル膜である圧電膜と、前記圧電膜上に製膜された第2電極膜と、を備える圧電積層体と、
前記第1電極膜と前記第2電極膜との間に接続される電圧検出部および電圧印加部のうち少なくともいずれかと、を備える圧電素子または圧電デバイスが提供される。
(Appendix 11)
According to yet another aspect of the invention.
The substrate, the first electrode film formed on the substrate, and the film formed on the first electrode film and represented by the composition formula (K 1-x Na x ) NbO 3 (0 <x <1). A piezoelectric laminate comprising a piezoelectric film which is a single crystal epitaxial film made of an alkaliniobium oxide having a perovskite structure and a second electrode film formed on the piezoelectric film.
Provided is a piezoelectric element or piezoelectric device including at least one of a voltage detecting unit and a voltage applying unit connected between the first electrode film and the second electrode film.
(付記12)
本発明のさらに他の態様によれば、
基板と、前記基板上に製膜され、組成式(K1−xNax)NbO3(0<x<1)で表されるペロブスカイト構造のアルカリニオブ酸化物からなる単結晶のエピタキシャル膜である圧電膜と、前記圧電膜上に製膜された電極膜(パターン電極膜)と、を備える圧電積層体と、
前記パターン電極間に接続される電圧検出部および電圧印加部のうち少なくともいずれかと、を備える圧電素子または圧電デバイスが提供される。
(Appendix 12)
According to yet another aspect of the invention.
It is a single crystal epitaxial film composed of a substrate and an alkaliniobium oxide having a perovskite structure represented by the composition formula (K 1-x Na x ) NbO 3 (0 <x <1) formed on the substrate. A piezoelectric laminate comprising a piezoelectric film and an electrode film (pattern electrode film) formed on the piezoelectric film, and a piezoelectric laminate.
A piezoelectric element or piezoelectric device including at least one of a voltage detecting unit and a voltage applying unit connected between the pattern electrodes is provided.
1 基板
3 圧電膜
10 圧電積層体
1 Substrate 3
Claims (10)
前記バッファ層は、スカンジウム、イッテルビウム、エルビウム、ジスプロシウム、ガドリニウム、およびユウロピウムからなる群より選択される1種または2種以上の希土類元素の酸化物で安定化されたジルコニアからなる層、前記希土類元素の酸化物で安定化されたジルコニアからなる層と酸化セリウムからなる層とランタンストロンチウムコバルタイトからなる層とが前記基板の側からこの順に積層されてなる層、または、酸化セリウムからなる層と白金からなる層とニッケル酸ランタンからなる層とが前記基板の側からこの順に積層されてなる層のいずれかであり、
前記圧電膜は、組成式(K1−xNax)NbO3(0<x<1)で表されるペロブスカイト構造のアルカリニオブ酸化物からなる単結晶のエピタキシャル膜である圧電積層体。 A substrate, a buffer layer formed on the substrate, a first electrode film formed on the buffer layer, and a piezoelectric film formed on the first electrode film are provided.
The buffer layer is a layer composed of zirconia stabilized with an oxide of one or more rare earth elements selected from the group consisting of scandium, itterbium, erbium, dysprosium, gadolinium, and europium. A layer made of oxide-stabilized zirconia, a layer made of cerium oxide, and a layer made of lanthanum strontium cobaltite are laminated in this order from the side of the substrate, or a layer made of cerium oxide and platinum. The layer and the layer made of lanthanum nickate are one of the layers in which the layers are laminated in this order from the side of the substrate.
The piezoelectric film is a piezoelectric laminate which is a single crystal epitaxial film made of an alkaline niobium oxide having a perovskite structure represented by the composition formula (K 1-x Na x ) NbO 3 (0 <x <1).
前記バッファ層は、組成式(ZrOThe buffer layer has a composition formula (ZrO). 22 )) 1−x1-x (Y(Y 22 OO 33 )) xx で表され、前記組成式中の係数xが0.065≦x≦0.155の範囲内である層、または、組成式(ZrOA layer represented by the above formula in which the coefficient x in the composition formula is within the range of 0.065 ≦ x ≦ 0.155, or the composition formula (ZrO). 22 )) 1−x1-x (Y(Y 22 OO 33 )) xx で表され、前記組成式中の係数xが0.065≦x≦0.155の範囲内である層と酸化セリウムからなる層とランタンストロンチウムコバルタイトからなる層とが前記基板の側からこの順に積層されてなる層のいずれかであり、A layer in which the coefficient x in the composition formula is within the range of 0.065 ≦ x ≦ 0.155, a layer made of cerium oxide, and a layer made of lanthanum strontium cobaltite are arranged in this order from the side of the substrate. It is one of the laminated layers,
前記圧電膜は、組成式(KThe piezoelectric film has a composition formula (K). 1−x1-x NaNa xx )NbO) NbO 33 (0<x<1)で表されるペロブスカイト構造のアルカリニオブ酸化物からなる単結晶のエピタキシャル膜である圧電積層体。A piezoelectric laminate which is a single crystal epitaxial film made of an alkali niobium oxide having a perovskite structure represented by (0 <x <1).
前記バッファ層は、スカンジウム、イッテルビウム、エルビウム、ジスプロシウム、ガドリニウム、およびユウロピウムからなる群より選択される1種または2種以上の希土類元素の酸化物で安定化されたジルコニアからなる層、または、前記希土類元素の酸化物で安定化されたジルコニアからなる層と酸化セリウムからなる層とランタンストロンチウムコバルタイトからなる層とが前記基板の側からこの順に積層されてなる層のいずれかであり、The buffer layer is a layer composed of zirconia stabilized with an oxide of one or more rare earth elements selected from the group consisting of scandium, itterbium, erbium, dysprosium, gadolinium, and europium, or the rare earth element. One of the layers in which a layer made of zirconia stabilized with an elemental oxide, a layer made of cerium oxide, and a layer made of lanthanum strontium cobaltite are laminated in this order from the side of the substrate.
前記圧電膜は、組成式(KThe piezoelectric film has a composition formula (K). 1−x1-x NaNa xx )NbO) NbO 33 (0<x<1)で表されるペロブスカイト構造のアルカリニオブ酸化物からなる単結晶のエピタキシャル膜である圧電積層体。A piezoelectric laminate which is a single crystal epitaxial film made of an alkali niobium oxide having a perovskite structure represented by (0 <x <1).
前記バッファ層上に、第1電極膜を製膜する工程と、
前記第1電極膜上に、組成式(K1−xNax)NbO3(0<x<1)で表されるペロブスカイト構造のアルカリニオブ酸化物をエピタキシャル成長させることで単結晶の圧電膜を製膜する工程と、を有する圧電積層体の製造方法。 On a substrate, a buffer layer composed of zirconia stabilized with an oxide of one or more rare earth elements selected from the group consisting of scandium, itterbium, erbium, dysprosium, gadolinium, and europium, said A buffer layer in which a layer made of oxide-stabilized zirconia, a layer made of cerium oxide, and a layer made of lanthanum strontium cobaltite are laminated in this order from the side of the substrate, or a layer made of cerium oxide and platinum. A step of forming a buffer layer of any of the buffer layers in which a layer made of the material and a layer made of lanthanum nickelate are laminated in this order from the side of the substrate.
A step of forming a first electrode film on the buffer layer and
A single crystal piezoelectric film is produced by epitaxially growing an alkaline niobium oxide having a perovskite structure represented by the composition formula (K 1-x Na x ) NbO 3 (0 <x <1) on the first electrode film. method of manufacturing a piezoelectric laminate comprising the steps of film.
前記バッファ層上に、組成式(KThe composition formula (K) is placed on the buffer layer. 1−x1-x NaNa xx )NbO) NbO 33 (0<x<1)で表されるペロブスカイト構造のアルカリニオブ酸化物をエピタキシャル成長させることで単結晶の圧電膜を製膜する工程と、を有する圧電積層体の製造方法。A method for producing a piezoelectric laminate, comprising a step of forming a single crystal piezoelectric film by epitaxially growing an alkaline niobium oxide having a perovskite structure represented by (0 <x <1).
前記バッファ層上に、組成式(KThe composition formula (K) is placed on the buffer layer. 1−x1-x NaNa xx )NbO) NbO 33 (0<x<1)で表されるペロブスカイト構造のアルカリニオブ酸化物をエピタキシャル成長させることで単結晶の圧電膜を製膜する工程と、を有する圧電積層体の製造方法。A method for producing a piezoelectric laminate, comprising a step of forming a single crystal piezoelectric film by epitaxially growing an alkaline niobium oxide having a perovskite structure represented by (0 <x <1).
前記基板上に製膜されたスカンジウム、イッテルビウム、エルビウム、ジスプロシウム、ガドリニウム、およびユウロピウムからなる群より選択される1種または2種以上の希土類元素の酸化物で安定化されたジルコニアからなるバッファ層、前記希土類元素の酸化物で安定化されたジルコニアからなる層と酸化セリウムからなる層とランタンストロンチウムコバルタイトからなる層とが前記基板の側からこの順に積層されてなるバッファ層、または、酸化セリウムからなる層と白金からなる層とニッケル酸ランタンからなる層とが前記基板の側からこの順に積層されてなるバッファ層のいずれかと、
前記バッファ層上に製膜された第1電極膜と、
前記第1電極膜上に製膜され、組成式(K1−xNax)NbO3(0<x<1)で表されるペロブスカイト構造のアルカリニオブ酸化物からなる単結晶のエピタキシャル膜である圧電膜と、
前記圧電膜上に製膜された第2電極膜と、を備える圧電積層体と、
前記第1電極膜と前記第2電極膜との間に接続される電圧検出部および電圧印加部のうち少なくともいずれかと、を備える圧電素子。 With the board
A buffer layer made of zirconia stabilized with an oxide of one or more rare earth elements selected from the group consisting of scandium, itterbium, erbium, dysprosium, gadolinium, and europium formed on the substrate. From the buffer layer in which a layer made of zirconia stabilized with an oxide of the rare earth element, a layer made of erbium oxide, and a layer made of lanthanum strontium cobaltite are laminated in this order from the side of the substrate, or from cerium oxide. One of the buffer layers in which a layer made of platinum, a layer made of platinum, and a layer made of lanthanum nickate are laminated in this order from the side of the substrate.
The first electrode film formed on the buffer layer and
It is a single crystal epitaxial film formed on the first electrode film and composed of an alkali niobium oxide having a perovskite structure represented by the composition formula (K 1-x Na x ) NbO 3 (0 <x <1). Piezoelectric membrane and
A piezoelectric laminate comprising a second electrode film formed on the piezoelectric film, and
A piezoelectric element including at least one of a voltage detection unit and a voltage application unit connected between the first electrode film and the second electrode film.
前記基板上に製膜された組成式(ZrOComposition formula (ZrO) formed on the substrate 22 )) 1−x1-x (Y(Y 22 OO 33 )) xx で表され、前記組成式中の係数xが0.065≦x≦0.155の範囲内であるバッファ層、または、組成式(ZrOThe buffer layer represented by, and the coefficient x in the composition formula is within the range of 0.065 ≦ x ≦ 0.155, or the composition formula (ZrO). 22 )) 1−x1-x (Y(Y 22 OO 33 )) xx で表され、前記組成式中の係数xが0.065≦x≦0.155の範囲内である層と酸化セリウムからなる層とランタンストロンチウムコバルタイトからなる層とが前記基板の側からこの順に積層されてなるバッファ層のいずれかと、A layer in which the coefficient x in the composition formula is within the range of 0.065 ≦ x ≦ 0.155, a layer made of cerium oxide, and a layer made of lanthanum strontium cobaltite are arranged in this order from the side of the substrate. With any of the stacked buffer layers,
前記バッファ層上に製膜された第1電極膜と、The first electrode film formed on the buffer layer and
前記第1電極膜上に製膜され、組成式(KA film is formed on the first electrode film, and the composition formula (K) 1−x1-x NaNa xx )NbO) NbO 33 (0<x<1)で表されるペロブスカイト構造のアルカリニオブ酸化物からなる単結晶のエピタキシャル膜である圧電膜と、A piezoelectric film which is a single crystal epitaxial film made of an alkali niobium oxide having a perovskite structure represented by (0 <x <1), and a piezoelectric film.
前記圧電膜上に製膜された第2電極膜と、を備える圧電積層体と、A piezoelectric laminate comprising a second electrode film formed on the piezoelectric film, and
前記第1電極膜と前記第2電極膜との間に接続される電圧検出部および電圧印加部のうち少なくともいずれかと、を備える圧電素子。A piezoelectric element including at least one of a voltage detection unit and a voltage application unit connected between the first electrode film and the second electrode film.
前記基板上に製膜された組成式(ZrOComposition formula (ZrO) formed on the substrate 22 )) 1−x1-x (Y(Y 22 OO 33 )) xx で表され、前記組成式中の係数xが0.065≦x≦0.155の範囲内であるバッファ層、または、組成式(ZrOThe buffer layer represented by, and the coefficient x in the composition formula is within the range of 0.065 ≦ x ≦ 0.155, or the composition formula (ZrO). 22 )) 1−x1-x (Y(Y 22 OO 33 )) xx で表され、前記組成式中の係数xが0.065≦x≦0.155の範囲内である層と酸化セリウムからなる層とランタンストロンチウムコバルタイトからなる層とが前記基板の側からこの順に積層されてなるバッファ層のいずれかと、A layer in which the coefficient x in the composition formula is within the range of 0.065 ≦ x ≦ 0.155, a layer made of cerium oxide, and a layer made of lanthanum strontium cobaltite are arranged in this order from the side of the substrate. With any of the stacked buffer layers,
前記バッファ層上に製膜され、組成式(KA film is formed on the buffer layer, and the composition formula (K) 1−x1-x NaNa xx )NbO) NbO 33 (0<x<1)で表されるペロブスカイト構造のアルカリニオブ酸化物からなる単結晶のエピタキシャル膜である圧電膜と、A piezoelectric film which is a single crystal epitaxial film made of an alkali niobium oxide having a perovskite structure represented by (0 <x <1), and a piezoelectric film.
前記圧電膜上に製膜された正負一対の入力側パターン電極および正負一対の出力側パターン電極と、を備える圧電積層体と、A piezoelectric laminate comprising a pair of positive and negative input side pattern electrodes and a pair of positive and negative output side pattern electrodes formed on the piezoelectric film.
前記入力側パターン電極間に接続される電圧印加部と、A voltage application unit connected between the input side pattern electrodes and
前記出力側パターン電極間に接続される電圧検出部と、を備える圧電素子。A piezoelectric element including a voltage detection unit connected between the output-side pattern electrodes.
前記基板上に製膜されたスカンジウム、イッテルビウム、エルビウム、ジスプロシウム、ガドリニウム、およびユウロピウムからなる群より選択される1種または2種以上の希土類元素の酸化物で安定化されたジルコニアからなるバッファ層、または、前記希土類元素の酸化物で安定化されたジルコニアからなる層と酸化セリウムからなる層とランタンストロンチウムコバルタイトからなる層とが前記基板の側からこの順に積層されてなるバッファ層のいずれかと、A buffer layer made of zirconia stabilized with an oxide of one or more rare earth elements selected from the group consisting of scandium, ytterbium, erbium, dysprosium, gadrinium, and europium formed on the substrate. Alternatively, one of a buffer layer in which a layer made of zirconia stabilized with an oxide of the rare earth element, a layer made of cerium oxide, and a layer made of lanthanstrontium cobaltite are laminated in this order from the side of the substrate.
前記バッファ層上に製膜され、組成式(KA film is formed on the buffer layer, and the composition formula (K) 1−x1-x NaNa xx )NbO) NbO 33 (0<x<1)で表されるペロブスカイト構造のアルカリニオブ酸化物からなる単結晶のエピタキシャル膜である圧電膜と、A piezoelectric film which is a single crystal epitaxial film made of an alkali niobium oxide having a perovskite structure represented by (0 <x <1), and a piezoelectric film.
前記圧電膜上に製膜された正負一対の入力側パターン電極および正負一対の出力側パターン電極と、を備える圧電積層体と、A piezoelectric laminate comprising a pair of positive and negative input side pattern electrodes and a pair of positive and negative output side pattern electrodes formed on the piezoelectric film.
前記入力側パターン電極間に接続される電圧印加部と、A voltage application unit connected between the input side pattern electrodes and
前記出力側パターン電極間に接続される電圧検出部と、を備える圧電素子。A piezoelectric element including a voltage detection unit connected between the output-side pattern electrodes.
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