KR20120131193A - 압전 재료 및 이를 사용하는 장치 - Google Patents

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마코토 구보타
가오루 미우라
히사토 야부타
다카유키 와타나베
줌페이 하야시
히로시 후나쿠보
도모아키 야마다
신타로 야스이
게이스케 야자와
히로시 우치다
쥰이치 나가타
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캐논 가부시끼가이샤
가꼬호징 조찌가꾸잉
고쿠리츠다이가쿠호진 토쿄고교 다이가꾸
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Abstract

본 발명에서는 우수한 압전 특성을 갖는 Bi계 압전 재료가 제공된다. 본 발명의 압전 재료는 화학식 Ax(ZnjTi(1-j))l(MgkTi(1-k))mMnO3 (여기서, A는 3가 금속 원소로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 원소를 임의로 함유하는 Bi를 나타내고; M은 Fe, Al, Sc, Mn, Y, Ga, 및 Yb로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소를 나타내고; 0.9≤x≤1.25, 0.4≤j≤0.6, 0.4≤k≤0.6, 0.09≤l≤0.49, 0.19≤m≤0.64, 0.13≤n≤0.48, 및 l+m+n=1이 만족됨)으로 표시되는 페로브스카이트형 금속 산화물을 포함한다.

Description

압전 재료 및 이를 사용하는 장치 {PIEZOELECTRIC MATERIAL AND DEVICES USING THE SAME}
본 발명은, 압전 재료, 압전 소자, 액체 토출 헤드, 및 초음파 모터, 특히 납을 함유하지 않는 금속 산화물로 형성된 신규한 압전 재료에 관한 것이다.
압전 소자는 전형적으로 하부 전극 및 상부 전극을 포함하는 벌크형 또는 필름형 압전 재료로 형성된다.
압전 재료로서는, ABO3형 세라믹, 예컨대 티탄산지르코늄산납 (이하에서는, "PZT"로서 지칭됨)이 일반적으로 사용된다.
그러나, PZT는 페로브스카이트 골격의 A-위치에서 납을 함유한다. 따라서, 납 성분의 환경적 영향이 문제가 되는 것으로 여겨진다. 이러한 문제에 대응하기 위해, 비연계(lead-free) 페로브스카이트형 금속 산화물을 사용하는 압전 재료가 제안되었다.
예를 들어, 문헌 ["Chemistry of Materials" 2006, Vol. 18, No. 21, pp. 4987-4989]에는 비연계 페로브스카이트형 산화물로 형성된 압전 재료로서 Bi(Zn0.5Ti0.5)O3이 기재되어 있다. 그러나, Bi(Zn0 .5Ti0 .5)O3이 이론적으로 우수한 압전 성능을 갖는 것으로 기대되지만, 그의 높은 퀴리(Curie) 온도로 인해 Bi(Zn0.5Ti0.5)O3의 분극이 어렵고, 따라서 그의 압전 성능이 명확화되지 않았다.
또한, 주 성분으로서 BiFeO3을 함유하는 압전 재료가 제안되었다. 예를 들어, 일본 특허 출원 공개 제2007-287739호 공보에는 A-위치에 La를 함유하는 BiFeO3계 재료가 개시되어 있다. BiFeO3은 만족스런 강유전성 물질이고, 이는 저온에서 높은 잔류 분극 값을 나타낸다고 보고되었다. 그러나, BiFeO3으로부터는 충분한 압전 변형(strain)이 얻어질 수 없다는 문제가 남아있다.
또한, 문헌 ["Chemistry of Materials" 2007, Vol. 19, No. 26, pp. 6385-6390]에는 고압 합성법에 의해 얻어진 BiAlO3 압전 재료가 개시되어 있다. 그러나, BiAlO3의 압전 성능 또한 실질적으로 적용가능한 범위에 아직 도달하지 못하였다.
본 발명은 이러한 문제를 극복하기 위해 이루어진 것이며, 본 발명의 목적은 우수한 압전성을 갖는 압전 재료, 및 각각 상기 압전 재료를 사용하는 압전 소자, 액체 토출 헤드, 및 초음파 모터를 제공하는 것이다.
상기 언급된 문제를 해결하는 본 발명의 제1 압전 재료는, 하기 화학식 1로 표시되는 페로브스카이트형 금속 산화물을 포함한다.
<화학식 1>
Ax(ZnjTi(1-j))l(MgkTi(1-k))mMnO3
상기 식에서, A는 Bi 원소, 또는 3가 금속 원소로 이루어진 군으로부터 선택되고 적어도 Bi 원소를 함유하는 1종 이상의 원소를 나타내고; M은 Fe, Al, Sc, Mn, Y, Ga, 및 Yb로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소를 나타내고; 0.9≤x≤1.25, 0.4≤j≤0.6, 0.4≤k≤0.6, 0.27≤l≤0.49, 0.19≤m≤0.46, 0.27≤n≤0.36 및 l+m+n=1이 만족된다.
상기 언급된 문제를 해결하는 본 발명의 제2 압전 재료는, 하기 화학식 1로 표시되는 페로브스카이트형 금속 산화물을 포함한다.
<화학식 1>
Ax(ZnjTi(1-j))l(MgkTi(1-k))mMnO3
상기 식에서, A는 Bi 원소, 또는 3가 금속 원소로 이루어진 군으로부터 선택되고 적어도 Bi 원소를 함유하는 1종 이상의 원소를 나타내고; M은 Fe, Al, Sc, Mn, Y, Ga, 및 Yb로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소를 나타내고; 0.9≤x≤1.25, 0.4≤j≤0.6, 및 0.4≤k≤0.6이 만족되고; l+m+n=1이 만족되고, l, m, 및 n은 좌표점 A, B, C, D, E, F, G, H, I, 및 A로 둘러싸인 범위 내에 포함되며, 단, 좌표점 A, B, C, 및 D, 좌표점 A와 B를 연결하는 선, 좌표점 B와 C를 연결하는 선, 및 좌표점 C와 D를 연결하는 선은 상기 언급된 범위 내에 포함되지 않는다.
A: (l, m, n)=(0.45, 0.19, 0.36)
B: (l, m, n)=(0.27, 0.37, 0.36)
C: (l, m, n)=(0.27, 0.46, 0.27)
D: (l, m, n)=(0.49, 0.24, 0.27)
E: (l, m, n)=(0.35, 0.52, 0.13)
F: (l, m, n)=(0.23, 0.64, 0.13)
G: (l, m, n)=(0.09, 0.64, 0.27)
H: (l, m, n)=(0.09, 0.43, 0.48)
I: (l, m, n)=(0.33, 0.19, 0.48)
상기 언급된 문제를 해결하는 본 발명의 압전 소자는, 적어도 압전 재료 및 압전 재료와 접촉되어 제공된 한 쌍의 전극을 포함하는 압전 소자이며, 여기서 압전 재료는 상기 언급된 압전 재료이다.
상기 언급된 문제를 해결하는 본 발명의 액체 토출 헤드에서는, 상기 언급된 압전 소자가 사용된다. 상기 언급된 문제를 해결하는 본 발명의 초음파 모터에서는, 상기 언급된 압전 소자가 사용된다.
본 발명에 따라, 우수한 압전성을 갖는 압전 재료, 및 각각 상기 압전 재료를 사용하는 압전 소자, 액체 토출 헤드, 및 초음파 모터가 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 압전 재료는 납을 사용하지 않기 때문에 환경에 영향을 주지 않는다. 또한, 상기 재료는 임의의 알칼리 금속을 사용하지 않기 때문에 압전 소자에 사용시 내구성에 있어 유리하다.
본 발명의 추가의 특징은, 첨부된 도면을 참조로 하여 하기 예시적 실시양태의 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명의 압전 소자의 실시양태의 예를 나타내는 수직 단면 개략도이다.
도 2a 및 2b는 각각 본 발명의 액체 토출 헤드의 구조에 대한 실시양태를 나타내는 개략도이다.
도 3a 및 3b는 각각 본 발명의 초음파 모터의 구조에 대한 실시양태를 나타내는 개략도이다.
도 4는 본 발명의 실시예 1 내지 11 및 비교예 1 및 2의 금속 산화물의 조성들간의 관계를 나타내는 삼각 상태도이다.
도 5는 본 발명의 제1 압전 재료의 조성 범위를 나타내는 삼각 상태도이다.
도 6은 본 발명의 제2 압전 재료의 조성 범위를 나타내는 삼각 상태도이다.
도 7은 본 발명의 제1 및 제2 압전 재료의 조성 범위를 나타내는 삼각 상태도이다.
도 8은 본 발명의 실시예 1 내지 72 및 비교예 1 내지 16의 금속 산화물의 조성들간의 관계를 나타내는 삼각 상태도이다.
실시양태의 설명
이하에서, 본 발명을 수행하는 방식을 설명한다.
본 발명은 Bi계 압전 재료를 기재로 하며 우수한 압전 특성을 갖는 신규한 압전 재료를 제공한다. 본 발명의 압전 재료는, 유전체로서의 그의 특성을 이용하여, 커패시터 재료, 메모리 재료 및 센서 재료 등의 다양한 용도로 사용될 수 있음을 인지하여야 한다.
본 발명에 따른 제1 압전 재료는, 하기 화학식 1로 표시되는 페로브스카이트형 금속 산화물을 포함한다.
<화학식 1>
Ax(ZnjTi(1-j))l(MgkTi(1-k))mMnO3
상기 언급된 화학식 1에서, A는 Bi 원소, 또는 3가 금속 원소로 이루어진 군으로부터 선택되고 적어도 Bi 원소를 함유하는 1종 이상의 원소를 나타내고; M은 Fe, Al, Sc, Mn, Y, Ga, 및 Yb로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소를 나타내고; 0.9≤x≤1.25, 0.4≤j≤0.6, 0.4≤k≤0.6 및 l+m+n=1이 만족된다.
본 발명의 제1 압전 재료에서, 상기 언급된 화학식 1의 l, m, 및 n은 0.27≤l≤0.49, 0.19≤m≤0.46, 및 0.27≤n≤0.36의 관계를 만족한다.
이는, l, m, 및 n이 좌표점 A, B, C, D, J, 및 A로 둘러싸인 범위 내에 포함된다는 사실로 해석될 수 있다. 각각의 좌표점을 연결하는 선도 상기 언급된 범위 내에 포함됨을 인지하여야 한다.
각각의 좌표점의 l, m, 및 n에 대한 특정 값은 하기와 같다.
A: (l, m, n)=(0.45, 0.19, 0.36)
B: (l, m, n)=(0.27, 0.37, 0.36)
C: (l, m, n)=(0.27, 0.46, 0.27)
D: (l, m, n)=(0.49, 0.24, 0.27)
J: (l, m, n)=(0.49, 0.19, 0.32)
도 5는 본 발명의 제1 압전 재료의 조성 범위를 개략적으로 나타내는 삼각 상태도이다. 좌표점 A, B, C, D, J, 및 A로 둘러싸인 색칠된 부분이 본 발명의 제1 압전 재료의 조성 범위이고, 따라서 재료는 우수한 압전 특성을 나타낸다. 채워진 원 및 실선은, 그 원 및 선이 조성 범위 내에 포함됨을 의미한다.
또한, 본 발명의 제2 압전 재료에서는, 상기 언급된 화학식 1에서 l, m, 및 n이 좌표점 A, B, C, D, E, F, G, H, I, 및 A로 둘러싸인 범위 내에 포함되고, 단 좌표점 A, B, C, 및 D, 좌표점 A와 B를 연결하는 선, 좌표점 B와 C를 연결하는 선, 좌표점 C와 D를 연결하는 선은 상기 언급된 범위 내에 포함되지 않으며, 좌표점 E, F, G, H, 및 I, 좌표점 D와 E를 연결하는 선, 좌표점 E와 F를 연결하는 선, 좌표점 F와 G를 연결하는 선, 좌표점 G와 H를 연결하는 선, 좌표점 H와 I를 연결하는 선, 및 좌표점 I와 A를 연결하는 선은 상기 언급된 범위 내에 포함된다.
각각의 좌표점의 l, m, 및 n의 특정 값은 하기와 같다.
A: (l, m, n)=(0.45, 0.19, 0.36)
B: (l, m, n)=(0.27, 0.37, 0.36)
C: (l, m, n)=(0.27, 0.46, 0.27)
D: (l, m, n)=(0.49, 0.24, 0.27)
E: (l, m, n)=(0.35, 0.52, 0.13)
F: (l, m, n)=(0.23, 0.64, 0.13)
G: (l, m, n)=(0.09, 0.64, 0.27)
H: (l, m, n)=(0.09, 0.43, 0.48)
I: (l, m, n)=(0.33, 0.19, 0.48)
도 6은 본 발명의 제2 압전 재료의 조성 범위를 개략적으로 나타내는 삼각 상태도이다. 좌표점 A, B, C, D, E, F, G, H, I, 및 A로 둘러싸인 색칠된 부분이 본 발명의 제2 압전 재료의 조성 범위이고, 따라서 재료는 우수한 압전 특성을 나타낸다. 채워진 원 및 실선은, 그 원 및 선이 조성 범위 내에 포함됨을 의미한다. 반면, 채워지지 않은 원 및 점선은 그 원 및 선이 조성 범위 내에 포함되지 않음을 의미한다.
도 7은 본 발명의 제1 압전 재료의 조성 범위 및 본 발명의 제2 압전 재료의 조성 범위를 함께 개략적으로 나타내는 삼각 상태도이다. 좌표 D, E, F, G, H, I, J, 및 D로 둘러싸인 색칠된 부분이 본 발명의 압전 재료의 조성 범위이고, 따라서 재료는 우수한 압전 특성을 나타낸다. 채워진 원 및 실선은, 그 원 및 선이 조성 범위 내에 포함됨을 의미한다.
이하에서, 도 7에 기초하여 본 발명의 제1 압전 재료 및 제2 압전 재료를 함께 설명한다.
본 발명에서 사용된 용어 "페로브스카이트형 금속 산화물"은, 문헌 [Iwanami Dictionary of Physics and Chemistry, 5th Edition (Iwanami Shoten, Publishers, Feb. 20, 1998)]에 기재된 바와 같이, 이상적으로는 입방 구조인 페로브스카이트형 구조를 갖는 금속 산화물을 지칭한다. 페로브스카이트형 구조를 갖는 금속 산화물은 일반적으로 화학식 ABO3으로 표시된다. 페로브스카이트형 산화물에서 원소 A 및 B는 각각 이온 형태로 작용하며, 각각 A-위치 및 B-위치라고 불리는 결정 단위 격자의 특정 위치를 차지한다. 예를 들어, 입방정계의 결정 단위 격자에서, 원소 A는 입방체의 정점에 위치하고, 원소 B는 입방체의 체심에 위치한다. 원소 O는 산소 음이온으로서 작용하며 면심 위치를 차지한다.
화학식 1로 표시되는 금속 산화물은 A(ZnjTi(1-j))O3, A(MgkTi(1-k))O3, 및 AMO3으로 표시되는 3종의 페로브스카이트형 금속 산화물의 고용체를 나타낸다. 설명에서 각각의 고용체의 성분의 기재시, 그 성분은 A의 과잉도 또는 부족도를 나타내는 아래첨자 x를 생략하여 기재된다. 화학식 1에서, A는 페로브스카이트형 구조의 A 위치에 주로 위치하는 금속 원소이고, (ZnjTi(1-j)), (MgkTi(1-k)), 및 M은 각각 구조의 B 위치에 주로 위치하는 원소이다.
화학식 1에서, A는 Bi 원소 단독으로, 또는 3가 금속 원소로부터 선택되고 적어도 Bi 원소를 함유하는 1종 이상의 원소로 형성된다. 이 경우, A(ZnjTi(1-j))O3 단일 물질은 큰 종횡비를 갖는 정방정 구조를 채택하고, A(MgkTi(1-k))O3 단일 물질은 비-정방정 구조로서 작용하는 사방정 구조를 채택한다. 종횡비는 단위 격자의 형상 이방성의 크기를 나타내며, 정방정 구조의 종횡비는 단위 격자의 a-축 길이에 대한 단위 격자의 c-축 길이의 비율 c/a를 나타낸다는 것을 인지하여야 한다.
화학식 1에서, A-위치 원소의 조성을 나타내는 x는 0.9≤x≤1.25, 바람직하게는 0.98≤x≤1.15의 관계를 만족한다. x가 1과 동일한 경우, A 위치 및 B 위치는 금속 수에 있어 서로 동일하고, 따라서 우수한 절연성을 갖는 압전 재료가 얻어질 수 있다. 반면, x가 0.9 미만인 경우, A-위치 원소의 부족은 결함 위치의 원인이 될 수 있고, 따라서 절연성에 악영향을 줄 수 있다. 반면, x가 1.25 초과인 경우, 과량의 A-위치 원소의 산화물이 결정 입자 경계에서 침전되고, 따라서 산화물이 고전압 인가시 전류 누출의 원인이 될 수 있다.
화학식 1에서, Ti에 대한 Zn의 비율을 나타내는 j는 0.4≤j≤0.6, 바람직하게는 0.45≤j≤0.55의 관계를 만족한다. 가장 바람직한 j 값은 0.5이다. 결정 격자에서 Zn이 2가 양이온으로서 존재하고 Ti가 4가 양이온으로서 존재하면, j가 0.5인 경우 전하 균형이 우수함에 따라 전체 산화물의 절연성이 향상된다. 그러나, B-위치 원소 및 도펀트의 종류에 따라, 절연성 향상을 위해 j는 0.4 내지 0.6의 범위에서 변할 수 있다.
유사하게, 화학식 1에서, Ti에 대한 Mg의 비율을 나타내는 k는 0.4≤j≤0.6, 바람직하게는 0.45≤k≤0.55의 관계를 만족한다. 가장 바람직한 k 값은 0.5이다. 결정 격자에서 Mg가 2가 양이온으로서 존재하고 Ti가 4가 양이온으로서 존재하면, k가 0.5인 경우 전하 균형이 우수함에 따라 전체 산화물의 절연성이 향상된다. 그러나, B-위치 원소 및 도펀트의 종류에 따라, 절연성 향상을 위해 k는 0.4 내지 0.6의 범위에서 변할 수 있다.
화학식 1에서 M은 Fe, Al, Sc, Mn, Y, Ga, 및 Yb 중 임의의 것, 또는 이들의 조합으로부터 선택된다. 보다 바람직하게는, 화학식 1에서, M은 Fe 및 Al 중 적어도 하나, 또는 이들 원소 둘 다로 형성된다. 금속 이온이 M으로서 선택된 경우, AMO3 단일 물질은 주로 능면체정 구조, 즉, 비-정방정 구조를 채택한다.
단일 물질에서 정방정 구조인 A(ZnjTi(1-j))O3 및 단일 물질에서 비-정방정 구조인 AMO3을 고용체로 형성하는 경우, 외부 전기장에 대한 고용체의 압전 효과가 증가한다. 상기 결과는, 정방정 구조의 (001)-축 방향의 분극 모멘트가 능면체정 구조의 (111)-축 방향의 분극 모멘트로 스위칭된다는 사실에 기인하는 것이다. 고용체에서 정방정 구조 및 능면체정 구조 중 단지 하나만이 나타나는 압전 재료에 대해서도 동일하게 그러하다. 예를 들어, 정적인 상태에서 단지 페로브스카이트형 정방정 구조를 갖는 단일 상으로 형성된 압전 재료의 경우에도, 그 재료가 능면체정 구조를 갖는 압전 금속 산화물과의 고용체인 한, 외부 전기장에 의해 분극 모멘트들간의 스위칭이 유도된다.
큰 종횡비를 갖는 정방정 구조 및 능면체정 구조의 고용체는 이들 각각의 단위 격자들간의 부피차가 너무 커서 스위칭에 대한 에너지 장벽이 높다는 것을 인지하여야 한다. 이러한 관점에서, 본 발명에서, 정방정 구조의 종횡비는 A(ZnjTi(1-j))O3 및 AMO3의 2성분 고용체에 추가로 A(MgkTi(1-k))O3을 고체-용해시킴으로써 억제된다. 그 결과, 능면체정 구조와 정방정 구조간의 스위칭에 대한 에너지 장벽이 작아지고, 따라서 압전성이 향상된다.
Mg는 Zn과 이온 반경이 유사하고 그의 d 오비탈이 낮은 전자 밀도를 갖기 때문에 Mg가 A(ZnjTi(1-j))O3의 정방정 구조의 종횡비 억제를 위해 선택된다. A(ZnjTi(1-j))O3 중의 A(MgkTi(1-k))O3의 고체-용해는 A(ZnjTi(1-j))O3의 정방정 구조를 유지하면서 종횡비를 억제할 수 있다.
화학식 1에서, A(MgkTi(1-k))O3 양의 몰비를 나타내는 m은 0.19≤m≤0.64, 바람직하게는 0.28≤m≤0.64를 만족한다. m이 0.19 미만인 경우에는, 종횡비에 대한 억제 효과가 얻어질 수 없고, 따라서 압전성이 불충분할 수 있다. 반면, m이 0.64 초과인 경우에는, 일부 경우에 A(ZnjTi(1-j))O3의 정방정 구조가 압전성을 위해 이용될 수 없다. m을 0.19 이상 및 0.64 이하의 범위 내로 설정하는 것은 분극 모멘트들간의 스위칭 크기와 에너지 장벽간의 균형을 확립하고, 따라서 압전성이 매우 효과적으로 향상될 수 있다.
화학식 1에서, A(ZnjTi(1-j))O3 양의 몰비를 나타내는 l은 0.09≤l≤0.49, 바람직하게는 0.09≤l≤0.36의 관계를 만족하고, 단 AMO3 양의 몰비를 나타내는 n이 0.27 이하의 "0.27-y" 값을 나타낼 때, 상기한 l의 상한은 "0.49-y" (여기서, y는 0 이상 내지 0.14 이하 범위의 실수임)이다. l이 0.09 미만인 경우에는, 일부 경우에 A(ZnjTi(1-j))O3의 정방정 구조가 압전성을 위해 이용될 수 없다. 반면, l이 0.49 또는 0.49-y 초과인 경우에는, 금속 산화물로서의 안정성이 감소하고, 따라서 비스무트 층 구조와 같은 비-페로브스카이트형 불순물 상이 나타날 수 있다.
A(MgkTi(1-k))O3 양과 A(ZnjTi(1-j))O3 양 사이의 비율은 m/(l+m)으로 나타낼 수 있다. 상기 비율이 0.35≤m/(l+m)≤0.88, 바람직하게는 0.49≤m/(l+m)≤0.86의 관계를 만족하는 경우, 본 발명의 압전 재료는 특히 큰 압전 특성을 갖는다.
화학식 1에서, AMO3 양의 몰비를 나타내는 n은 0.13≤n≤0.48, 바람직하게는 0.18≤n≤0.48의 관계를 만족할 수 있다. n을 0.13 이상 및 0.48 이하의 범위 내로 설정하는 것은, 압전 재료를 형성하는 페로브스카이트형 금속 산화물 전체가 정방정 구조 또는 단사정 구조를 채택할 수 있게 하고, 따라서 큰 압전성이 얻어질 수 있다.
화학식 1에서 A는 단지 Bi 원소만을, 또는 Bi 원소 및 3가 란탄족 원소로부터 선택된 적어도 1종 이상의 원소를 함유하는 것이 바람직하다.
A가 단지 3가 Bi계 금속 원소만으로 형성된 경우, A-위치 원소 및 O 원소로 형성된 페로브스카이트 골격이 전기적으로 안정해진다.
A가 단지 Bi 원소만으로 형성된 경우, A-위치 원소 및 O 원소로 형성된 페로브스카이트 골격의 대칭성이 증가하고, 따라서 외부 자극에 대한 압전 재료의 안정성이 향상된다. 또한, Bi 원소 특유의 강한 결합으로 인한 압전 재료의 퀴리 온도 상승 및 내부 분극의 변동 범위 확대 효과가 얻어진다.
압전 재료가 외부로부터의 분극 처리에 적용되는 경우, 퀴리 온도 조정을 위해 A가 또한 3가 란탄족 원소를 함유하는 것이 바람직하다. 또한, A가 란탄족 원소를 함유하는 경우, 본 발명의 압전 재료는 주변 압력 하에 보다 용이하게 합성될 수 있다.
3가 란탄족 원소의 예는, La, Ce, Pr, Tm, Yb, 및 Dy를 포함한다. 이들 중, La 원소가 A에 함유되는 란탄족 원소 중 가장 바람직하다. La 원소는 다른 성분과의 균질한 고용체를 형성하고, 따라서 페로브스카이트-구조의 단일 상이 용이하게 얻어질 수 있다.
A가 적어도 Bi 원소 및 란탄족 원소, 예컨대 La 원소를 함유하는 경우, A를 차지하는 Bi의 비율은 바람직하게는 70 mol% 이상 및 99.9 mol% 이하, 특히 바람직하게는 90 mol% 이상 및 99.9 mol% 이하이다. A를 차지하는 Bi의 비율이 70 mol% 미만인 경우, 압전 재료의 절연성이 열화될 수 있다. 반면, A를 차지하는 Bi의 비율이 99.9 mol% 초과인 경우, 란탄족 원소를 첨가하지 않은 경우에서와 거의 동등한 성능이 얻어진다. 본 발명에서, 용어 "mol%"는 특정 위치를 차지하는 물질의 총량에 대한 특정 원소의 물질의 양을 백분율로 나타낸 것임을 인지하여야 한다.
본 발명의 압전 재료에서 요망되는 퀴리 온도는 200℃ 이상 및 600℃ 이하, 보다 바람직하게는 200℃ 이상 및 500℃ 이하이다. 퀴리 온도가 200℃ 이상이면, 압전 재료를 장치에 사용하는 경우에, 온도에 따라 보다 적은 특성 변동을 갖는 재료가 제공될 수 있다. 또한, 퀴리 온도가 600℃ 이하이면, 장치의 형성 동안 용이하게 분극될 수 있는 재료가 제공될 수 있다. 일반적으로, A 중에 함유된 란탄족 원소의 비율이 클수록, 퀴리 온도는 낮아지는 경향이 있다.
또한, 본 발명의 압전 재료에 적당량의 Mn을 혼입하는 것은 압전 재료의 절연성을 향상시킨다. 매우 절연성인 압전 재료는, 재료가 고전압 하에서의 분극 처리를 견뎌낼 수 있고, 또한 전기적 에너지와 기계적 에너지간의 전환 효율이 우수하다는 이점을 갖는다. 또한, 본 발명의 압전 재료에 적당량의 Mn을 혼입하는 것은 추가로 낮은 전압을 이용하여 압전 재료를 분극할 수 있는 효과를 제공한다.
본 발명의 압전 재료에 Mn을 혼입할 때 사용되는 원료는 2가 Mn일 수 있거나, 또는 4가 Mn일 수 있다. Mn 원소가 산화물로서 결정 입자 경계에 함유된 경우, 뿐만 아니라 Mn 원소가 페로브스카이트 구조의 B 위치에 함유된 경우, 동일한 효과가 기대될 수 있다.
화학식 1에서, M은 0.1 mol% 이상 및 5 mol% 이하, 특히, 0.1 mol% 이상 및 1 mol% 이하의 Mn 원소를 함유할 수 있다. M 중 Mn의 함량이 0.1 mol% 미만인 경우에는, 절연성이 향상되는 정도가 작아진다. 반면, B 위치에서의 Mn의 함량이 5 mol% 초과인 경우에는, 압전 재료의 압전 효과가 작아질 수 있다.
본 발명의 압전 재료에서, 화학식 1로 표시되는 페로브스카이트형 금속 산화물의 결정계는 바람직하게는 적어도 단사정 구조를 포함한다. 보다 바람직한 결정계는 단지 단사정 구조만으로 형성된 결정계이다.
본 발명에서, 단사정 구조, 능면체정 구조, 및 정방정 구조는 하기와 같이 정의되며, 단 하기 "="는 "실질적으로 동등함"을 나타낸다. "≠"는 "동등하지 않음"을 나타낸다. β-각은 결정 격자의 a-축과 c-축에 의해 형성된 각도를 나타낸다.
능면체정 결정: a-축 격자 파라미터 = c-축 격자 파라미터, 및 β-각≠90°
단사정 결정: a-축 격자 파라미터 ≠ c-축 격자 파라미터, 및 β-각≠90°
정방정 결정: a-축 격자 파라미터 ≠ c-축 격자 파라미터, 및 β-각=90°
상기한 바와 같이, 본 발명에서, 정방정 구조의 종횡비는 A(ZnjTi(1-j))O3 및 AMO3의 2성분 고용체에 추가로 A(MgkTi(1-k))O3에 의해 억제된다. 그 결과, 능면체정 구조와 정방정 구조간의 스위칭에 대한 에너지 장벽이 작아지고, 따라서 압전성이 향상된다.
주요 메카니즘에 추가로, 각각의 구조들간의 스위칭에 대한 에너지 장벽은 화학식 1로 표시되는 페로브스카이트형 금속 산화물의 결정계가 단사정 구조를 포함하는 경우에 추가로 작아진다. 이는 아마도 단사정 구조의 단위 격자가 능면체정 구조의 단위 격자와 정방정 구조의 단위 격자 사이의 중간적인 부피를 갖는다는 사실, 및 단사정 구조의 단위 격자가 그의 (110)-축 방향으로 분극 모멘트를 갖는다는 사실에 기인하는 것이다. 즉, 본 발명의 압전 재료는 분극 모멘트를 세 방향, 즉 (001) 축, (110) 축, 및 (111) 축으로 회전하도록 용이하게 스위칭할 수 있게 된다. 그 결과, 외부 전기장의 강도 당 압전 현상에 의한 편차량이 증가한다. 즉, 압전 상수가 증가한다.
본 발명의 압전 재료의 특징은 그의 성분 조성 및 결정 구조에 있으며, 압전 재료의 제조 방법은 제한되지 않는다. 예를 들어, 압전 재료가 벌크 세라믹의 형태인 경우, 각각의 금속 원료를 주변 압력 하에 소결시키는 것을 포함하는 일반적 세라믹 제조 방법이 채용될 수 있다. 화학식 1에서 A가 단지 Bi 원소만으로 형성된 경우, 주변 압력 하에서의 소결은 불충분한 결정화를 초래할 수 있다. 이 경우, 고압 합성법, 전기 저항 가열법, 마이크로파 소결법, 또는 밀리미터 파 소결법 등의 접근법을 이용할 수도 있다. 본 발명에서 사용되는 용어 "벌크 세라믹"은 입자의 응집의 결과물인 벌크 물질을 지칭한다. 압전 재료가 필름 형태인 경우에 대해서는 하기에 기재한다.
압전 재료가, 기판 상에 제공되고 200 nm 이상 및 10 ㎛ 이하, 보다 바람직하게는 250 nm 이상 및 3 ㎛ 이하의 두께를 갖는 필름인 것이 요망된다. 압전 재료의 필름 두께가 200 nm 이상 및 10 ㎛ 이하로 설정되는 경우, 압전 소자로서 충분한 전기기계 커플링 기능이 얻어질 수 있고, 압전 소자의 통합 밀도 증가가 기대될 수 있다.
필름의 적층 방법은 특별히 제한되지 않는다. 방법의 예는, 유기금속 화학 증착법 (MOCVD법), 화학 용액 퇴적법 (CSD법), 펄스 레이저 퇴적법 (PLD법), 스퍼터링법, 수열 합성법, 및 에어로졸 퇴적법 (AD법)을 포함한다. 이들 중, 바람직한 적층 방법은 유기금속 화학 증착법, 화학 용액 퇴적법, 또는 펄스 레이저 퇴적법이다. 유기금속 화학 증착법, 화학 용액 퇴적법, 및 펄스 레이저 퇴적법은 각각 금속 조성의 정밀한 조절에 있어 우수한 필름 형성 방법이다.
본 발명에서 사용되는 용어 "유기금속 화학 증착법 (MOCVD법)"은, 의도된 금속 산화물이 캐리어 기체에 의해 전달된 유기금속 화합물의 열 분해에 의해 기판 상에서 성장하는 필름 형성 방법에 대한 일반적 명칭을 나타낸다. 용어 "유기금속 화학 증착법"은 일반적으로 유기금속 증기 상 에피택시법, MOCVD법, 또는 MOVPE법이라 불리는 필름 형성 방법을 포함한다.
본 발명에서 사용되는 용어 "화학 용액 퇴적법 (CSD법)"은, 의도된 금속 산화물의 전구체 용액을 기판 상에 도포한 후, 가열 및 결정화하여 의도된 금속 산화물을 얻는 필름 형성 방법에 대한 일반적 명칭을 나타낸다. 용어 "화학 용액 퇴적법"은 일반적으로 졸-겔법, 또는 유기금속 분해법이라 불리는 필름 형성 방법을 포함한다.
MOCVD법 또는 CSD법에서 사용되는 전구체 용액 중에 포함되는 금속 화합물의 예는 가수분해성 또는 열 분해성 유기금속 화합물을 포함한다. 이들의 전형적 예는, 각각 의도된 재료 중에 함유되는 금속의 금속 알콕시드, 유기산 염, 및 β-디케톤 착체 등의 금속 착체를 포함한다.
본 발명에서 사용되는 용어 "펄스 레이저 퇴적법 (PLD법)"은, 수십 나노초 (ns) 이내의 펄스화 레이저를 표적 재료에 입사할 때 발생되는 플라즈마를 이용하여 기판 상에 증기로부터 금속 산화물을 성장시키는 필름 형성 방법에 대한 일반적 명칭을 나타낸다. 용어 "펄스 레이저 퇴적법"은 일반적으로 펄스 레이저 증착법, 펄스 레이저 필름 형성 방법, 레이저 어블레이션법 또는 분자빔 에피택시법이라 불리는 필름 형성 방법을 포함한다.
PLD법에 사용되는 표적 재료는 표적 금속 산화물과 조성이 동일한 소결 압착물일 수 있거나, 또는 상이한 필름 퇴적률을 갖는 금속 종으로 분류되는 다중 시스템일 수 있다.
필름형 압전 재료가 제공되는 기판의 재료는 특별히 바람직하지는 않지만, 전형적으로 800℃ 이하에서 수행되는 소성 공정에서 변형되거나 용융되지 않는 재료가 바람직하다. 예를 들어, 산화마그네슘 (MgO), 티탄산스트론튬 (SrTiO3) 등으로 형성된 단결정 기판, 지르코니아 (ZrO2), 알루미나 (Al2O3), 실리카 (SiO2) 등으로 형성된 세라믹 기판, 규소(Si), 텅스텐 (W) 등으로 형성된 반도체 기판, 또는 내열성 스테인레스 (SUS) 기판이 바람직하게 사용된다. 복수종의 이들 재료를 조합할 수 있거나, 또는 재료를 적층시켜 다층 구조를 형성할 수 있다. 전도성 금속이 압전 소자의 전극 중 하나로서 기능할 수 있게 하기 위해 전도성 금속을 기판 내에 도핑하거나 기판 표면 상에 적층시킬 수 있다.
또한, 필름형 압전 재료는 선택적으로 (001) 배향된, (110) 배향된, 또는 (111) 배향된 것이 바람직하다.
용어 "필름형 압전 재료가 (hkl) 배향됨"은 (hkl) 축이 두께 방향으로 배향된 상태를 지칭한다. 필름형 압전 재료의 배향 상태는, 결정 박막에 대해 일반적으로 사용되는 X-선 회절 측정 (예컨대 2θ/θ 방법)에서 회절 피크의 검출 각도 및 강도로부터 용이하게 확인될 수 있다. 선택적으로 (hkl) 배향된 박막 재료로부터 얻어진 회절 차트에서는, (hkl) 면에 상응하는 각도에서 검출된 회절 피크의 강도가 다른 면에 상응하는 각도에서 검출된 피크의 총 강도에 비해 훨씬 더 크다.
필름형 압전 재료가 (001), (110), 또는 (111) 배향된 경우, 분극 모멘트는 필름에 수직인 방향으로 정렬되고, 따라서 압전 효과의 향상이 기대될 수 있다.
다음으로, 본 발명의 압전 소자를 설명한다.
본 발명에 따른 압전 소자는, 적어도 압전 재료 및 압전 재료와 접촉되도록 제공된 한 쌍의 전극을 갖는 압전 소자이며, 여기서 압전 재료는 상기 언급된 압전 재료이다.
도 1은 본 발명에 따른 압전 소자의 실시양태의 예를 나타내는 수직 단면 개략도이다. 도 1에서, 압전 소자는 기판 (1), 하부 전극 (2), 압전 재료 (3), 및 상부 전극 (4)를 포함한다. 본 발명에 따른 압전 소자는, 기판 (1) 상에, 압전 재료 (3) 및 압전 재료 (3)과 접촉하여 제공된 한 쌍의 하부 전극 (2) 및 상부 전극 (4)를 포함한다.
기판 (1)이 본 발명의 압전 소자의 구조에서 필수적인 것은 아니지만, 압전 재료 (3)은 재료가 필름 형상을 갖는 경우에 그의 형상을 유지하기 위해 바람직하게는 기판 (1) 상에 제공된다. 하부 전극 (2)는, 도 1에 나타낸 바와 같이 기판 (1) 및 압전 재료 (3) 둘 다와 접촉되도록 제공될 수 있다.
기판 (1)의 재료는 특별히 제한되지 않지만, 압전 재료에 대해 기재된 바와 같이 전형적으로 800℃ 이하에서 수행되는 소성 공정에서 변형되거나 용융되지 않는 재료가 바람직하다.
기판 (1)에 사용할 수 있는 재료는 상기한 바와 같다. 또한, 본 발명의 압전 소자에 사용되는 기판은 바람직하게는 선택적으로 (100) 배향된, (110) 배향된, 또는 (111) 배향된 단결정 기판이다.
특정 방향으로 배향된 단결정 기판의 사용은, 기판 표면에 제공된 필름형 압전 재료를 동일한 배향으로 강하게 배향시킬 수 있다.
또한, 압전 소자의 하부 전극 (2) 및 상부 전극 (4)는 각각 약 5 nm 내지 2000 nm의 두께를 갖는 전도성 층으로 형성된다. 전도성 층의 재료는 특별히 제한되지 않지만, 압전 소자에 전형적으로 사용되는 재료여야만 한다. 이러한 재료의 예는, Ti, Pt, Ta, Ir, Sr, In, Sn, Au, Al, Fe, Cr, Ni, Pd, Ag, 및 Cu 등의 금속, 및 이들 금속의 산화물을 포함한다. 하부 전극 (2) 및 상부 전극 (4) 각각은 이들 재료 중 1종으로 형성될 수 있거나, 또는 이들 중 2종 이상을 적층하여 얻어질 수 있다.
또한, 하부 전극 (2) 및 상부 전극 (4) 중 적어도 하나는 바람직하게는 M1RuO3 (M1은 Sr, Ba, 및 Ca로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 나타냄)으로 표시되는 페로브스카이트형 금속 산화물로 형성된다.
하부 전극 (2) 또는 상부 전극 (4)에 이러한 전도성 금속 산화물을 적용하면, 압전 재료 (3)으로 형성된 압전 박막과의 접촉 계면에서 결정 격자의 정합성이 향상되고, 따라서 압전 소자의 압전성 및 구동 내구성 향상이 기대될 수 있다. 특히, 하부 전극 (2)가 상기 전도성 산화물인 경우, 그 전극은 압전 박막의 페로브스카이트 결정화를 촉진하는 역할을 하고, 따라서 압전 소자의 절연성 및 압전성 향상이 기대될 수 있다.
하부 전극 (2) 및 상부 전극 (4) 각각은, 화학 용액 퇴적법 등의 액체 상 필름 형성 방법에 기초한 도포 후의 소성에 의해 형성될 수 있거나, 또는 펄스 레이저 퇴적법, 스퍼터링법, 또는 증착법 등의 증기 상 필름 형성 방법에 의해 형성될 수 있다. 별법으로, 하부 전극 (2) 및 상부 전극 (4) 둘 다 각각 요망되는 형상으로 패턴화된 후에 사용될 수 있다. 압전 재료 (3)도 유사하게 요망되는 형상으로 패턴화된 후에 소자에 사용될 수 있다.
본 발명의 압전 재료는 압전 센서, 초음파 진동자, 압전 액츄에이터, 잉크-젯 헤드, 강유전체 메모리, 및 커패시터 등의 장치에 사용될 수 있다.
도 2a 및 2b는 각각 본 발명의 액체 토출 헤드의 구조에 대한 실시양태를 나타내는 개략도이다. 도 2a 및 2b에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 액체 토출 헤드는, 본 발명의 압전 소자 (101)을 갖는 액체 토출 헤드이다. 압전 소자 (101)은 적어도 제1 전극 (1011), 압전 재료 (1012), 및 제2 전극 (1013)을 갖는 압전 소자이다. 압전 재료 (1012)는 도 2b에 나타낸 바와 같이 필요에 따라 패턴화된다.
도 2b는 액체 토출 헤드의 개략도이다. 액체 토출 헤드는 토출구 (105), 개별 액체 챔버 (102), 개별 액체 챔버 (102)와 토출구 (105)를 연결하는 소통 홀 (106), 액체 챔버 구획 벽 (104), 공통 액체 챔버 (107), 진동판 (103), 및 압전 소자 (101)을 갖는다. 도면에서 직사각형 형상을 갖는 압전 소자 (101) 각각은 타원형 형상, 원형 형상, 또는 평행사변형 형상 등의 직사각형 형상 이외의 형상을 가질 수 있다. 일반적으로, 압전 재료 (1012)는 각각 개별 액체 챔버 (102)의 형상과 일치되는 각각의 형상을 갖는다.
본 발명의 액체 토출 헤드에서 압전 소자 (101)의 근접부를 도 2a를 참조로 하여 상세히 설명한다. 도 2a는 도 2b에 나타낸 액체 토출 헤드의 폭 방향으로의 압전 소자의 단면도이다. 직사각형 형상으로 나타낸 압전 소자 (101)의 단면 형상은 사다리꼴 형상 또는 역사다리꼴 형상일 수도 있다.
도면에서, 제1 전극 (1011)은 하부 전극으로서 사용되고, 제2 전극 (1013)은 상부 전극으로서 사용된다. 그러나, 제1 전극 (1011) 및 제2 전극 (1013)의 배열은 이것으로 제한되지 않는다. 예를 들어, 제1 전극 (1011)이 하부 전극으로서 사용될 수 있거나, 상부 전극으로서 사용될 수 있다. 유사하게, 제2 전극 (1013)이 상부 전극으로서 사용될 수 있거나, 또는 하부 전극으로서 사용될 수 있다. 또한, 완충층 (108)이 진동판 (103)과 하부 전극 사이에 존재할 수 있다.
이들 명목상의 차이는 장치의 제조 방법에 의해 초래되는 것이며, 본 발명의 효과는 어느 경우에도 얻어질 수 있음을 인지하여야 한다.
액체 토출 헤드에서, 진동판 (103)은 압전 재료 (1012)의 팽창 및 수축으로 인해 수직 이동하여 압력을 개별 액체 챔버 (102) 내의 액체로 인가한다. 그 결과, 액체가 토출구 (105)로부터 토출된다. 본 발명의 액체 토출 헤드는 프린터 용도에, 또는 전자 장치의 제조에 사용될 수 있다.
진동판 (103)은 1.0 ㎛ 이상 및 15 ㎛ 이하, 바람직하게는 1.5 ㎛ 이상 및 8 ㎛ 이하의 두께를 갖는다. 진동판의 재료는 제한되지 않으며, 바람직하게는 Si이다. 진동판에서의 Si는 B 또는 P로 도핑될 수 있다. 또한, 진동판 상의 완충층 및 전극층이 진동판의 일부로서 작용할 수 있다.
완충층 (108)은 5 nm 이상 및 300 nm 이하, 바람직하게는 10 nm 이상 및 200 nm 이하의 두께를 갖는다.
토출구 (105)의 크기는 원-상당 직경으로 5 ㎛ 이상 및 40 ㎛ 이하이다. 토출구 (105)의 형상은 원형 형상일 수 있거나, 또는 별 형상, 직사각형 형상 또는 삼각형 형상일 수 있다.
다음으로, 본 발명의 압전 소자를 사용하는 초음파 모터를 설명한다.
도 3a 및 3b는 본 발명의 초음파 모터의 구조에 대한 실시양태를 나타내는 개략도이다.
도 3a는 본 발명의 단일 압전 소자로 형성된 초음파 모터를 나타낸다.
초음파 모터는 트랜스듀서 (201), 가압 스프링 (도시하지 않음)으로부터 인가된 압력에 의해 트랜스듀서 (201)의 슬라이딩 표면과 접촉하는 로터 (202), 및 로터 (202)와 일체화되도록 제공된 출력축 (203)을 갖는다. 트랜스듀서 (201)은 금속 탄성 고리 (2011), 본 발명의 압전 소자 (2012), 및 압전 소자 (2012)를 탄성 고리 (2011)에 접합시키기 위한 유기 접착제 (2013) (예컨대 에폭시- 또는 시아노아크릴레이트계 접착제)으로 형성된다. 본 발명의 압전 소자 (2012)는 제1 전극과 제2 전극 (도시하지 않음) 사이에 개재된 압전 재료로 형성된다.
본 발명의 압전 소자에 서로 π/2의 위상차를 갖는 2개의 교류 전압을 인가하면, 트랜스듀서 (201)에서 굴곡 진행파가 발생하고, 따라서 트랜스듀서 (201)의 슬라이딩 표면 상의 각 지점은 타원 운동을 한다. 로터 (202)가 트랜스듀서 (201)의 슬라이딩 표면과 압접하게 되면, 로터 (202)는 트랜스듀서 (201)로부터 마찰력을 받아 굴곡 진행파와 반대 방향으로 회전한다. 피동 부재 (도시하지 않음)가 출력축 (203)에 연결되고, 이는 로터 (202)의 회전력에 의해 구동된다.
압전 재료에 전압이 인가되면 압전 횡효과로 인해 압전 재료의 팽창 및 수축이 일어난다. 금속 등의 탄성체가 압전 소자에 연결되면, 탄성체는 압전 재료의 팽창 및 수축에 의해 굽어진다. 본원에 기재된 유형의 초음파 모터는 이 원리를 이용한 것이다.
다음으로, 적층 구조를 갖는 압전 소자를 포함하는 초음파 모터를 도 3b에 나타내었다. 트랜스듀서 (204)는 원주상 금속 탄성체 (2041) 사이에 개재된 적층된 압전 소자 (2042)로 형성된다. 적층된 압전 소자 (2042)는 다중 적층된 압전 재료 (도시하지 않음)로 형성된 소자이고, 이는 그의 적층물 외부 표면 상에 제1 전극 및 제2 전극을 갖고, 그의 적층물 내부 표면 상에 내부 전극을 갖는다. 금속 탄성체 (2041)을 볼트로 체결하여 압전 소자 (2042)를 탄성체 사이에 개재시키고 이로써 고정시킬 수 있다. 이에 따라, 트랜스듀서 (204)가 형성된다.
압전 소자 (2042)에 서로 위상차를 갖는 교류 전압을 인가하면, 트랜스듀서 (204)가 서로 직교하는 두 진동을 여기시킨다. 이들 두 진동이 조합되어 트랜스듀서 (204)의 선단부의 구동을 위한 원진동을 형성한다. 트랜스듀서 (204)의 상부에는 압축된 주변 홈이 형성되어 구동을 위한 진동의 변위를 증가시킨다는 것을 인지하여야 한다.
로터 (205)는 구동을 위한 마찰력을 얻도록 가압을 위한 스프링 (206)으로부터의 압력 하에 트랜스듀서 (204)와 접촉한다. 로터 (205)는 베어링에 의해 회전 지지된다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 압전 소자는 액체 토출 헤드 및 초음파 모터에 적합하게 적용가능하다.
본 발명의 비연계 압전 재료의 사용은, 납을 함유하는 압전 재료가 사용되는 경우에 필적하거나 그보다 큰 노즐 밀도 및 토출력을 갖는 액체 토출 헤드를 제공할 수 있다.
본 발명의 비연계 압전 재료의 사용은, 납을 함유하는 압전 재료가 사용되는 경우에 필적하거나 그보다 큰 구동력 및 내구성을 갖는 초음파 모터를 제공할 수 있다.
이하에서, 본 발명을 실시예에 의해 보다 구체적으로 설명한다. 그러나, 본 발명이 하기 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
(실시예 1 내지 11 및 16 내지 26)
표 1 및 표 3의 각각의 실시예에 상응하는 조성을 갖는 금속 산화물 박막을 각각 펄스화 유기금속 화학 증착법 (MOCVD법)에 의해 기판 상에 형성하였다.
필름 형성 표면 상에 하부 전극으로서 약 100 nm의 두께를 갖는 루테늄산스트론튬 (SrRuO3)을 갖는 (100)-배향된 티탄산스트론튬 (SrTiO3) 단결정 기판을 기판으로서 사용하고, 그 위에 임의의 상기와 같은 박막을 형성하였다. SrRuO3 전극은 스퍼터링법에 의해 형성하였다.
각각의 금속 산화물의 원료로서, 디메틸(2-(N,N-디메틸아미노메틸)페닐)비스무트 (Bi(CH3)2(2-(CH3)2NCH2Ph)), 트리(에틸펜타디에닐)철 (Fe(C2H5C5H4)3), 아연 비스(6-에틸-2,2-디메틸-3,5-데칸디오네이트) (Zn(EDMDD)2), 마그네슘 비스(2,2,6,6-테트라메틸-3,5-헵탄디오네이트) (Mg(DPM)2), 및 테트라-i-프로폭시티타늄 (Ti(O?i-Pr)4)을 사용하였다.
질소를 캐리어 기체로서 사용하고, 산소 및 질소를 각각 퍼징 기체로서 사용하였다. 필름 형성은 기체를 10초 동안 공급할 때마다 5초 동안 임의의 상기 기체 공급을 중단함으로써 간헐적으로 수행하였다. 필름 형성 온도를 760℃로 설정하였다. 필름 형성을 총 200개의 펄스 (50분) 동안 수행하였다. 이에 따라, 190 nm 내지 600 nm의 두께를 갖는 본 발명의 압전 재료를 기재로 하는 박막을 얻었다.
표 1 및 표 3에 나타낸 x, j, k, l, m, 및 n은 실시예의 압전 박막의 금속 조성비를 나타내며, 이를 l+m+n=1의 관계가 성립될 수 있도록 표준화하였다. 이들 값은 X-선 형광 분석 (XRF) 및 ICP 분광측정을 조합하여 이용하여 측정하였다. 이상적인 x, j, 및 k 값을 각각 1.0, 0.5, 및 0.5로 설정하여 MOCVD법에 대한 필름 형성 조건을 조정함으로써 예정된 조성비를 얻을 수 있다. l, m, 및 n에 대해 얻어진 결과를 각각 세부화된 조성 분석에 의해 3개의 유효 숫자로 보정하였다.
X-선 회절 측정에서는, 압전 재료 각각이 선택적으로 (001) 배향된 페로브스카이트 구조를 갖는 것으로 나타났다. 또한, 재료의 결정계는 각각 정방정 구조 및 단사정 구조를 갖는 혼합계, 단사정 구조의 단일계, 또는 단사정 구조 및 능면체정 구조를 갖는 혼합계였다. 또한, 피크 위치로부터 환산된 단위 격자의 장축의 격자 파라미터는 m 값이 증가함에 따라 작아지는 경향이 있었다.
이들 박막형 압전 재료의 표면에 스퍼터링법에 의해 각각 100 ㎛의 직경을 갖는 백금 전극을 제공하였다. 이에 따라, 압전 소자를 얻었다. 실시예 1 내지 11 및 16 내지 26의 각각의 압전 소자의 절연성은 우수하였다. 이들 압전 소자를 전기적 측정에 사용하였다. 표 1 및 표 3에 조성과 함께 그 결과를 나타내었다.
표 1 및 표 3 각각에 나타낸 강유전성은, 압전 소자 각각의 P-E 히스테리시스 측정 결과를 나타낸다. 관심 소자가 실용 전기장에서 실온에서 강유전성을 나타내는지의 여부를 판단하기 위해 P-E 히스테리시스 측정을 수행하였다. 일정한 전기장 영역에서 강유전성을 나타내는 재료를 그 전기장 영역에서 압전성을 갖는다고 할 수 있고, 따라서 메모리 재료로서 사용될 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 압전 소자에 ±1,500 kV/cm의 최대값을 갖는 외부 전기장을 그의 위상을 양음으로 변화시키면서 인가하였을 때 자발적 분극의 히스테리시스를 관찰하였다. 자발적 분극이 반전되는 강유전체 재료에 특이적인 히스테리시스 곡선이 관찰된 경우, 표 1 및 표 3 각각의 "강유전성" 칼럼에 "○" 표시를 기재하였다. 강유전체 곡선이 상기 전기장 범위에서 관찰되지 않은 경우, 상기 칼럼에 "×" 표시를 기재하였다. "×" 표시는, 관심 소자가 강유전체이지만, 분극의 반전이 일어나는 전기장 (항전기장)이 상기 전기장 범위에서 벗어난 경우를 포함한다.
표 1 및 표 3 각각에 나타낸 절연성은, 압전 소자 각각의 누출 전류 측정 결과를 나타낸다. 관심 소자가 실용 전기장에서 실온에서 절연성을 나타내는지의 여부를 판단하기 위해 누출 전류 측정을 수행하였다. 구체적으로, 본 발명의 압전 소자에 250 kV/cm의 DC 전기장을 인가하였을 때 누출 전류 값을 기록하였다. 누출 전류 값이 1 mA/cm2 이하인 경우, 즉 소자가 우수한 절연성을 나타낸 경우, "○" 표시를 기재하였다. 그렇지 않은 경우, "×" 표시를 기재하였다. 실시예 1 내지 11 및 16 내지 26의 압전 소자 각각의 누출 전류 값은 0.01 mA/cm2 이하였다. 즉, 각각의 소자는 시판되는 지르코늄산납의 박막의 경우에 비해 높은 절연성을 나타내었다.
표 1 및 표 3 각각에 나타낸 압전 상수는, 변위 검출기로서의 원자간력 현미경 (AFM)을 사용한 실온에서의 압전 상수 (d33 상수) 측정에 의해 측정하였다. 구체적으로, AFM을 사용하여 전극 사이에 개재된 박막의 두께 당 인가 전압이 700 kV/cm로 설정되었을 때의 압전 재료의 왜곡을 관찰하였다. 왜곡량을 인가 전압으로 나누어 표 1 및 표 3 각각에 나타낸 압전 상수로 환산하였다. 소자의 왜곡량이 너무 적어 압전 상수가 계산될 수 없는 경우, "×" 표시를 기재하였다.
(비교예 1, 2, 및 6 내지 9)
표 1 및 표 3에 나타낸 비교예 1, 2, 및 6 내지 9의 표적 조성을 갖는 금속 산화물을 실시예 1 내지 11 및 16 내지 26에서와 동일한 방식으로 MOCVD법에 의해 제조하였다.
비교예 1의 금속 산화물은 A(MgkTi(1-k))O3 성분을 함유하지 않는 고용체였다. 비교예 2의 금속 산화물은 본 발명의 압전 재료가 함유하는 것보다 소량의 A(MgkTi(1-k))O3 성분을 함유하는 고용체였다. 비교예 6 내지 9의 금속 산화물은 각각 A(ZnjTi(1-j))O3 성분을 함유하지 않는 고용체였다.
비교예 1, 2, 및 6 내지 9의 금속 산화물 각각은 선택적으로 (001) 배향된 페로브스카이트형 구조를 가졌다. 비교예 1 및 2의 결정계는 각각 정방정 구조의 단일계였고, 비교예 6 내지 9의 결정계는 각각 능면체정 구조의 단일계였다.
실시예 1 내지 11 및 16 내지 26에서와 동일한 방식으로 비교예 1, 2, 및 6 내지 9의 금속 산화물 상에 전극을 형성함으로써 전기적 측정을 수행하였다. 표 1 및 표 3에 조성과 함께 그 결과를 나타내었다. 비교예 1 및 비교예 2의 소자는 각각 높은 절연성을 가졌으나, 이들의 항전기장이 너무 커서 어떠한 소자도 ±1,500 kV/cm의 범위에서 자발적 분극의 반전 현상을 나타내지 않았다. 비교예 6 내지 9의 소자는 각각 또한 높은 절연성을 나타내었다. 비교예 6 내지 8의 소자는 각각 강유전성을 나타내었지만, 비교예 9의 소자는 강유전성을 나타내지 않았다.
또한, 비교예 1, 비교예 2, 및 비교예 9의 소자는 각각 압전 측정시 적은 소자 왜곡량을 가졌고, 소자 각각의 d33 상수는 근사적으로 환산시 약 10 pm/V였다. 비교예 6 내지 9의 소자는 각각 명확한 압전성을 나타내었지만, 표 3에 나타낸 이들의 압전 상수 (d33)는 크지 않았다.
도 4는 실시예 1 내지 11, 및 비교예 1 및 2의 금속 산화물의 조성들간의 관계를 나타내는 삼각 상태도를 나타낸다. 도면에서 파선은 본 발명의 청구항 1에 상응하는 범위를 나타낸다. 파선 내부의 플롯은 실시예 1 내지 11의 조성에 상응한다. 파선 외부의 플롯은 비교예 1 및 2의 조성에 상응한다.
[표 1]
Figure pct00001
[표 1에 계속]
Figure pct00002
(실시예 12 및 27 내지 41)
표 2 및 표 4에 나타낸 조성을 갖는 금속 산화물 박막을 각각 실시예 1 내지 11 및 16 내지 26에서와 동일한 방식으로 MOCVD법에 의해 기판 상에 형성하였다.
필름 형성 표면 상에 하부 전극으로서 약 100 nm의 두께를 갖는 루테늄산스트론튬 (SrRuO3)을 갖는 (110)-배향된 티탄산스트론튬 (SrTiO3) 단결정 기판을 기판으로서 사용하고, 그 위에 임의의 상기와 같은 박막을 형성하였다. SrRuO3 전극은 스퍼터링법에 의해 형성하였다.
각각의 금속 산화물의 원료로서, 실시예 1 내지 11에서 사용된 원료에 추가로, 트리(2,2,6,6-테트라메틸-3,5-헵탄디오네이트) (2,2-비피리딜)란탄 (La(TMOD)3bpy) 및 망간 트리(2,2,6,6,-테트라메틸-3,5-헵탄디오네이트) (Mn(DPM)3)를 사용하였다.
실시예 1 내지 11 및 16 내지 26의 경우와 동일한 필름 형성 조건 하에 200 nm 내지 450 nm의 두께를 갖는 본 발명의 압전 재료를 기재로 하는 박막을 얻었다.
표 2에 나타낸 x, j, k, l, m, 및 n은 실시예 1 내지 11 및 16 내지 26에서와 동일한 방식으로 계산한 것이다.
X-선 회절 측정에서는, 압전 재료 각각이 선택적으로 (110) 배향된 페로브스카이트 구조를 갖는 것으로 나타났다. 또한, 재료의 결정계는 각각 정방정 구조 및 단사정 구조를 갖는 혼합계, 또는 단사정 구조의 단일계였다.
이들 박막형 압전 재료의 표면에 스퍼터링법에 의해 각각 100 ㎛의 직경을 갖는 백금 전극을 제공하였다. 이에 따라, 압전 소자를 얻었다. 압전 소자의 전기적 특성 및 압전 특성의 측정 결과는 표 2 및 표 4에 나타낸 바와 같다.
(비교예 10 및 11)
표 4에 나타낸 비교예 10 및 11의 표적 조성을 갖는 금속 산화물을 실시예 27 내지 41에서와 동일한 방식으로 MOCVD법에 의해 제조하였다. 비교예 10 및 11의 금속 산화물은 각각 A(ZnjTi(1-j))O3 성분을 함유하지 않는 고용체였다.
비교예 10 및 11의 금속 산화물은 각각 선택적으로 (110) 배향된 페로브스카이트형 구조를 가졌고, 이들의 결정계는 각각 능면체정 구조의 단일계였다.
실시예 27 내지 41에서와 동일한 방식으로 비교예 10 및 11의 금속 산화물 상에 전극을 형성함으로써 전기적 측정을 수행하였다. 표 4에 조성과 함께 그 결과를 나타내었다. 비교예 10 및 비교예 11의 소자는 각각 높은 절연성 및 강유전성을 가졌다. 또한, 비교예 10 및 비교예 11의 소자는 각각 명확한 압전성을 나타내었지만, 표 4에 나타낸 이들의 압전 상수 (d33)는 크지 않았다.
(실시예 13, 14, 및 42 내지 57)
표 2 및 표 5에 나타낸 조성을 갖는 금속 산화물 박막을 각각 실시예 1 내지 12 및 16 내지 41에서와 동일한 방식으로 MOCVD법에 의해 기판 상에 형성하였다.
필름 형성 표면 상에 하부 전극으로서 약 100 nm의 두께를 갖는 루테늄산스트론튬 (SrRuO3)을 갖는 (111)-배향된 티탄산스트론튬 (SrTiO3) 단결정 기판을 기판으로서 사용하고, 그 위에 임의의 상기와 같은 박막을 형성하였다. SrRuO3 전극은 스퍼터링법에 의해 형성하였다.
실시예 13 및 14에서는, 각각의 금속 산화물의 원료로서, 실시예 1 내지 12 및 16 내지 41에서 사용된 원료에 추가로, 알루미늄 트리(2,2,6,6-테트라메틸-3,5-헵탄디오네이트) (Al(DPM)3)를 사용하였다.
실시예 1 내지 12 및 16 내지 41의 경우와 동일한 필름 형성 조건 하에 210 내지 550 nm의 두께를 갖는 본 발명의 압전 재료를 기재로 하는 박막을 얻었다.
표 2에 나타낸 x, j, k, l, m, 및 n은 실시예 1 내지 12 및 16 내지 41에서와 동일한 방식으로 계산한 것이다.
X-선 회절 측정에서는, 압전 재료 각각이 선택적으로 (111) 배향된 페로브스카이트 구조를 갖는 것으로 나타났다. 또한, 재료의 결정계는 각각 정방정 구조 및 단사정 구조를 갖는 혼합계, 또는 단사정 구조의 단일계였다.
이들 박막형 압전 재료의 표면에 스퍼터링법에 의해 각각 100 ㎛의 직경을 갖는 백금 전극을 제공하였다. 이에 따라, 압전 소자를 얻었다. 압전 소자의 전기적 특성 및 압전 특성의 측정 결과는 표 2 및 표 5에 나타낸 바와 같다.
(비교예 12 및 13)
표 5에 나타낸 비교예 12 및 13의 표적 조성을 갖는 금속 산화물을 실시예 42 내지 57에서와 동일한 방식으로 MOCVD법에 의해 제조하였다. 비교예 12 및 13의 금속 산화물은 각각 A(ZnjTi(1-j))O3 성분을 함유하지 않는 고용체였다.
비교예 12 및 13의 금속 산화물은 각각 선택적으로 (111) 배향된 페로브스카이트형 구조를 가졌고, 이들의 결정계는 각각 능면체정 구조의 단일계였다.
실시예 42 내지 57에서와 동일한 방식으로 비교예 12 및 13의 금속 산화물 상에 전극을 형성함으로써 전기적 측정을 수행하였다. 표 5에 조성과 함께 그 결과를 나타내었다. 비교예 12 및 비교예 13의 소자는 각각 높은 절연성 및 강유전성을 가졌다. 또한, 비교예 12 및 13의 소자는 각각 명확한 압전성을 나타내었지만, 표 4에 나타낸 이들의 압전 상수 (d33)는 크지 않았다.
(실시예 15 및 69 내지 72)
Bi2O3, La2O3, Dy2O3, Pr2O3, ZnO, MgO, TiO2, Fe2O3, Al2O3, Sc2O3, Y2O3, 및 MnO2를 표 2 및 표 8에 나타낸 최종 생성물 조성과 동일한 몰비로 혼합하고, 이어서 미분쇄하였다. 이에 따라, 원료의 혼합 분말이 얻어졌다. 각각의 혼합 분말에 결합제로서 폴리비닐 부티랄 (PVB)을 10 중량%로 첨가하고, 이어서 내용물을 모르타르에서 혼합하였다. 얻어진 생성물을 10 mm의 직경을 갖는 원형 디스크 형상으로 성형하고, 이어서 디스크를 600℃에서 2시간 동안 전기 로에서 예비-소성시켰다. 그 후, 예비-소성된 생성물을 850℃ 내지 1350℃에서 5시간 동안 전기 로에서 후-소성시켰다. 이에 따라, 본 발명의 벌크 세라믹형 압전 재료를 얻었다.
표 2에 나타낸 x, j, k, l, m, 및 n은 압전 재료가 각각 필름 형상을 갖는 실시예 1 내지 14 및 16 내지 57 중 어느 하나의 경우와 동일한 접근법으로 계산한 것이다.
X-선 회절 측정에서는, 실시예 15 및 69 내지 72의 압전 재료 각각이 랜덤 배향된 다결정 페로브스카이트 구조를 갖는 것으로 나타났다. 또한, 재료의 결정계는 각각 정방정 구조 및 단사정 구조를 갖는 혼합계, 또는 단사정 구조의 단일계였다. 압전 재료의 표면을 연마하여 재료가 각각 2.5 mm의 직경 및 0.25 mm의 두께를 갖는 디스크 형상으로 가공되도록 하였다. 금 이온 코팅기를 사용하여 디스크의 양 표면 상에 전극을 형성하고, 이어서 얻어진 생성물을 전기적 측정 및 압전 특성 측정에 사용하였다. 강유전성 및 절연성의 측정 방법은 실시예 1 내지 14 및 16 내지 57의 경우와 동일하였다. 압전 상수 측정을 위한 왜곡 측정에 레이저 도플러(Doppler) 속도계를 사용하였다. 그 결과는 표 2 및 표 8에 나타낸 바와 같다.
(비교예 3 내지 5)
표 2에 나타낸 비교예 3 내지 5의 조성을 갖는 금속 산화물을 실시예 15에서와 동일한 방식으로 제조하였다. 결정 구조, 전기적 특성, 및 압전 특성에 대한 금속 산화물의 평가 결과는 표 2에 나타낸 바와 같다.
비교예 3의 조성은 (Bi0 .7La0 .3)1.1FeO3이었다. X-선 회절 측정에서는 금속 산화물이 비-배향된 능면체정 페로브스카이트 구조를 갖는 것으로 나타났다.
비교예 4의 조성은 (Bi0 .7La0 .3)1.1FeO3 및 (Bi0 .7La0 .3)1.1(Zn0 .5Ti0 .5)O3의 고용체로 의도되었고, 비교예 5의 조성은 (Bi0 .7La0 .3)1.1(Zn0 .5Ti0 .5)O3으로 의도되었다. 그러나, X-선 회절 측정에 따르면, 금속 산화물 각각의 주요 상은 비스무트 층 구조였고, 페로브스카이트 구조를 갖는 금속 산화물은 얻을 수 없었다.
실시예 15에서와 동일한 방식으로 비교예 3 내지 5의 금속 산화물 상에 전극을 형성하고, 이어서 얻어진 생성물을 전기적 측정 및 압전 특성 측정에 사용하였다. 강유전성, 절연성, 및 압전 상수의 측정 방법은 실시예 15의 경우와 동일하였다.
(실시예 58 내지 65)
표 6의 각각의 실시예에 상응하는 조성을 갖는 금속 산화물 박막을 각각 펄스 레이저 퇴적법 (PLD법)에 의해 기판 상에 형성하였다.
필름 형성 표면 상에 하부 전극으로서 약 100 nm의 두께를 갖는 (100)-배향된 루테늄산스트론튬 (SrRuO3)을 갖는 (100)-배향된 티탄산스트론튬 (SrTiO3) 단결정 기판을 기판으로서 사용하고, 그 위에 실시예 58 내지 61, 64, 및 65의 박막을 각각 형성하였다. SrRuO3 전극은 스퍼터링법에 의해 형성하였다.
필름 형성 표면 상에 하부 전극으로서 약 100 nm의 두께를 갖는 (111)-배향된 루테늄산스트론튬 (SrRuO3)을 갖는 (0001)-표면-절단 사파이어 (Al2O3) 단결정 기판을 기판으로서 사용하고, 그 위에 실시예 62 및 63의 박막을 각각 형성하였다.
Bi2O3, La2O3, ZnO, MgO, TiO2, 및 Fe2O3을 혼합하고; 혼합물을 미분쇄하고; 미분쇄된 생성물을 750℃에서 5시간 동안 전기 로에서 예비-소성시키고; 예비-소성된 분말에 10 중량%의 PVB를 추가로 첨가하고; 혼합물을 성형하고; 성형물을 790℃에서 6시간 동안 전기 로에서 후-소성시킴으로써 얻어진 펠렛을 펄스 레이저가 입사되는 표적 재료로서 사용하였다. Bi2O3 및 ZnO의 함량은 각각, 필름 형성시 조성의 변동을 고려하여 압전 재료의 표적 조성에 대해 5 내지 20 at.% 과량임을 인지하여야 한다.
PLD법의 필름 형성 조건은 하기와 같다.
레이저: KrF 엑시머 레이저, 210 mJ
펄스 간격: 2 Hz
표적물과 기판간의 거리: 40 mm
필름 형성 압력: 500 mTorr의 산소 분위기
및 3 sccm의 유량
기판 온도: 630℃
필름 형성을 총 4,800개의 펄스 (40분) 동안 수행하였다. 이에 따라, 200 nm 내지 530 nm의 두께를 갖는 본 발명의 압전 재료를 기재로 하는 박막을 얻었다.
표 6에 나타낸 x, j, k, l, m, 및 n은 압전 재료가 각각 필름 형상을 갖는 실시예 1 내지 14 및 16 내지 57 중 어느 하나의 경우와 동일한 접근법으로 계산한 것이다.
X-선 회절 측정에서는, 실시예 58 내지 61, 및 64 및 65의 압전 재료 각각이 선택적으로 (001) 배향된 페로브스카이트 구조를 갖는 것으로 나타났다. 실시예 62 및 63의 압전 재료 각각은 선택적으로 (111) 배향된 페로브스카이트 구조를 가졌다. 또한, 재료의 결정계는 각각 정방정 구조 및 단사정 구조를 갖는 혼합계, 단사정 구조의 단일계, 또는 단사정 구조 및 능면체정 구조를 갖는 혼합계였다. 이들 박막형 압전 재료의 표면에 스퍼터링법에 의해 각각 100 ㎛의 직경을 갖는 백금 전극을 제공하였다. 이에 따라, 압전 소자를 얻었다. 압전 소자의 전기적 특성 및 압전 특성의 측정 결과는 표 6에 나타낸 바와 같다.
(비교예 14)
표 6에 나타낸 비교예 14의 표적 조성을 갖는 금속 산화물을 실시예 58 내지 61, 및 64 및 65에서와 동일한 방식으로 PLD법에 의해 제조하였다.
비교예 14의 금속 산화물은 A(MgkTi(1-k))O3 성분을 함유하지 않는 고용체였다. X-선 회절 측정에 따르면, 비교예 14의 금속 산화물의 주요 상은 비스무트 층 구조였고, 페로브스카이트 구조를 갖는 금속 산화물은 얻을 수 없었다.
실시예 58 내지 61, 및 64 및 65에서와 동일한 방식으로 비교예 14의 금속 산화물 상에 전극을 형성함으로써 전기적 측정을 수행하였다. 표 6에 조성과 함께 그 결과를 나타내었다. 비교예 14의 소자는 절연성이 불량하였고, 강유전성 및 압전성 모두 나타내지 않았다.
(실시예 66 내지 68)
표 7의 각각의 실시예에 상응하는 조성을 갖는 금속 산화물 박막을 각각 화학 용액 퇴적법 (CSD법)에 의해 기판 상에 형성하였다.
필름 형성 표면 상에 하부 전극으로서 약 100 nm의 두께를 갖는 (100)-배향된 루테늄산스트론튬 (SrRuO3)을 갖는 (100)-배향된 티탄산스트론튬 (SrTiO3) 단결정 기판을 기판으로서 사용하고, 그 위에 실시예 66 및 67의 박막을 각각 형성하였다. SrRuO3 전극은 스퍼터링법에 의해 형성하였다.
필름 형성 표면 상에 하부 전극으로서 200 nm의 두께를 갖는 (111)-자연 배향된 백금 (Pt)을 갖는 규소 기판 (SiO2 산화물 필름을 가짐)을 기판으로서 사용하고, 그 위에 실시예 68의 박막을 형성하였다. Pt 전극은 스퍼터링법에 의해 형성하였다.
CSD 필름 형성에 사용되는 금속 산화물의 전구체 용액을 하기 절차에 따라 제조하였다.
전구체 용액의 원료로서, 트리-t-아밀옥시비스무트 (Bi(O?t-Am)3), 아세트산아연 이수화물 (Zn(OAc)2?2H2O), 디에톡시마그네슘 (Mg(OEt)2), 테트라-n-부톡시티타늄 (Ti(O?n-Bu)4), 및 철 아세틸아세토네이트 (Fe(acac)3)를 사용하였다.
원료를 각각 금속에 대해 표 7에 나타낸 표적 조성과 동일한 몰비로 용매로서의 2-메톡시에탄올에 첨가하고, 이어서 교반 하에 용해시켰다. 아세트산아연 이수화물을 사용하는 시스템에, 아연 성분의 용해성을 돕도록 등몰량의 모노에탄올아민을 첨가하였다.
생성된 용액이 0.1 mol/L의 농도를 갖도록 적당량의 2-메톡시에탄올을 각각의 용액에 첨가하였다. 이에 따라, 실시예 66 내지 68에서 사용된 도포액을 얻었다.
표 7의 각각의 실시예에 상응하는 전구체 용액을 각각 스핀 코팅기 (3,000 rpm)를 사용하여 기판 상에 도포하였다. 도포된 층을 150℃에서 1분 동안 핫 플레이트로의 가열 하에 건조시켜 용매를 제거하였다. 그 후, 얻어진 생성물을 500℃에서 1분 동안 급속 열 적외선 어닐링 로 (이하에서는, "RTA"로서 언급됨)에서 소성시켰다. 이에 따라, 제1 층이 형성되었다. 다음으로, 제1 층에서와 동일한 방식으로 제2 층 및 제3 층 등의 층을 제1 층 상에 반복 적층시켰다. 이에 따라, 총 27층의 적층 필름을 얻었다. 최종적으로, 적층된 필름을 700℃에서 3분 동안 RTA에서 질소 분위기 하에 소성시켜 결정화하였다. 이에 따라, 250 nm 내지 400 nm의 두께를 갖는 본 발명의 압전 재료를 기재로 하는 박막을 얻었다.
표 7에 나타낸 x, j, k, l, m, 및 n은 압전 재료가 각각 필름 형상을 갖는 실시예 1 내지 14 및 16 내지 65에서와 동일한 방식으로 계산한 것이다.
X-선 회절 측정에서는, 실시예 66 및 67의 압전 재료가 각각 (001) 배향된, 다결정 페로브스카이트 구조를 갖는 것으로 나타났다. 실시예 68의 압전 재료는 랜덤 배향된 다결정 페로브스카이트 구조를 가졌다. 또한, 재료의 결정계는 각각 정방정 구조 및 단사정 구조를 갖는 혼합계, 또는 단사정 구조의 단일계였다.
이들 박막형 압전 재료의 표면에 스퍼터링법에 의해 각각 100 ㎛의 직경을 갖는 백금 전극을 제공하였다. 이에 따라, 압전 소자를 얻었다. 압전 소자의 전기적 특성 및 압전 특성의 측정 결과는 표 7에 나타낸 바와 같다.
(비교예 15 및 16)
표 7에 나타낸 비교예 15 및 16의 표적 조성을 갖는 금속 산화물을 실시예 66 및 67에서와 동일한 방식으로 CSD법에 의해 제조하였다.
비교예 15 및 16의 금속 산화물은 각각 A(ZnjTi(1-j))O3 성분을 함유하지 않는 고용체였다.
비교예 15 및 16의 금속 산화물은 각각 선택적으로 (001) 배향된 페로브스카이트형 구조를 가졌고, 이들의 결정계는 각각 능면체정 구조의 단일계였다.
실시예 66 및 67에서와 동일한 방식으로 비교예 15 및 16의 금속 산화물 상에 전극을 형성함으로써 전기적 측정을 수행하였다. 표 7에 조성과 함께 그 결과를 나타내었다. 비교예 15 및 비교예 16의 소자는 각각 높은 절연성 및 강유전성을 가졌다. 또한, 비교예 15 및 비교예 16의 소자는 각각 명확한 압전성을 나타내었지만, 표 7에 나타낸 이들의 압전 상수 (d33)는 크지 않았다.
[표 2]
Figure pct00003
[표 3]
Figure pct00004
[표 4]
Figure pct00005
[표 5]
Figure pct00006
[표 5에 계속]
Figure pct00007
[표 6]
Figure pct00008
[표 7]
Figure pct00009
[표 8]
Figure pct00010
도 8은 본 발명의 실시예 1 내지 72 및 비교예 1 내지 16의 금속 산화물의 조성들간의 관계를 나타내는 삼각 상태도이다.
도 8, 표 1, 표 2, 표 3, 표 4, 표 5, 표 6, 표 7, 및 표 8은, 본 발명의 압전 재료 각각이 높은 압전성을 갖고, 비교예 각각의 금속 산화물에 비해 압전성이 우수하다는 것을 시사하였다.
또한, 상기한 실시예 1 내지 72에서 본 발명의 압전 재료 및 압전 소자는 MOCVD법, 펄스 레이저 퇴적법, 화학 용액 퇴적법, 및 종래의 벌크 제조법에 의해 제조하였지만, 다른 세라믹 및 금속 산화물 박막 제조 방법에 의해 유사한 압전 재료를 얻을 수 있다.
(실시예 12, 15, 20, 39, 및 51을 기재로 하는 액체 토출 헤드 및 초음파 모터)
도 2a 및 2b, 및 도 3a 및 3b에 나타낸 바와 같은 액체 토출 헤드 및 초음파 모터를 실시예 12, 15, 20, 39, 및 51의 경우와 동일한 압전 재료를 사용하여 제조하였다. 각각의 액체 토출 헤드는 입력 전기 신호에 따라 잉크를 토출하는 것으로 나타났다. 각각의 초음파 모터는 교류 전압의 인가에 따라 그의 회전 거동을 보이는 것으로 나타났다.
본 발명에 따라, 환경에 유해한 임의의 성분을 함유하지 않으며 높은 압전성을 갖는 압전 재료가 제공될 수 있다. 또한, 본 발명은 각각 상기 압전 재료를 사용하는 압전 소자, 액체 토출 헤드, 및 초음파 모터를 제공할 수 있다. 본 발명의 압전 재료는 또한 MEMS 기술에 적용가능하고, 강유전체 메모리, 강유전체 센서, 및 압전 트랜스듀서 등의 다량의 강유전체 재료 및 압전 재료를 사용하는 기기에 임의의 문제 없이 사용할 수 있다.
본원은, 그 전체가 본원에 참고로 도입되는, 일본 특허 출원 제2010-045908호 (2010년 3월 2일자로 출원됨), 제2010-204420호 (2010년 9월 13일자로 출원됨) 및 제2010-292850호 (2010년 12월 28일자로 출원됨)의 이익을 청구한다.

Claims (17)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 페로브스카이트형 금속 산화물을 포함하는 압전 재료.
    <화학식 1>
    Ax(ZnjTi(1-j))l(MgkTi(1-k))mMnO3
    상기 식에서,
    A는 Bi 원소, 또는 3가 금속 원소로 이루어진 군으로부터 선택되고 적어도 Bi 원소를 함유하는 1종 이상의 원소를 나타내고;
    M은 Fe, Al, Sc, Mn, Y, Ga, 및 Yb로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소를 나타내고;
    0.9≤x≤1.25, 0.4≤j≤0.6, 0.4≤k≤0.6, 0.27≤l≤0.49, 0.19≤m≤0.46, 0.27≤n≤0.36 및 l+m+n=1이 만족된다.
  2. 하기 화학식 1로 표시되는 페로브스카이트형 금속 산화물을 포함하는 압전 재료.
    <화학식 1>
    Ax(ZnjTi(1-j))l(MgkTi(1-k))mMnO3
    상기 식에서,
    A는 Bi 원소, 또는 3가 금속 원소로 이루어진 군으로부터 선택되고 적어도 Bi 원소를 함유하는 1종 이상의 원소를 나타내고;
    M은 Fe, Al, Sc, Mn, Y, Ga, 및 Yb로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소를 나타내고;
    0.9≤x≤1.25, 0.4≤j≤0.6, 및 0.4≤k≤0.6이 만족되고; l+m+n=1이 만족되고, l, m, 및 n은 좌표점 A, B, C, D, E, F, G, H, I, 및 A로 둘러싸인 범위 내에 포함되며, 단, 좌표점 A, B, C, 및 D, 좌표점 A와 B를 연결하는 선, 좌표점 B와 C를 연결하는 선, 및 좌표점 C와 D를 연결하는 선은 상기 범위에서 제외된다.
    A: (l, m, n)=(0.45, 0.19, 0.36);
    B: (l, m, n)=(0.27, 0.37, 0.36);
    C: (l, m, n)=(0.27, 0.46, 0.27);
    D: (l, m, n)=(0.49, 0.24, 0.27);
    E: (l, m, n)=(0.35, 0.52, 0.13);
    F: (l, m, n)=(0.23, 0.64, 0.13);
    G: (l, m, n)=(0.09, 0.64, 0.27);
    H: (l, m, n)=(0.09, 0.43, 0.48); 및
    I: (l, m, n)=(0.33, 0.19, 0.48).
  3. 제1항에 있어서, A가 Bi 원소만으로 형성된 것인 압전 재료.
  4. 제1항에 있어서, A가 Bi 원소에 추가로 3가 란탄족 원소로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소를 함유하는 것인 압전 재료.
  5. 제4항에 있어서, A에서 1종 이상의 원소가 La 원소를 포함하는 것인 압전 재료.
  6. 제4항에 있어서, A에 대한 Bi 원소의 비율이 70 mol% 이상 및 99.9 mol% 이하인 압전 재료.
  7. 제1항에 있어서, M이 Fe 및 Al 원소 중 하나 이상, 또는 이들 모두로 형성된 것인 압전 재료.
  8. 제7항에 있어서, M이 0.1 mol% 이상 및 5 mol% 이하의 Mn 원소를 함유하는 것인 압전 재료.
  9. 제1항에 있어서, 페로브스카이트형 금속 산화물의 결정계가 적어도 단사정 구조를 포함하는 것인 압전 재료.
  10. 제1항에 있어서, 페로브스카이트형 금속 산화물의 결정계가 단사정 구조만을 포함하는 것인 압전 재료.
  11. 제1항에 있어서, 기판 상에 제공되고 200 nm 이상 및 10 ㎛ 이하의 두께를 갖는 필름을 포함하는 압전 재료.
  12. 제11항에 있어서, 선택적으로 (001) 배향된, (110) 배향된, 또는 (111) 배향된 압전 재료.
  13. 제1항에 따른 압전 재료를 포함하는 압전 재료, 및 압전 재료와 접촉되어 제공된 한 쌍의 전극을 포함하는 압전 소자.
  14. 제13항에 있어서, 압전 소자가 기판 상에 제공되고, 기판이 (100) 배향된, (110) 배향된, (111) 배향된 단결정 기판을 포함하는 것인 압전 소자.
  15. 제13항에 있어서, 한 쌍의 전극 중 하나 이상이 M1RuO3 (여기서, M1은 Sr, Ba, 및 Ca로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 나타냄)으로 표시되는 페로브스카이트형 금속 산화물을 포함하는 것인 압전 소자.
  16. 제13항에 따른 압전 소자를 포함하는 액체 토출 헤드.
  17. 제13항에 따른 압전 소자를 포함하는 초음파 모터.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022124792A1 (ko) * 2020-12-11 2022-06-16 주식회사 세라콤 압전 단결정, 그 제조방법 및 그를 이용한 압전 및 유전 응용 부품
KR20220083603A (ko) * 2020-12-11 2022-06-20 주식회사 세라콤 압전 단결정, 그 제조방법 및 그를 이용한 압전 및 유전 응용 부품

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5791370B2 (ja) * 2010-06-10 2015-10-07 キヤノン株式会社 圧電材料、圧電素子、液体吐出ヘッド、超音波モータおよび塵埃除去装置
US9022531B2 (en) 2012-02-28 2015-05-05 Canon Kabushiki Kaisha Piezoelectric element, liquid discharge head and liquid discharge apparatus
JP2015521125A (ja) * 2012-06-01 2015-07-27 オセ−テクノロジーズ・ベー・ヴエーＯｃｅ’−Ｎｅｄｅｒｌａｎｄ Ｂｅｓｌｏｔｅｎ Ｖｅｎｎｏｏｔｓｈａｐ インクジェット装置の動作方法
JP2014154740A (ja) * 2013-02-12 2014-08-25 Ricoh Co Ltd 圧電体薄膜素子、圧電アクチュエータ、液体噴射ヘッド及び液滴吐出装置
US9487445B2 (en) * 2013-03-28 2016-11-08 Tdk Corporation Ceramic composition
CN103420671B (zh) * 2013-08-13 2015-06-10 江苏大学 一种中低频宽带陶瓷滤波器用压电陶瓷材料
CN103496257B (zh) * 2013-09-11 2016-01-20 佛山市南海金刚新材料有限公司 喷墨打印头及喷墨打印机
US9917245B2 (en) 2015-11-27 2018-03-13 Canon Kabushiki Kaisha Piezoelectric element, method of manufacturing piezoelectric element, piezoelectric actuator, and electronic apparatus
US10424722B2 (en) 2015-11-27 2019-09-24 Canon Kabushiki Kaisha Piezoelectric element, piezoelectric actuator, and electronic apparatus
US9887347B2 (en) 2015-11-27 2018-02-06 Canon Kabushiki Kaisha Piezoelectric element, piezoelectric actuator and electronic instrument using the same
US9893268B2 (en) 2015-11-27 2018-02-13 Canon Kabushiki Kaisha Piezoelectric element, piezoelectric actuator, and electronic apparatus using the same
US10727395B2 (en) 2016-06-28 2020-07-28 Canon Kabushiki Kaisha Piezoeletric material, piezoelectric element, liquid discharge head, liquid discharge apparatus, vibration wave motor, optical instrument, vibration apparatus, dust removing apparatus, imaging apparatus and electronic device
JP6822214B2 (ja) * 2017-02-27 2021-01-27 Tdk株式会社 圧電組成物及び圧電素子
US11272080B2 (en) 2018-02-06 2022-03-08 Canon Kabushiki Kaisha Vibration device for dust removal and imaging device
JP7298159B2 (ja) * 2019-01-11 2023-06-27 Tdk株式会社 圧電薄膜、圧電薄膜素子、圧電アクチュエータ、圧電センサ、ヘッドアセンブリ、ヘッドスタックアセンブリ、ハードディスクドライブ、プリンタヘッド、及びインクジェットプリンタ装置
DE102020114219A1 (de) 2020-05-27 2021-12-02 Physik Instrumente (PI) GmbH & Co KG Ultraschallaktor
CN116375466A (zh) * 2023-04-04 2023-07-04 湖南瀚德微创医疗科技有限公司 一种压电陶瓷及其制备方法

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1258557A (zh) 1998-12-25 2000-07-05 中国科学院大连化学物理研究所 一种钙钛矿型含Bi系列混合导体透氧膜制备及应用
JP2003267796A (ja) 2002-03-15 2003-09-25 Akio Ikesue ペロブスカイト構造を有する酸化物及びその製造方法
JP2005047745A (ja) 2003-07-28 2005-02-24 Tdk Corp 圧電磁器
US7453188B2 (en) 2004-02-27 2008-11-18 Canon Kabushiki Kaisha Dielectric element, piezoelectric element, ink jet head and ink jet recording apparatus and manufacturing method of same
ATE529901T1 (de) * 2004-02-27 2011-11-15 Canon Kk Piezoelektrischer dünnfilm, verfahren zur herstellung eines piezoelektrischen dünnfilms, piezoelektrisches element und inkjet- aufzeichnungskopf
JP2005294452A (ja) * 2004-03-31 2005-10-20 Fujitsu Ltd 薄膜積層体、その薄膜積層体を用いたアクチュエータ素子、フィルター素子、強誘電体メモリ、および光偏向素子
US7591543B2 (en) 2005-08-23 2009-09-22 Canon Kabushiki Kaisha Piezoelectric member, piezoelectric member element, liquid discharge head in use thereof, liquid discharge apparatus and method of manufacturing piezoelectric member
JP5035504B2 (ja) 2006-04-12 2012-09-26 セイコーエプソン株式会社 インクジェット式記録ヘッドおよびインクジェットプリンタ
US7525239B2 (en) 2006-09-15 2009-04-28 Canon Kabushiki Kaisha Piezoelectric element, and liquid jet head and ultrasonic motor using the piezoelectric element
US8114307B2 (en) 2006-09-15 2012-02-14 Canon Kabushiki Kaisha Piezoelectric body and liquid discharge head
JP5538670B2 (ja) 2006-09-15 2014-07-02 キヤノン株式会社 圧電体素子、これを用いた液体吐出ヘッド及び超音波モーター
JP5355148B2 (ja) 2008-03-19 2013-11-27 キヤノン株式会社 圧電材料
JP5313792B2 (ja) 2008-07-17 2013-10-09 富士フイルム株式会社 ペロブスカイト型酸化物、酸化物組成物、酸化物体、圧電素子、及び液体吐出装置
US8529785B2 (en) * 2008-07-30 2013-09-10 Canon Kabushiki Kaisha Metal oxide
JP2010045908A (ja) 2008-08-12 2010-02-25 Seiko Epson Corp モータ
JP5599185B2 (ja) 2009-01-07 2014-10-01 キヤノン株式会社 圧電材料および圧電素子
US9022531B2 (en) * 2012-02-28 2015-05-05 Canon Kabushiki Kaisha Piezoelectric element, liquid discharge head and liquid discharge apparatus

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022124792A1 (ko) * 2020-12-11 2022-06-16 주식회사 세라콤 압전 단결정, 그 제조방법 및 그를 이용한 압전 및 유전 응용 부품
KR20220083603A (ko) * 2020-12-11 2022-06-20 주식회사 세라콤 압전 단결정, 그 제조방법 및 그를 이용한 압전 및 유전 응용 부품
US12031232B2 (en) 2020-12-11 2024-07-09 Ceracomp Co., Ltd. Piezoelectric single crystal, fabrication method therefor, and piezoelectric and dielectric application parts using same

Also Published As

Publication number Publication date
US9082975B2 (en) 2015-07-14
JP5832091B2 (ja) 2015-12-16
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WO2011111643A1 (en) 2011-09-15
CN102884646A (zh) 2013-01-16
US20130127298A1 (en) 2013-05-23

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