TW201724589A - 膜構造體、致動器、馬達及膜構造體之製造方法 - Google Patents

膜構造體、致動器、馬達及膜構造體之製造方法 Download PDF

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Abstract

提升在基板上所形成的強磁性膜的特性。本發明的其中一樣態，是一種膜構造體，具有：單晶基板(11)、以及形成並配向在前述單晶基板上之第1強磁性膜(13)。

Description

膜構造體、致動器、馬達及膜構造體之製造方法
本發明有關膜構造體、致動器、馬達及膜構造體之製造方法。
作為基板、與具有在基板上形成的壓電膜之膜構造體，在矽(Si)基板上，具有包含了介隔著配向膜及導電膜而磊晶成長的鋯鈦酸鉛(PZT)亦即PbZrxTi1-xO3(0<x<1)的壓電膜之膜構造體是廣為人知。
在日本特開2014-169466號專利公報(專利文獻1)，配向膜基板中，揭示有具有：具有(100)的結晶面之Si基板、在Si基板上經由磊晶成長所形成(100)的配向膜、在配向膜上經由磊晶成長所形成的導電膜、以及在導電膜上所形成的PZT膜之技術。
而且，在日本特開2014-170784號專利公報(專利文獻2)，配向膜基板中，揭示有具有：具有(100)的結晶面之Si基板、在Si基板上經由磊晶成長所形成(100)的配向膜、在配向膜上經由磊晶成長所形 成的導電膜、以及在導電膜上所形成的PZT膜之技術。
在把具有這樣的壓電膜之膜構造體適用到例如致動器的情況下，為了更進一步增加致動器的位移量及位移速度，希望是增加有膜構造體所受到的力，也就是因逆壓電效應所致之力以外的力。而且，希望增加壓電膜的壓電常數。或者是，在把具有壓電膜的膜構造體，適用到用了因逆壓電效應所致之力以外的力之動力裝置的情況下，希望增加膜構造體受到的力，也就是因逆壓電效應所致之力以外的力，而且，為了利用壓電效應進行檢測因該逆壓電效應所致之力以外的力，希望增加壓電膜的壓電常數。
而且，在基板上形成強磁性的薄膜的情況下，希望提升該強磁性膜的特性。
〔先前技術文獻〕 [專利文獻]
〔專利文獻1〕日本特開2014-169466號專利公報
〔專利文獻2〕日本特開2014-170784號專利公報
本發明的其中一樣態，其課題為提升在基板上形成的強磁性膜的特性。
而且，本發明的其中一樣態，其課題為提供一種膜 構造體，係可以增加膜構造體所受到的力，也就是因逆壓電效應所致之力以外的力。而且，本發明的其中一樣態，其課題為提供一種使用前述膜構造體之致動器或是馬達。
以下，說明有關本發明的種種的樣態。
[1]一種膜構造體，具有：單晶基板；以及形成並配向在前述單晶基板上之第1強磁性膜。
[2]在上述[1]的膜構造體中，具有第1膜，係被配置在前述單晶基板與前述第1強磁性膜之間，形成並配向在前述單晶基板上。
[3]在上述[1]或是[2]的膜構造體中，具有形成在前述第1強磁性膜上的壓電膜。
[4]一種膜構造體，具有：第1強磁性膜；以及形成在前述第1強磁性膜上的壓電膜。
[5]在上述[3]或是[4]的膜構造體中，具有形成在前述壓電膜上的第2強磁性膜或是第2導電膜。
[6]在上述[1]的膜構造體中，具有配置在前述單晶基板與前述第1強磁性膜之間的壓電膜。
[7]一種膜構造體，具有：壓電膜；以及形成在前述壓電膜上的第1強磁性膜。
[8]在上述[6]的膜構造體中，具有：形成並配向在前述單晶基板上的第1膜；以及形成在前述第1膜上的第1導電膜；前述第1膜及前述第1導電膜，被配置在前述單晶基板與前述壓電膜之間。
[9]在上述[2]或是[8]的膜構造體中，前述單晶基板為矽基板；前述第1膜為比矽更容易氧化的金屬氧化膜。
[10]在上述[1]至[9]中任一項的膜構造體中，前述第1強磁性膜為金屬膜。
[11]在上述[9]的膜構造體中，前述矽基板具有利用(100)面所構成的主面；前述第1膜具有立方晶的結晶構造，而且包含已做(100)配向之氧化鋯。
[12]在上述[3]至[5]中任一項的膜構造體中，具有形成在前述第1強磁性膜與前述壓電膜之間的第1導電膜。
[13]在上述[1]至[12]中任一項的膜構造體中，前述第1強磁性膜具有立方晶的結晶構造，而且包含已做(100)配向之鎳。
[14]在上述[1]至[12]中任一項的膜構造體 中，前述第1強磁性膜具有正方晶的結晶構造，而且包含已做(001)配向之R2Fe14B(R為從稀土類元素中至少選擇1種類的元素)。
[15]在上述[1]至[12]中任一項的膜構造體中，前述第1強磁性膜具有六方晶的結晶構造，而且包含已做(11-20)配向之RCo5(R為從稀土類元素中至少選擇1種類的元素)。
[16]在上述[1]至[12]中任一項的膜構造體中，前述第1強磁性膜包含鐵與鎳與鈷與鋁的合金。
[17]在上述[1]至[12]中任一項的膜構造體中，前述第1強磁性膜包含鐵與鉑的合金。
[18]在上述[3]至[8]、[12]中任一項的膜構造體中，前述壓電膜具有正方晶的結晶構造，而且包含已做(001)配向之鋯鈦酸鉛。
[19]在上述[3]至[8]、[12]中任一項的膜構造體中，前述壓電膜具有菱面體晶的結晶構造，而且包含已做(100)配向之鋯鈦酸鉛。
[20]在上述[8]或是[12]的膜構造體中，前述第1導電膜具有立方晶的結晶構造，而且包含 已做(100)配向之鉑。
[21]在上述[8]或是[12]的膜構造體中，前述第1導電膜具有立方晶的結晶構造，而且包含已做(100)配向之釕酸鍶。
[22]一種致動器，具備：膜構造體，係上述[3]至[8]、[12]、18至[21]中任一項者；強磁性體，係在包挾著前述單晶基板而與前述壓電膜為相反側，配置成從前述膜構造體遠離者；以及保持部，係被連接到前述膜構造體的第1端部與前述強磁性體的第2端部，保持前述第1端部與前述第2端部的間隔。
[23]一種馬達，具有旋轉件或是固定件，該旋轉件或是固定件具備如上述[3]至[8]、[12]、18至[21]中任一項的膜構造體。
[24]一種馬達，係具有旋轉件與固定件；其中，前述旋轉件具有：環狀的轉子、以及配置在前述轉子的內側的圓周上之第1N極永久磁體、第1S極永久磁體、第2N極永久磁體及第2S極永久磁體；前述固定件具有環狀的定子、以及複數個壓電元件，該複數個壓電元件具備沿前述定子上而配置之上述[5]或是[8]的膜構造體。
[25]一種膜構造體的製造方法，係在單晶基 板上使第1膜磊晶成長；在前述第1膜上使第1強磁性膜磊晶成長。
[26]在上述[25]的膜構造體的製造方法中，在前述第1強磁性膜上使壓電膜磊晶成長。
[27]在上述[26]的膜構造體的製造方法中，在前述壓電膜上使第2強磁性膜磊晶成長。
[28]一種膜構造體的製造方法，係在單晶基板上使第1膜磊晶成長；在前述第1膜上使第1導電膜磊晶成長；在前述第1導電膜上使壓電膜磊晶成長；在前述壓電膜上使強磁性膜磊晶成長。
[29]在上述[25]至[28]中任一項的膜構造體的製造方法中，前述單晶基板為矽基板；前述第1膜為比矽更容易氧化的金屬氧化膜。
[30]在上述[29]的膜構造體的製造方法中，前述矽基板具有利用(100)面所構成的主面；前述第1膜係磊晶成長在前述主面上；前述第1膜具有立方晶的結晶構造，而且包含已做(100)配向之氧化鋯。
尚且，在上述本發明的種種樣態中，說到在特定的B(以下稱為「B」)之上(或是下)形成特定的C(以下稱為「C」)(C被形成)時，並不限定於在B之上(或是下)直接形成C(C被形成)的情況，在不 阻礙本發明的其中一樣態的作用效果的範圍下，也包含在B之上(或是下)介隔著其他形成C(C被形成)的情況。
而且，在上述的本發明的種種樣態中，也包含上下的方向相反的樣態。換言之，並不是意味著要去排除使膜構造體的方向上下反轉的樣態。
在適用本發明的其中一樣態下，可以使在基板上形成的強磁性膜的特性提升。
而且，在適用本發明的其中一樣態下，可以提供一種膜構造體，係可以增加膜構造體所受到的力，也就是因逆壓電效應所致之力以外的力。而且，在適用本發明的其中一樣態下，可以提供一種使用前述膜構造體之致動器或是馬達。
10、10a、10b‧‧‧膜構造體
11‧‧‧基板
11a‧‧‧上表面
12‧‧‧配向膜
12a‧‧‧擴散層
12b‧‧‧絕緣膜
13‧‧‧強磁性膜(上部電極、永久磁體膜)
13a、13b、15‧‧‧導電膜
13c‧‧‧強磁性膜
14‧‧‧壓電膜
15‧‧‧導電膜(強磁性膜、上部電極)
15a‧‧‧永久磁體膜
20‧‧‧致動器
21‧‧‧膜構造體
21a、22a‧‧‧端部
21b、22b‧‧‧貫通孔
22‧‧‧強磁性體
23‧‧‧保持部
24、25‧‧‧凸透鏡
26‧‧‧光
27‧‧‧焦點位置
30‧‧‧磁頭
31‧‧‧旋轉體
32‧‧‧第1致動器
33‧‧‧第2致動器
34‧‧‧頭部
35‧‧‧軸
36‧‧‧線圈
37‧‧‧永久磁體
38、39、40‧‧‧臂
38a、38b、39a、39b、40a、40b‧‧‧端部
41~44‧‧‧膜構造體
45‧‧‧強磁性體
46‧‧‧保持部
50‧‧‧馬達
51‧‧‧旋轉件
52‧‧‧固定件
53‧‧‧軸
54、55‧‧‧膜構造體
56‧‧‧線圈
60‧‧‧汽車
61‧‧‧引擎
61a、62a、63a‧‧‧動力
62‧‧‧馬達
62b、63b‧‧‧電力
63‧‧‧發電機
64‧‧‧動力傳遞切換部
65‧‧‧車輪
66‧‧‧充放電切換部
66‧‧‧動力傳遞切換部
67‧‧‧電池
101‧‧‧轉子
102‧‧‧定子
103‧‧‧N極的永久磁體
104‧‧‧S極的永久磁體
105‧‧‧N極的永久磁體
106‧‧‧S極的永久磁體
111‧‧‧矽基板
112‧‧‧配向膜
113‧‧‧強磁性膜
114‧‧‧壓電膜
115‧‧‧強磁性膜(上部電極)
116‧‧‧開口部
117‧‧‧箭頭
151‧‧‧旋轉件
152‧‧‧固定件
153‧‧‧軸
154‧‧‧壓電元件
[圖1]為第1實施方式的膜構造體之剖視圖。
[圖2]為說明在膜構造體所包含之各層的膜磊晶成長的狀態之圖。
[圖3]為表示在第1實施方式的膜構造體所包含之壓電膜的極化的電壓相依性之圖表。
[圖4]為表示具備了第1實施方式的膜構造體之致動 器的其中一例之剖視圖。
[圖5]為表示具備了第1實施方式的膜構造體之致動器的其中一例的動作之剖視圖。
[圖6]為表示具備了第1實施方式的膜構造體之致動器的其中一例的動作之剖視圖。
[圖7]為表示具備了第1實施方式的膜構造體之致動器的其他一例之剖視圖。
[圖8]為表示具備了第1實施方式的膜構造體之致動器的其他一例之剖視圖。
[圖9]為表示具備了第1實施方式的膜構造體之致動器的另外一例的動作之剖視圖。
[圖10]為表示具備了第1實施方式的膜構造體之馬達之剖視圖。
[圖11]為表示具備具有第1實施方式的膜構造體之馬達之d汽車之圖。
[圖12]為示意性表示有關本發明的其中一樣態的壓電體元件之剖視圖。
[圖13]為示意性表示有關本發明的其中一樣態的壓電體元件之剖視圖。
[圖14](A)~(C)為說明具備壓電步進馬達與永久磁體馬達之壓電磁體馬達之俯視圖。
[圖15]為放大了在圖14(B)所表示的固定件的一部分之俯視圖。
[圖16]為沿在圖15所表示的16-16線之剖視圖。
[圖17]為表示在圖14(C)所表示的壓電磁體馬達的一部分之示意圖。
[圖18]為表示使在圖14(C)所表示的壓電磁體馬達中的壓電步進馬達動作的方法之示意圖。
[圖19]為第1實施方式的膜構造體的製造製程中的剖視圖。
[圖20]為第1實施方式的膜構造體的製造製程中的剖視圖。
[圖21]為第1實施方式的膜構造體的製造製程中的剖視圖。
[圖22]為第1實施方式的膜構造體的製造製程中的剖視圖。
[圖23]為第1實施方式的變形例的膜構造體的剖視圖。
[圖24]為第1實施方式的變形例的膜構造體的製造製程中的剖視圖。
[圖25]為第1實施方式的變形例的膜構造體的製造製程中的剖視圖。
[圖26]為第2實施方式的膜構造體之剖視圖。
[圖27]為第2實施方式的膜構造體的製造製程中的剖視圖。
[圖28]為第2實施方式的膜構造體的製造製程中的剖視圖。
[圖29]為實施例1的試樣的XRD圖案。
[圖30]為實施例2的試樣的XRD圖案。
[圖31]為實施例2的試樣的XRD圖案。
以下，有關本發明的實施方式，使用圖面詳細說明之。但是，本發明不限定以下的說明，在不逸脫本發明的主旨及其範圍下可以對其型態及詳細做各式各樣的變更，只要是所屬技術領域中具有通常知識者是可以容易理解的。從而，本發明不應該被解釋限定在以下所表示的實施方式的記載內容。
(第1實施方式) <膜構造體>
起初，說明有關本發明之一實施方式也就是第1實施方式的膜構造體。圖1為第1實施方式的膜構造體之剖視圖。
如圖1所表示，本第1實施方式的膜構造體10具有：基板11、配向在指定的面之配向膜(也稱為第1膜)12、以及強磁性膜13(也稱為第1強磁性膜)。基板11可以使用單晶基板，也可以在單晶基板包含矽(Si)基板。配向膜12，係在基板11上磊晶成長，形成並配向在基板11上。配向膜12可以是比基板11更容易氧化的金屬氧化膜，也可以是在基板11為矽基板的情況下為比矽更容易氧化的膜(例如含有鋯及氧的膜、ZrO2 膜、CeO2膜、HfO2膜等)。強磁性膜13也可以是永久磁體膜。強磁性膜13係在配向膜12上磊晶成長。而且，強磁性膜13被形成並配向在配向膜12上。強磁性膜13可以是金屬膜。
尚且，在本實施方式，說明了把具有基板11、配向膜12、以及強磁性膜13之膜構造，作為膜構造體10；但也可以是把具有基板11、以及被形成並配向在基板11上的強磁性膜13之膜構造，作為膜構造體。
根據本實施方式，因為形成並配向強磁性膜13，與尚未配向的強磁性膜相比，可以使強磁性膜13的特性提升。而且，強磁性膜13配向的話，具有容易極化之優點。
在此，把在作為基板11的主面之上表面11a內相互地正交之2個方向，作為X軸方向及Y軸方向，與上表面11a垂直的方向作為Z軸方向時，理想上所謂某個膜磊晶成長，指的是該膜也配向在X軸方向、Y軸方向及Z軸方向之任一的方向者。
較適合為，基板11利用矽單晶所構成，具有作為利用(100)面所構成的主面之上表面11a。配向膜12係在利用基板11的(100)面所構成的上表面11a上磊晶成長者為佳。配向膜12係具有立方晶的結晶構造，而且包含已做(100)配向之氧化鋯(ZrO2)者為佳。例如，在利用矽單晶所構成的基板11之利用(100)面所構成的上表面11a上，形成利用已做 (100)配向的ZrO2膜所構成的配向膜12。
在此，所謂配向的配向膜12(100)，係具有立方晶的結晶構造之配向膜12的(100)面，沿利用矽單晶所構成的基板11之利用(100)面所構成的主面之上表面11a者為佳，較適合為，與利用矽單晶所構成的基板11之利用(100)面所構成的上表面11a平行者為佳。而且，所謂配向膜12的(100)面與利用基板11的(100)面所構成的上表面11a平行，係不僅是在配向膜12的(100)面與基板11的上表面11a完全平行的情況下，也包含與基板11的上表面11a完全平行的面和配向膜12的(100)面所成的角度為20°以下的情況。
或者是，作為配向膜12，取代利用單層膜所構成的配向膜12，利用層積膜所構成的配向膜12，也可以形成在基板11上。
在作為強磁性膜13使用永久磁體膜的情況下，可以使用含有稀土類元素之永久磁體膜，亦即使用利用稀土類磁體所構成的永久磁體膜者。或者是，作為永久磁體膜，可以使用稀土類磁體以外的永久磁體膜。
較適合為，作為利用稀土類磁體所構成的永久磁體膜13，把R作為從稀土類元素中至少選擇1種類的元素時，可以使用包含從R2Fe14B等的R-Fe-B系稀土類磁體、RCo5及R2(Co、Fe、Cu、Zr)17等的R-Co系稀土類磁體、以及R2Fe17N3及RFe7Nx等的R-Fe-N系稀土類磁體所組成的群中選擇一種以上的稀土類磁體之永 久磁體膜者。經此，與使用稀土類磁體以外的永久磁體膜的情況相比，可以大幅提升與永久磁體膜13的表面垂直的殘留磁化。
永久磁體膜13包含R2Fe14B時，永久磁體膜13係較適合為具有正方晶的結晶構造，而且做(001)配向。在具有正方晶的結晶構造之R2Fe14B下，因為容易得到沿[001]方向的殘留磁化，已做(001)配向的R2Fe14B，係容易成為具有與永久磁體膜13的表面垂直的磁化之垂直磁化膜。為此，可以更進一步大幅提升永久磁體膜13的殘留磁化。而且，作為R2Fe14B，在使用Nd2Fe14B的情況下，可以更進一步提升與永久磁體膜13的表面垂直的殘留磁化。
尚且，所謂具有正方晶的結晶構造之R2Fe14B做(001)配向，係意味著以正方晶的米勒指數表示，R2Fe14B的(001)面，配向成與作為基板11的主面之上表面11a平行。
永久磁體膜13包含RCo5時，永久磁體膜13係較適合為具有六方晶的結晶構造，而且做(11-20)配向。在具有六方晶的結晶構造之RCo5下，因為容易得到沿[0001]方向的殘留磁化，已做(11-20)配向的RCo5，係容易成為具有與永久磁體膜13的表面平行的磁化之垂直磁化膜，此時，與永久磁體膜13的表面垂直的磁化，也會某種程度整齊化而變大。為此，可以更進一步大幅提升與永久磁體膜13的表面垂直的殘留磁化。
而且，作為RCo5，在使用SmCo5的情況下，可以更進一步大幅提升與永久磁體膜13的表面垂直的殘留磁化，而且，可以使耐熱性及耐蝕性提升。而且，作為RCo5，在使用PrCo5的情況下，可以更進一步大幅提升與永久磁體膜13的表面垂直的殘留磁化，而且，可以使機械性的強度提升。
尚且，所謂具有六方晶的結晶構造之RCo5做(11-20)配向，係意味著以六方晶的米勒指數表示，RCo5的(11-20)面，配向成與作為基板11的主面之上表面11a平行。
永久磁體膜13包含R2(Co、Fe、Cu、Zr)17時，永久磁體膜13係較適合為具有六方晶的結晶構造，而且做(11-20)配向。在具有六方晶的結晶構造之R2(Co、Fe、Cu、Zr)17下，因為容易得到沿[0001]方向的殘留磁化，已做(11-20)配向之R2(Co、Fe、Cu、Zr)17，係容易成為具有與永久磁體膜13的表面垂直的磁化之垂直磁化膜，此時，與永久磁體膜13的表面垂直的磁化，也會某種程度整齊化而變大。為此，可以更進一步大幅提升永久磁體膜13的殘留磁化。
而且，作為R2(Co、Fe、Cu、Zr)17，在使用Sm2Co17的情況下，可以更進一步大幅提升與永久磁體膜13的表面垂直的殘留磁化，而且，可以使耐熱性及耐蝕性提升。
尚且，所謂具有六方晶的結晶構造之R2 (Co、Fe、Cu、Zr)17做(11-20)配向，係意味著以六方晶的米勒指數表示，R2(Co、Fe、Cu、Zr)17的(11-20)面，配向成與基板11的主面平行。
另一方面，作為稀土類磁體以外的永久磁體膜，可以使用利用從鎳(Ni)磁體、Al-Ni-Co合金等的Al-Ni-Co系磁體、Fe3Pt、FePt及FePt3等的Fe-Pt系磁體、Fe-Cr-Co系磁體、Sr鐵氧磁體、以及Co-Fe-B系磁體所組成的群中選擇一種以上者所構成的永久磁體膜。
永久磁體膜13包含鎳(Ni)時，永久磁體膜13係較適合為具有立方晶的結晶構造，而且做(100)配向。在具有立方晶的結晶構造之Ni下，因為可以得到沿[100]方向的殘留磁化，可以更進一步大幅提升永久磁體膜13的殘留磁化。
尚且，所謂具有立方晶的結晶構造之Ni做(100)配向，係意味著以立方晶的米勒指數表示，Ni的(100)面({001}面)，配向成與作為基板11的主面之上表面11a平行。
永久磁體膜13包含Al-Ni-Co合金時，亦即，包含鐵與鎳與鈷與鋁的合金時，永久磁體膜13係較適合為具有立方晶的結晶構造，而且做(100)配向。在具有立方晶的結晶構造之Al-Ni-Co合金下，因為可以得到沿[100]方向的殘留磁化，可以更進一步大幅提升永久磁體膜13的殘留磁化。
永久磁體膜13包含Fe3Pt、FePt或是FePt3 時，亦即，包含鐵與鉑的合金時，永久磁體膜13係較適合為具有立方晶的結晶構造，而且做(100)配向。在具有立方晶的結晶構造之Fe3Pt、FePt或是FePt3下，因為可以得到沿[100]方向的殘留磁化，可以更進一步大幅提升永久磁體膜13的殘留磁化。
在強磁性膜13上形成已磊晶成長之壓電膜14。尚且，在本實施方式，說明了把具有基板11、配向膜12、以及強磁性膜13之膜構造，作為膜構造體10；但也可以是把具有基板11、配向膜12、強磁性膜13、以及壓電體膜14之膜構造，作為膜構造體。
作為壓電膜14，可以使用包含鋯鈦酸鉛(PZT)亦即PbZrxTi1-xO3(0<x<1)之壓電膜14。經此，與壓電膜14不含鋯鈦酸鉛的情況相比，可以大幅提升壓電膜14的壓電常數。
在壓電膜14包含PZT的情況下，較適合為，壓電膜14具有正方晶的結晶構造，而且做(001)配向。在具有正方晶的結晶構造之PZT下，在施加沿[001]方向的電場的情況下，可以得到大的壓電常數d33及d31。為此，可以更進一步大幅提升壓電膜14的壓電常數。
在壓電膜14包含PZT的情況下，較適合為，壓電膜14具有菱面體晶的結晶構造，而且做(100)配向。在具有菱面體晶的結晶構造之PZT下，在施加沿[100]方向的電場的情況下，可以得到大的壓電 常數d33及d31。為此，可以更進一步大幅提升壓電膜14的殘留磁化。
而且，本第1實施方式的膜構造體10係也可以具有形成在壓電膜14上的導電膜15(也稱為第2導電膜)。這樣的情況下，經由把強磁性膜13作為下部電極，把導電膜15作為上部電極，在強磁性膜13與導電膜15之間施加電壓，可以讓壓電膜14變形。或者是，經由測定強磁性膜13與導電膜15之間的電壓，可以檢測壓電膜14的畸變量。
尚且，在本實施方式，是把強磁性膜13作為下部電極，把導電膜15作為上部電極；但也可以藉由導電膜形成下部電極，藉由強磁性膜形成上部電極。換言之，在本實施方式，是在基板11上依照配向膜12、強磁性膜(下部電極)13、壓電膜14、導電膜(上部電極)15的順序來形成；但也可以在基板11上依照配向膜12、導電膜(下部電極)、壓電膜、強磁性膜(上部電極)的順序來形成。各個配向膜12、導電膜(下部電極)、壓電膜及強磁性膜(上部電極)也可以磊晶成長而形成。
而且，在本實施方式，是把強磁性膜13作為下部電極，把導電膜15作為上部電極；但也可以藉由強磁性膜同時形成下部電極與上部電極。換言之，在本實施方式，是在基板11上依照配向膜12、強磁性膜(下部電極)13、壓電膜14、導電膜(上部電極)15的 順序來形成；但也可以在基板11上依照配向膜12、強磁性膜(下部電極)、壓電膜、強磁性膜(也稱為上部電極或是第2強磁性膜)的順序來形成。各個配向膜12、強磁性膜(下部電極)、壓電膜及強磁性膜(上部電極)也可以磊晶成長而形成。
根據本實施方式，以把上部電極、及下部電極的其中一方或者是兩方用強磁性膜來形成的方式，不僅是用該強磁性膜的吸引排斥力來補強強介電質(壓電膜)的壓電性，以磁性電極作為肥粒鐵芯而作動的方式，減少因為其整流作用電流流動時所發生高頻雜訊，作為結果，可以有效果地獲得壓電性。
圖2為說明在膜構造體所包含之各層的膜磊晶成長的狀態之圖。在圖2，作為其中一例，說明有關作為強磁性膜的永久磁體膜13包含Ni的情況。但是，也就有關在永久磁體膜13包含Ni的情況以外的情況，同樣可以進行說明。
在永久磁體膜13包含Ni的情況下，基板11所含有的Si的格子常數、配向膜12所含有的ZrO2的格子常數、永久磁體膜13所含有的Ni的格子常數、壓電膜14所含有的PZT的格子常數，係如圖2的表所表示。
ZrO2的格子常數與Si的格子常數之間的整合性佳。為此，可以使包含ZrO2的配向膜12，磊晶成長在利用包含矽單晶的基板11的(100)面所構成的主面 上，可以使包含ZrO2的配向膜12，在包含矽單晶基板11的(100)面上，做(100)配向，可以提升配向膜12的結晶性。
而且，Ni的格子常數與ZrO2的格子常數之間的整合性佳。此乃是Ni的格子常數比ZrO2的格子常數還要小；但Ni在平面內做45°旋轉，是為了對角線的長度與ZrO2的a軸整合。為此，可以使包含Ni的永久磁體膜13，磊晶成長在包含ZrO2的配向膜12上，可以使包含Ni的永久磁體膜13，在包含ZrO2的配向膜12的(100)面上，做(100)配向，可以提升永久磁體膜13的結晶性。
而且，PZT的格子常數與Ni的格子常數之間的整合性佳。為此，可以使包含PZT的壓電膜14，磊晶成長在包含Ni的永久磁體膜13上，可以使包含PZT的壓電膜14，在包含Ni的永久磁體膜13的(100)面上，做(100)配向，可以提升壓電膜14的結晶性。
如此，在本第1實施方式，永久磁體膜13及壓電膜14磊晶成長。經此，與永久磁體膜15a尚未磊晶成長的情況相比，可以增加永久磁體膜15a的殘留磁化，與壓電膜14尚未磊晶成長的情況相比，可以增加壓電膜14的壓電常數。接著，可以增加壓電膜14的壓電常數，而且，增加膜構造體10所受到的力，也就是因逆壓電效應所致之力以外的力。
圖3為表示在第1實施方式的膜構造體所包 含之壓電膜的極化的電壓相依性之圖表。換言之，圖3為表示P-V磁滯曲線的圖表。而且，在圖3，合併表示在本第1實施方式的膜構造體所包含之壓電膜14的極化的電壓相依性，與在比較例的膜構造體所包含之壓電膜14的極化的電壓相依性。在比較例的膜構造體所包含之壓電膜14，係是否省略配向膜12，或是，經由變更成膜條件，尚未進行磊晶成長，亦即，在比較例的膜構造體所包含之壓電膜14，係在與作為基板11的主面之上表面11a垂直的方向、以及在與作為基板11的主面之上表面11a平行而且相互地正交之2個方向中任一的方向，尚未做配向。
如圖3所表示，於在本第1實施方式的膜構造體所包含之壓電膜14，對極化反轉之必要的電壓亦即抗電壓為大，例如從正的電壓反轉到負的電壓的情況下的抗電壓的絕對值為100V左右。另一方面，在比較例的膜構造體所包含之壓電膜14的抗電壓的絕對值為20V左右。抗電壓為大是意味著，經由壓電膜14的極化軸配向在與作為基板11的主面之上表面11a垂直的方向，壓電膜14的極化安定化。接著，也在對壓電膜14施加週期性變化的電壓而使畸變週期性發生的情況下，是意味著所發生的畸變量不會劣化而安定。或者是，也在對壓電膜14施加週期性變化的畸變而使電壓週期性發生的情況下，是意味著所發生的電壓不會劣化而安定。
雖圖示省略，同樣，於在本第1實施方式的 膜構造體10所包含之永久磁體膜13，在磁化的磁場相依性亦即磁化磁滯曲線中，對磁化反轉之必要的電壓亦即保持力為大。保持力為大是意味著，經由永久磁體膜13容易磁化的方向配向在與作為基板11的主面之上表面11a垂直或是平行的方向，永久磁體膜13的殘留磁化安定化。接著，也在對永久磁體膜13施加週期性變化的磁場的情況下，是意味著永久磁體膜13的殘留磁化不會劣化而安定。
尚且，在永久磁體膜13與外部的電路電性連接，而且，導電膜15與外部的電路電性連接的狀態下，經由使相對於永久磁體膜13之導電膜15的電位變化，例如藉由伴隨著壓電膜14的極化量的變化而發生的磁場來使永久磁體膜13的磁化反轉等，可以控制永久磁體膜13的磁化的方向及大小。
或者是，在從外部的電路永久磁體膜13電性浮游，而且，導電膜15與外部的電路電性連接的狀態下，經由使導電膜15的電位變化，例如使永久磁體膜13的磁化反轉等，可以控制永久磁體膜13的磁化的方向及大小。
或者是，經由從永久磁體膜13的其中一方的端部朝向另一方的端部流動電流，例如使永久磁體膜13的磁化反轉等，可以控制永久磁體膜13的磁化的方向及大小。
<致動器>
接著，參閱圖4~圖9，說明把本第1實施方式的膜構造體適用到致動器之例。
圖4為表示具備了第1實施方式的膜構造體之致動器的其中一例之剖視圖。於圖4所表示的致動器，係在例如於在攝影機或是智慧型電話所包含之攝影機模組所設置的自動聚焦系統中，使用作為用於使透鏡移動在光軸方向而調整焦點位置的致動器。
於圖4所表示的致動器20，具備：膜構造體21、強磁性體22、保持部23、凸透鏡24、以及凸透鏡25。作為膜構造體21，可以使用本第1實施方式的膜構造體10。強磁性體22，係在包挾著在膜構造體10所包含之基板11而與配向膜12為相反側，配置成從膜構造體10遠離者。保持部23，係被連接到膜構造體21的端部21a與強磁性體22的端部22a，保持端部21a與端部22a的間隔。尚且，強磁性體22也可以被配置在包挾著導電膜15而與基板11為相反側。
在圖4所表示的例子中，膜構造體21及強磁性體22，係在從與基板11的主面垂直的方向觀看的情況下，亦即俯視下，例如具有圓形形狀，保持部23被連接到膜構造體21的外周圍部與強磁性體22的外周圍部。為此，保持部23，係在俯視下，具有環狀的形狀。在膜構造體21的中央部，形成貫通膜構造體21之貫通孔21b。貫通孔21b係在俯視下，例如具有圓形形狀。 另一方面，在強磁性體22的中央部，形成貫通強磁性體之貫通孔22b。貫通孔22b係在俯視下，例如具有圓形形狀。凸透鏡24係例如塞住貫通孔21b般，被安裝到膜構造體10；凸透鏡25係例如塞住貫通孔22b般，被安裝到強磁性體22。凸透鏡25的中心與凸透鏡24的中心重疊。
圖5及圖6為表示具備了第1實施方式的膜構造體之致動器的其中一例的動作之剖視圖。
考慮到在永久磁體膜13與導電膜15之間，施加電壓使得壓電膜14收縮在平面的方向的情況。此時，如圖5所表示，與膜構造體21的貫通孔21b相鄰的部分，係在與基板11的主面垂直的方向上，變位到與強磁性體22側為相反側的緣故，凸透鏡24也在與基板11的主面垂直的方向上，變位到相對於凸透鏡24在與強磁性體22側為相反側，與基板11的主面垂直的方向中的凸透鏡24與凸透鏡25之距離變大。
之後，考慮到在永久磁體膜13與導電膜15之間的電壓回到0的情況。此時，如圖6所表示，與膜構造體21的貫通孔21b相鄰的部分，係在與基板11的主面垂直的方向上，回到強磁性體22側的緣故，凸透鏡24也在與基板11的主面垂直的方向上，相對於凸透鏡24返回到強磁性體22側，與基板11的主面垂直的方向中的凸透鏡24與凸透鏡25的距離變小。
如此，可以自由調節從相對於凸透鏡24與 凸透鏡25為相反側射入而通過凸透鏡24及凸透鏡25的光26的焦點位置27。
另一方面，在圖4所表示的例子中，作為膜構造體21的膜構造體10具有永久磁體膜13的緣故，在永久磁體膜13與強磁性體22之間作用有磁氣吸引力。為此，與膜構造體21的貫通孔21b相鄰的部分，係回到強磁性體22側的速度變快。
圖7及圖8為表示具備了第1實施方式的膜構造體之致動器的其他一例之剖視圖。於圖7及圖8所表示的致動器，係被包含在例如硬碟裝置系統，使用作為用於使對碟片進行資料的寫入、消去及讀出的磁頭移動微小距離的致動器。
如圖7所表示，磁頭30具有：旋轉體31、第1致動器32、第2致動器33、及頭部34。經由第2致動器33磁頭30之可移動的範圍，比經由第1致動器32磁頭30之可移動的範圍還要小。為此，第1致動器32及第2致動器33為2段致動器(Dual Stage Actuator：DSA)。
旋轉體31，係於在硬碟裝置系統所包含之框體(圖示省略)，以軸35為旋轉中心被安裝成可旋轉。第1致動器32係包含例如線圈36，調節線圈36所發生的磁場的大小，經由調節在設在磁頭30的外部之永久磁體37與線圈36之間作動的磁氣吸引力，使旋轉體31，以軸35為旋轉中心旋轉。
如圖7及圖8所表示，第2致動器33具備：作為腕部的臂38及39、膜構造體41及42、強磁性體45、以及保持部46。膜構造體41及42被形成在臂38上。強磁性體45被形成在臂39上。作為膜構造體41及42，可以使用本第1實施方式的膜構造體10。保持部46，係被連接到臂38的端部38a與臂39的端部39a，保持端部38a與端部39a的間隔。頭部34係被連接到臂38的端部38a與相反側的端部38b，但不連接到與臂39的端部39a為相反側的端部39b。膜構造體41被形成在臂38中與臂39側為相反側的部分上，膜構造體42被形成在臂38中臂39側的部分上。
尚且，第2致動器33也可以具備：作為腕部的臂40、以及膜構造體43及44。此時，保持部46被連接到臂39的端部39a與臂40的端部40a，保持端部39a與端部40a的間隔。而且，頭部34被連接到與臂40的端部40a為相反側的端部40b。膜構造體43被形成在臂40中臂39側的部分上，膜構造體44被形成在臂40中與臂39側為相反側的部分上。作為膜構造體43及44，可以使用本第1實施方式的膜構造體10。
圖9為表示具備了第1實施方式的膜構造體之致動器的另外一例的動作之剖視圖。
考慮到在膜構造體41中，在永久磁體膜13(參閱圖1)與導電膜15(參閱圖1)之間，施加電壓使得壓電膜14(參閱圖1)伸展在平面的方向；在膜構 造體42中，在永久磁體膜13與導電膜15之間，施加電壓使得壓電膜14收縮在平面的方向的情況。此時，如圖9所表示，臂38的端部38b，係在與臂38的主面平行而且從臂38朝向臂39的方向上，變位到臂39側，頭部34的末端也在與臂38的主面平行而且從臂38朝向臂39的方向上，變位到臂39側。
尚且，在第2致動器33具備作為腕部的臂40、以及膜構造體43及44的情況下，在膜構造體43中，在永久磁體膜13(參閱圖1)與導電膜15(參閱圖1)之間，施加電壓使得壓電膜14(參閱圖1)延伸在平面的方向；在膜構造體43中，在永久磁體膜13與導電膜15之間，施加電壓使得壓電膜14收縮在平面的方向。此時，如圖9所表示，臂40的端部40b，係在與臂40的主面平行而且從臂39朝向臂40的方向上，變位到與臂39側為相反側。
之後，考慮到在膜構造體41及42中，在永久磁體膜13與導電膜15之間的電壓回到0的情況。此時，如圖8所表示，臂38的端部38b回到與臂39側為相反側。尚且，在設有臂40的情況下，臂40的端部40b回到臂39側。
在圖7~圖9所表示的例子中，膜構造體42具有永久磁體膜13(參閱圖1)的緣故，在永久磁體膜13(參閱圖1)與強磁性體45之間作用有磁氣吸引力。而且，臂38與臂39之間越靠近的話，在永久磁體膜13 與強磁性體45之間作用的磁氣吸引力變得越大。為此，臂38的端部38b，係在與臂38的主面平行而且朝向臂38與臂39的方向上，變位到臂39側之際，可以增大變位到臂38的臂39側之位移量。
尚且，膜構造體41、43及44也可以不包含永久磁體膜13。亦即，膜構造體41、43及44可以不用是本第1實施方式的膜構造體10。
<馬達>
接著，參閱圖10及圖11，說明把本第1實施方式的膜構造體適用到馬達及汽車之例。
圖10為表示具備了第1實施方式的膜構造體之馬達之剖視圖。
如圖10所表示，馬達50具有：旋轉件51、以及固定件52。旋轉件51係以軸53為旋轉中心被設成可旋轉，作為與軸53垂直的剖面形狀，具有例如圓或是多角形的剖面形狀。固定件52係被設在旋轉件51的周圍，作為與軸53垂直的剖面形狀，具有例如環形狀的剖面形狀。
與軸53垂直的剖面中，在旋轉件51的側周圍面，例如沿順時針方向，膜構造體54與膜構造體55交互配置。作為膜構造體54及55，可以使用本第1實施方式的膜構造體10。而且，作為在各個膜構造體54及55所包含之永久磁體膜13，可以使用垂直磁化膜。 另一方面，在膜構造體54所包含之永久磁體膜13的磁化的方向、與在膜構造體55所包含之永久磁體膜13的磁化的方向，為逆方向。經此，在旋轉件51的側周圍面，例如沿順時針方向，具有例如表面為N極的永久磁體膜13之膜構造體54、與具有例如表面為S極的永久磁體膜13之膜構造體55，係交互配置。
另一方面，在與軸53垂直的剖面中，在固定件52的內周圍面，例如沿順時針方向，電磁體亦即線圈56係相互隔著間隔而配置。
如此，圖10所表示的馬達50，乃是旋轉件51包含永久磁體之所謂的永久磁體馬達。
在圖10所表示的馬達50中，例如沿順時針方向，經由全部的線圈56所發生的磁場的分布，也就是沿固定件52的內周圍面以一定的間隔反轉極性之磁場的分布，係使流到線圈56的電流週期性變化，使得更進一步以軸53為旋轉中心進行旋轉。接著，追隨以軸53為旋轉中心進行旋轉之磁場的分布，旋轉件51旋轉。
再加上，在圖10所表示的馬達50中，藉由把膜構造體54及55所包含之壓電膜14作為壓力感測器而使用的方式，可以檢測施加在旋轉件51的應力及振動的緣故，例如可以精度良好地檢測馬達50的轉速及力矩。
而且，考慮到馬達50高速旋轉的情況。在這樣的情況下，因為施加到在各個膜構造體54及55的 所包含之壓電膜14的應力的變化速度變大，經由把在壓電膜14因為壓電效應所發生的電壓的變化，使用微分電路來輸出等的方式，可以獲得作為大的訊號之檢測訊號。因此，可以使馬達50的轉速及力矩的檢測精度提升。
尚且，不限於在旋轉件51的周圍設置固定件52的情況。因此，也可以在固定件52的周圍設置旋轉件51。而且，不限於在旋轉件51設有膜構造體54及55，在固定件52設有線圈56的情況。因此，也可以在固定件52設有膜構造體54及55，在旋轉件51設有線圈56。
圖11為表示具備具有第1實施方式的膜構造體之馬達之汽車之圖。
如圖11所表示，汽車60具有：引擎61、馬達62、發電機63、動力傳遞切換部64、車輪65、充放電切換部66、以及電池67。從引擎61輸出的動力61a、從馬達62輸出的動力62a、及輸入到發電機63的動力63a，係透過動力傳遞切換部64，在車輪65之間傳遞。輸入到馬達62的電力62b、及從發電機63輸出的電力63b，係透過充放電切換部66，在電池67之間充電或是放電。或者是，從發電機63輸出的電力63b，係透過充放電切換部66，作為電力62b輸入到馬達62。作為充放電切換部66，例如可以使用換流器。
如此，圖11所表示的汽車是所謂的複合式 汽車。汽車60發動之際，或是通常行走之期間，切換動力傳遞切換部64及充放電切換部66的連接狀態，從引擎61輸出的動力61a、或是利用來自電池67的電力從馬達62輸出的動力62a，傳遞到車輪65。或者是，從引擎61輸出的動力61a，係透過動力傳遞切換部64，作為動力63a輸入到發電機63，從發電機63輸出的電力63b，係透過充放電切換部66，作為電力62b輸入到馬達62，從馬達62輸出的動力62a，也傳遞到車輪65。另一方面，汽車60減速之際，或是停止之期間，切換動力傳遞切換部64及充放電切換部66的連接狀態，從車輪65所傳遞的動力，係作為動力62a輸入到馬達62，馬達62作為發電機所輸出的電力62b，係透過充放電切換部66，充電到電池67。
作為在圖11所表示的汽車60所包含之馬達62，可以使用圖10所表示的馬達50。經此，可以精度良好地檢測馬達62的轉速及力矩的緣故，可以精度良好地控制切換動力傳遞切換部64及充放電切換部66之時序。為此，可以提升例如汽車60的燃料費及加速性能等的行走性能。
<磁遮蔽件構造>
圖12為示意性表示有關本發明的其中一樣態的壓電體元件之剖視圖，該壓電元件具有磁遮蔽件。在基板11上形成配向在指定的面之配向膜12，在該配向膜12上 形成下部電極(導電膜)13。形成在下部電極13及配向膜12上磊晶成長的壓電膜14，形成利用強磁性膜所構成的上部電極15使得在壓電膜14上覆蓋該壓電膜14。
根據圖12的壓電元件，經由藉由強磁性膜形成上部電極15，而且用上部電極15覆蓋壓電膜14的方式，可以對壓電元件維持磁遮蔽效果。
圖13為示意性表示有關本發明的其中一樣態的壓電體元件之剖視圖，該壓電元件具有磁遮蔽件。在基板11上形成配向在指定的面之配向膜12，在該配向膜12上形成強磁性膜13c。在強磁性膜13c上形成絕緣膜12b，在該絕緣膜12b上形成下部電極(導電膜)13。形成在下部電極13及絕緣膜12b上磊晶成長的壓電膜14，形成利用強磁性膜所構成的上部電極15使得在壓電膜14上覆蓋該壓電膜14。
根據圖13的壓電元件，經由在強磁性膜13c上形成壓電膜14，而且用利用強磁性膜所構成的上部電極15覆蓋壓電膜14的方式，可以對壓電元件維持磁遮蔽效果。
<壓電磁體馬達>
圖14為說明具備壓電步進馬達與永久磁體馬達之壓電磁體馬達之俯視圖。圖14(A)為表示包含轉子及永久磁體的旋轉件之俯視圖；圖14(B)為表示包含壓電元件及電磁體的固定件之俯視圖；圖14(C)為表示把 在圖14(A)所表示的旋轉件與在圖14(B)所表示的固定件予以重疊的壓電磁體馬達之俯視圖。
圖15為放大了在圖14(B)所表示的固定件的一部分之俯視圖。
圖16為沿在圖15所表示的16-16線之剖視圖。
如圖14(A)所表示，旋轉件151係平面形狀具有圓形形狀，在該旋轉件151的外周圍配置環狀的轉子101。轉子101具有以指定的間距規則地排列之凹凸部構造的櫛齒部分(參閱圖17)。在轉子101的內側，N極的永久磁體103、S極的永久磁體104、N極的永久磁體105、S極的永久磁體106係交互配置在圓周上。作為這些永久磁體103~106，可以使用把第1實施方式所致之強磁性膜予以磁化之永久磁體膜。該情況下，N極的永久磁體103、105的磁化的方向、與S極的永久磁體104、106的磁化的方向，為逆方向。
如圖14(B)所表示，固定件152係平面形狀具有環狀的定子102，在定子102上複數個壓電元件154沿環形狀配置。定子102具有以指定的間距規則地排列之凹凸部構造的櫛齒部分(參閱圖17)。如圖16所表示，壓電元件154具有矽基板111，在矽基板111上形成配向在指定的面之配向膜112。在配向膜112上形成強磁性膜(下部電極)113，在強磁性膜113上形成壓電膜114。在壓電膜114上形成強磁性膜(上部電極)115，強磁性膜115係如圖15表示具有具備了開口部 116之圖案形狀。具有這樣的開口部116，乃是因為，在強磁性膜115，與箭頭117的方向或是箭頭117為逆方向上流動電流的緣故。經此，強磁性膜115發揮電磁體的任務。亦即，在各個壓電元件154配置電磁體，該電磁體係互隔著間隔配置在圓周上。尚且，也可以在強磁性膜115上形成未圖示的保護膜。而且，作為壓電元件154，可以使用本實施方式所致之膜構造體10。
而且，在圖16，在上部電極115及下部電極113之兩方使用強磁性膜，使用具有在上部電極115具備開口部116的圖案形狀之強磁性膜；但不限於此，也可以在上部電極115及下部電極113之兩方使用強磁性膜，使用具有在下部電極113具備開口部的圖案形狀之強磁性膜；亦可以使用具有在上部電極115及下部電極113的其中一方具備開口部的圖案形狀之強磁性膜，在另一方使用導電膜之構成。
圖14(C)表示的壓電磁體馬達，係在圖14(A)表示的旋轉件151上重疊配置圖14(B)表示的固定件152。旋轉件151係以軸153為旋轉中心被設成可旋轉。壓電磁體馬達的外周圍，係如圖17所表示，成為在壓電元件154上配置定子102，在定子102上配置轉子101之狀態。
如此，圖14(C)表示的壓電磁體馬達具有包含旋轉件151的永久磁體103~106與固定件152的電磁體之永久磁體馬達。例如沿順時針方向，經由全部的 壓電元件154的強磁性膜115所發生的磁場的分布，也就是沿固定件152的內周圍面以一定的間隔極性反轉之磁場的分布，係使流到強磁性膜115的電流週期性變化，使得更進一步以軸153為旋轉中心進行旋轉。接著，追隨以軸153為旋轉中心進行旋轉之磁場的分布，旋轉件151旋轉。如此，永久磁體馬達進行動作。尚且，流到強磁性膜115的電流係藉由電源(未圖示)來供給，該電源係藉由控制部(未圖示)而被控制。
再加上，在圖14(C)表示的壓電磁體馬達，藉由把壓電元件154所包含之壓電膜114作為壓電步進馬達來使用的方式，可以使旋轉件151旋轉。詳細地說，以在圖16表示的壓電元件154的上部電極115與下部電極113之間交互施加正電壓與負電壓的方式，如圖18所表示，使壓電元件154膨脹或是收縮。經此，以定子102膨脹或是收縮的方式，定子102的凹凸部構造的櫛齒部分係一邊嚙合到轉子101的凹凸構造的櫛齒部分一邊使轉子101移動，其結果，可以使旋轉件151以圖14(C)表示的軸153為旋轉中心來旋轉(參閱圖17)。尚且，圖17及圖18係為了詳細表示圖14(C)的一部分，做成把轉子101及定子102形成為直線的圖，但如圖14(C)所表示，轉子101及定子102係成為被配置在圓周上的形狀。如此，壓電步進馬達進行動作。
根據上述的壓電磁體馬達，經由同時或是個 別使用壓電步進馬達與永久磁體馬達，可以自在地控制旋轉力及旋轉速度。例如適合壓電步進馬達敏捷強力旋轉的情況，永久磁體馬達適合高速旋轉。為此，以組合壓電步進馬達與永久磁體馬達的方式，可以實現做種種的用途的使用的馬達。
更進一步詳細說明。
壓電步進馬達(超音波馬達)，乃是使用人類的耳聽不到的超音波(頻率20kHz以上)使轉子移動的馬達。超音波馬達，係對於超音波的發生，使用壓電元件；壓電元件係對2個端子給予±電位差，藉由電位的方向進行膨脹、或是收縮。經由該膨脹、收縮發生超音波。
說明超音波馬達如何動作。
首先，如圖14(B)般，在被稱為圓形的定子102的金屬板的平面上，等間隔貼附壓電元件154，如圖18的上圖般，每隔1個分別串起壓電元件154，賦予電極。對該電極交互給予+及-的電位(正弦波)的話，如圖18的下圖般，壓電元件154上下振動，該振動傳遞到定子相反面的規則正確排列的凹凸部構造的櫛齒部分。亦即，隨著施加在電極間的±電壓的正弦波前進到右方，櫛齒部分的突起依次上下動作，緊追著該突起的頂點的話，成為逆時針旋轉的橢圓運動。
如圖17及圖14(C)般，設置轉子101，使得以接到該定子102上的櫛齒。於轉子101的中心部設 置旋轉軸153。轉子101旋轉在與進行方向為相反方向。這個是超音波馬達的動作原理的概要。
<膜構造體的製造方法>
接著，參閱圖19~圖22，說明本第1實施方式的膜構造體的製造方法。圖19~圖22為第1實施方式的膜構造體的製造製程中的剖視圖。
首先，如圖19所表示，準備基板11(步驟S1)。
在步驟S1，準備利用矽單晶所構成的基板11。而且，較適合為，利用矽單晶所構成的基板11，係具有立方晶的結晶構造，而且，具有作為利用(100)面所構成的主面之上表面11a。尚且，可以在基板11的上表面11a上，形成SiO2膜等的氧化膜。
接著，如圖20所表示，在基板11上，形成配向膜12(步驟S2)。以下，例示說明使用電子線束蒸鍍法形成配向膜12的情況，但也可以使用例如濺鍍法等各種的方法來形成。
在步驟S2，首先，在把基板11配置在一定的真空環境中的狀態下，把基板11加熱到700℃以上(較佳為800℃以上)。
在步驟S2，接著，經由使用了Zr單晶的蒸鍍材料之電子線束蒸鍍法，使Zr蒸發。此時，經由在已蒸發的Zr被加熱到700℃以上的基板11上與氧反應，成膜為 ZrO2膜。接著，形成利用作為單層膜的ZrO2膜所構成的配向膜12。
使用圖1如前述般，配向膜12，係在利用矽單晶所構成的基板11之作為利用(100)面所構成的主面的上表面11a上，磊晶成長。配向膜12，係具有立方晶的結晶構造，而且，包含已做(100)配向之氧化鋯(ZrO2)。亦即，在利用矽單晶所構成的基板11之利用(100)面所構成的上表面11a上，形成利用包含已做(100)配向的ZrO2膜的單層膜所構成的配向膜12。
如前述，把在利用矽單晶所構成的基板11之利用(100)面所構成的上表面11a內相互正交之2個方向，作為X軸方向(參閱圖1)及Y軸方向(參閱圖1)，把與上表面11a垂直的方向作為Z軸方向(參閱圖1)。此時，理想上所謂某個膜磊晶成長，是指該膜也配向在X軸方向、Y軸方向及Z軸方向之任一的方向者。
配向膜12的膜厚為2nm~100nm者為佳，10nm~50nm者更佳。經由具有這樣的膜厚，可以形成磊晶成長，極為靠近單晶的配向膜12。
或者是，作為配向膜12，取代利用單層膜所構成的配向膜12，可以把作為層積膜的配向膜12，形成在基板11上。這樣的情況下，在步驟S2，在把基板11配置在一定的真空環境中之狀態下，把基板11加熱到700℃以上(較佳為800℃以上)，經由使用了Zr單晶的蒸鍍材料之電子線束蒸鍍法，使Zr蒸發。此時，已蒸 發的Zr，係在被加熱到700℃以上的基板11之作為利用(100)面所構成的主面之上表面11a上，成膜為Zr膜。該Zr膜的膜厚，例如0.2~30nm者為佳，0.2nm~5nm者更佳。
在形成作為層積膜的配向膜12之情況下，接著，經由使用了Zr單晶的蒸鍍材料之電子線束所致之蒸鍍法使Zr蒸發，經由已蒸發的Zr在被加熱到700℃以上之基板11的Zr膜上與氧反應，成膜為ZrO2膜。
形成作為層積膜的配向膜12之情況下，接著，經由使用了Y的蒸鍍材料之電子線束所致之蒸鍍法使Y蒸發，經由已蒸發的Y在被加熱到700℃以上的基板11的ZrO2膜上與氧反應，成膜為Y2O3膜。
如此，反覆N次(N為1以上的整數)ZrO2膜與Y2O3膜的成膜後，在Y2O3膜上，以與上述同樣的方法，讓ZrO2膜成膜。經此，交互層積ZrO2膜與Y2O2膜，而且形成ZrO2膜從上下挾入Y2O3膜成為上下對稱的三明治構造之配向膜12。即便藉由熱擴散在ZrO2膜與Y2O3膜的接合部形成楊氏係數為522GPa也就是非常硬脆的材料之氧化釔安定化二氧化鋯(Yttria Stabilized Zirconia：YSZ)膜，以成為上下對稱的三明治構造的方式，可以迴避因YSZ膜的應力所致之翹曲。
接著，如圖21所表示，在配向膜12上，形成永久磁體膜13(步驟S3)。以下，例示說明使用濺鍍法形成永久磁體膜13的方法，但可以使用例如電子線束 蒸鍍法等各種的方法來形成。
在步驟S3，在配向膜12上，例如利用濺鍍法，成膜永久磁體膜13。此時，把成膜時的基板11的溫度，作為已被成膜的永久磁體膜13結晶化的溫度範圍的下限值以上，可以直接形成結晶化的永久磁體膜13。或者是，把成膜時的基板11的溫度，作為未達已被成膜的永久磁體膜13結晶化的溫度範圍的下限值，在永久磁體膜13成膜後，在已成膜的永久磁體膜13結晶化的溫度範圍的下限值以上的溫度下，可以熱處理基板11，使永久磁體膜13結晶化。
而且，在把成膜時的基板11的溫度，作為永久磁體膜13結晶化的溫度範圍的下限值以上的情況下，基板11期望是配置在真空中或是非活性氣體環境中，使得永久磁體膜13不被氧化。而且，用以使已被成膜的永久磁體膜13結晶化的熱處理的時間，係因熱處理之際的基板11的溫度亦即熱處理溫度而異，例如，熱處理溫度為650℃時，進行0.2~2小時左右的加熱處理者為佳。
作為永久磁體膜13，可以使用含有稀土類元素的永久磁體膜，亦即使用利用稀土類磁體所構成的永久磁體膜。或者是，作為永久磁體膜，可以使用稀土類磁體以外的永久磁體膜。
較適合為，作為利用稀土類磁體所構成的永久磁體膜13，把R作為稀土類元素時，可以使用包含從 R2Fe14B等的R-Fe-B系稀土類磁體、RCo5及R2(Co、Fe、Cu、Zr)17等的R-Co系稀土類磁體、以及R2Fe17N3及RFe7Nx等的R-Fe-N系稀土類磁體所組成的群中選擇一種以上的稀土類磁體之永久磁體膜者。經此，與使用稀土類磁體以外的永久磁體膜的情況相比，可以大幅提升與永久磁體膜13的表面垂直的殘留磁化。
尚且，R-Fe-B系稀土類磁體容易非晶質化的緣故，期望把成膜時的基板溫度控制在300℃以上800℃以下的範圍，或是，在成膜後藉由400℃以上800℃以下的加熱處理，進行結晶化。
永久磁體膜13包含R2Fe14B時，如前述般，永久磁體膜13係較適合為具有正方晶的結晶構造，而且做(001)配向。已做(001)配向之R2Fe14B，係容易形成具有與永久磁體膜13的表面垂直的磁化之垂直磁化膜的緣故，可以更進一步提升永久磁體膜13的殘留磁化。
永久磁體膜13包含RCo5時，如前述般，永久磁體膜13係較適合為具有六方晶的結晶構造，而且做(11-20)配向。已做(11-20)配向之RCo5，係容易成為具有與永久磁體膜13的表面平行的磁化之垂直磁化膜，與永久磁體膜13的表面垂直的磁化也會某種程度增大的緣故，可以更進一步提升永久磁體膜13的殘留磁化。
永久磁體膜13包含R2(Co、Fe、Cu、Zr)17 時，如前述般，永久磁體膜13係較適合為具有六方晶的結晶構造，而且做(11-20)配向。已做(11-20)配向之R2(Co、Fe、Cu、Zr)17，係容易成為具有與永久磁體膜13的表面平行的磁化之垂直磁化膜，與永久磁體膜13的表面垂直的磁化也會某種程度增大的緣故，可以更進一步提升永久磁體膜13的殘留磁化。
另一方面，作為稀土類磁體以外的永久磁體膜，可以使用利用從Ni磁體、Al-Ni-Co合金等的Al-Ni-Co系磁體、Fe3Pt、FePt及FePt3等的Fe-Pt系磁體、Fe-Cr-Co系磁體、Sr鐵氧磁體、以及Co-Fe-B系磁體所組成的群中選擇一種以上者所構成的永久磁體膜。
永久磁體膜13包含Ni時，如前述般，永久磁體膜13係較適合為具有立方晶的結晶構造，而且做(100)配向。在具有立方晶的結晶構造之Ni下，因為可以得到沿[100]方向的殘留磁化，可以更進一步大幅提升永久磁體膜13的殘留磁化。
在形成永久磁體膜13之際熱處理基板11的方法為任意，例如可以藉由護套加熱器或紅外線燈加熱器，直接或是間接熱處理基板11。而且，在形成了永久磁體膜13後，熱處理基板11的情況下，期望在真空環境中或是非活性氣體環境中熱處理基板11，使得不讓永久磁體膜13氧化。進行該熱處理之熱處理時間，係因熱處理之際的熱處理溫度而異，例如，熱處理溫度為650℃時，進行0.2~2小時左右的熱處理者為佳。
尚且，即便成膜永久磁體膜13之際的目標物為相同組成，藉由配向膜12的平面方向的格子常數及永久磁體膜13的成膜條件，可以變更永久磁體膜13的組成，隨著該組成的變更，可以變更永久磁體膜13的結晶的對稱性或配向方向。
為此，在永久磁體膜13包含R2Fe14B的情況下，永久磁體膜13係取代已做正方晶(001)配向之R2Fe14B，可以包含已做正方晶(100)配向之R2Fe14B。或者是，在永久磁體膜13包含RCo5或是R2(Co、Fe、Cu、Zr)17的情況下，永久磁體膜13係取代已做六方晶(11-20)配向之RCo5或是R2(Co、Fe、Cu、Zr)17，可以包含已做六方晶(0001)配向之RCo5或是R2(Co、Fe、Cu、Zr)17。
接著，在永久磁體膜13容易磁化的方向與永久磁體膜13的表面垂直的情況下，容易得到垂直磁化膜，在永久磁體膜13容易磁化的方向與永久磁體膜13的表面平行的情況下，容易得到平面磁化膜。為此，可以整齊化永久磁體膜13的磁化的方向，可以容易提升永久磁體膜13的磁化的大小。
接著，如圖22所表示，在永久磁體膜13上，形成壓電膜14(步驟S4)。以下，例示說明使用塗布法形成壓電膜14之方法。
在該步驟S4，在永久磁體膜13上，形成具有化學計量成分之非晶質PZT膜、或是比起具有化學計 量成分之非晶質PZT膜中的鉛的含量含有較少的含量的鉛之非晶質PZT膜。接著，經由在加壓氧環境下熱處理該非晶質PZT膜，結晶化非晶質PZT膜的方式，把包含PZT之壓電膜14，形成在永久磁體膜13上。尚且，把具有化學計量成分之非晶質PZT膜中的鉛的含量作為100原子%時，比起具有化學計量成分之非晶質PZT膜中的鉛的含量為較少的鉛的含量係較適合為80~95原子%者。
以下，說明有關非晶質PZT膜的形成方法。
首先，準備非晶質PZT膜形成用溶膠凝膠溶液。作為非晶質PZT膜形成用溶膠凝膠溶液，可以準備把丁醇作為溶媒，鉛添加不足70~90%的量之濃度為10重量%之E1溶液。
於該E1溶液，把具有二甲基乙醇胺等的胺基之鹼性醇，以體積比為E1溶液：二甲基乙醇胺=7：3的比例做添加。經此，可以得到pH=12，表示強鹼性的E1溶液。
接著，經由使用了E1溶液之旋轉塗布法，形成非晶質PZT膜。在被包含在旋轉塗布機而且設成可旋轉之基板保持部，保持基板11，把一定量的E1溶液塗布到永久磁體膜13的表面後，首先以800rpm旋轉5秒，以1500rpm旋轉10秒後，在10秒內徐徐地使轉速上升到3000rpm，塗布E1溶液。接著，把塗布了E1溶液的基板11，放置在溫度調節到150℃的加熱板上5分 鐘，放置在溫度調節到300℃的加熱板上10分鐘後，冷卻到室溫。經此反覆5次，例如可以把具有200nm的膜厚之非晶質PZT膜，形成在永久磁體膜13上。
接著，在加壓氧環境下熱處理非晶質PZT膜。經此，把結晶化非晶質PZT膜之壓電膜14，形成在永久磁體膜13上。
尚且，即便在E1溶液具有相同組成的情況下，藉由永久磁體膜13的平面方向的格子常數及永久磁體膜13的成膜條件，可以變更壓電膜14的組成，隨著該組成的變更，可以變更壓電膜14的結晶的對稱性或配向方向。例如，即便在非晶質PZT膜作為以組成式PbZrxTi1-xO3(0<x<1)來表現的Zr/Ti，具有58/42(x=0.58)、52/48(x=0.52)及42/58(x=0.42)之任一組成的情況下，已形成的壓電膜14作為Zr/Ti，本來具有菱面體晶之組成也就是具有55/45，也可以具有正方晶的結晶構造，而且做(001)配向。
而且，在上述例子，例示說明了使用塗布法形成壓電膜14之方法，但形成壓電膜14之方法，不限於塗布法。因此，可以使用濺鍍法形成壓電膜14。
在使用濺鍍法形成壓電膜14的情況下，即便濺鍍目標物具有相同組成的情況下，藉由永久磁體膜13的平面方向的格子常數及永久磁體膜13的成膜條件，可以變更壓電膜14的組成，隨著該組成的變更，可以變更壓電膜14的結晶的對稱性或配向方向。例如，即 便在濺鍍目標物作為以組成式PbZrxTi1-xO3(0<x<1)來表現的Zr/Ti，具有58/42(x=0.58)、52/48(x=0.52)及42/58(x=0.42)之任一組成的情況下，已形成的壓電膜14作為Zr/Ti，本來具有菱面體晶之組成也就是具有55/45，也可以具有正方晶的結晶構造，而且做(001)配向。
如此，形成圖1所表示之膜構造體10。尚且，形成壓電膜14後，也可以在壓電膜14上，形成導電膜15。
如使用前述的圖2來說明般，ZrO2的格子常數與Si的格子常數之間的整合性佳。為此，可以使包含ZrO2的配向膜12，磊晶成長在利用包含矽單晶的基板11的(100)面所構成的主面上，可以使包含ZrO2的配向膜12，在包含矽單晶基板11的(100)面上，做(100)配向，可以提升配向膜12的結晶性。
而且，如使用前述的圖2來說明般，Ni的格子常數與ZrO2的格子常數之間的整合性佳。為此，可以使包含Ni的永久磁體膜13，磊晶成長在包含ZrO2的配向膜12上，可以使包含Ni的永久磁體膜13，在包含ZrO2的配向膜12的(100)面上，做(100)配向，可以提升永久磁體膜13的結晶性。
而且，如使用前述的圖2來說明般，PZT的格子常數與Ni的格子常數之間的整合性佳。為此，可以使包含PZT的壓電膜14，磊晶成長在包含Ni的永久磁 體膜13上，可以使包含PZT的壓電膜14，在包含Ni的永久磁體膜13的(100)面上，做(100)配向，可以提升壓電膜14的結晶性。
<第1實施方式的變形例>
在第1實施方式，是在永久磁體膜13上，直接形成壓電膜14。但是，也可以在永久磁體膜13上，介隔著導電膜13a(也稱為第1導電膜)形成壓電膜14。說明把這樣的例作為第1實施方式的變形例。
圖23為第1實施方式的變形例的膜構造體的剖視圖。如圖23所表示，本變形例的膜構造體10a，具有：基板11、配向膜12、永久磁體膜13、導電膜13a、以及壓電膜14。
基板11係利用矽基板所構成。配向膜12，係在基板11上磊晶成長，而且含有鋯及氧。有關基板11及配向膜12的配向方向等的詳細部分，可以與第1實施方式同樣。
永久磁體膜13係在配向膜12上磊晶成長。作為永久磁體膜13，與第1實施方式同樣，可以使用含有稀土類元素的永久磁體膜，亦即利用稀土類磁體所構成的永久磁體膜。或者是，作為永久磁體膜，可以使用稀土類磁體以外的永久磁體膜。
在圖23，例示說明永久磁體膜13包含Al-Ni-Co合金的情況。此時，也與第1實施方式同樣，永 久磁體膜13係較適合為具有立方晶的結晶構造，而且做(100)配向。在具有立方晶的結晶構造之Al-Ni-Co合金下，因為可以得到沿[100]方向的殘留磁化，可以更進一步大幅提升永久磁體膜13的殘留磁化。
在此，Al-Ni-Co合金中的Al的擴散係數高。為此，藉由把包含Al-Ni-Co合金的永久磁體膜13予以成膜之際的成膜條件，係經由Al-Ni-Co合金中的Al擴散在包含ZrO2的配向膜12中的方式，在配向膜12的上層部，形成包含有氧化鋁安定化氧化鋯(Almina Stabilized Zirconia：ASZ)之擴散層12a。ASZ，係與YSZ同樣，與ZrO2相比，容易立方晶(100)配向。為此，在形成擴散層12a的情況下，與不形成擴散層12a的情況相比，包含Al-Ni-Co合金之永久磁體膜13，係更進一步容易立方晶(100)配向。
尚且，有關永久磁體膜13包含Al-Ni-Co合金的情況以外之情況，可以也包含配向方向等，與第1實施方式同樣。
導電膜13a，係在永久磁體膜13上磊晶成長。作為導電膜13a，可以使用包含從具有釕酸鍶(SrRuO3)等的鈣鈦礦型構造之導電性氧化物、及Pt等的金屬所組成的群中選擇一種以上的導電體之導電膜13a。
在導電膜13a包含SrRuO3的情況下，較適合為，導電膜13a係具有立方晶或是擬立方晶的結晶構 造，而且，做(100)配向。而且，在導電膜13a包含Pt的情況下，較適合為，導電膜13a係具有立方晶的結晶構造，而且做(100)配向。在具有立方晶的結晶構造之導電膜13a上，例如包含PZT之壓電膜14可以容易磊晶成長。為此，可以更進一步大幅提升壓電膜14的壓電常數。
壓電膜14係在導電膜13a上磊晶成長。亦即壓電膜14係在永久磁體膜13上，介隔著導電膜13a而形成。有關壓電膜14，係可以與第1實施方式同樣。尚且，與第1實施方式同樣，也可以在壓電膜14上形成導電膜15。
根據這樣的本變形例，可以減低壓電膜14的下部電極的電阻，可以防止或是抑制被施加到壓電膜14的電壓從期望的電壓降下來。而且，在作為導電膜13a使用包含SrRuO3的導電膜之情況下，可以防止或是抑制在壓電膜14、與壓電膜14的下部電極之間的界面析出異相而劣化壓電特性。
圖24及圖25為第1實施方式的變形例的膜構造體的製造製程中的剖視圖。
在本變形例的膜構造體的製造製程中，進行在第1實施方式使用圖19及圖20所說明的製程(步驟S1及步驟S2)，形成配向膜12後，如圖24所表示，在配向膜12上，經由例如濺鍍法形成永久磁體膜13。在此，作為永久磁體膜13，例如在形成包含Al-Ni-Co合金 的永久磁體膜13之情況下，經由Al-Ni-Co合金中的Al擴散在包含ZrO2的配向膜12中的方式，在配向膜12的上層部，形成包含ASZ之擴散層12a。
接著，如圖25所表示，在永久磁體膜13上，例如經由濺鍍法形成導電膜13a。作為導電膜13a，可以形成包含從例如具有SrRuO3等的鈣鈦礦型構造之導電性氧化物、及Pt等的金屬所組成的群中選擇一種以上的導電體之導電膜13a。
接著，進行與在第1實施方式使用圖22所說明的製程(步驟S4)同樣的製程，如圖23所表示，在導電膜13a上，形成壓電膜14。如此，形成膜構造體10a。尚且，與第1實施方式同樣，在壓電膜14上，形成導電膜15。
(第2實施方式)
在第1實施方式，在配向膜與壓電膜之間形成永久磁體膜。但是，也可以在配向膜與壓電膜之間形成導電膜，永久磁體膜形成在壓電膜上。把這樣的例子，作為第2實施方式說明之。
<膜構造體>
圖26為第2實施方式的膜構造體之剖視圖。
如圖26所表示，本第2實施方式的膜構造體10b，具有：基板11、配向膜12、導電膜13b(也稱為第1導 電膜)、壓電膜14、以及永久磁體膜15a。
基板11係利用矽基板所構成。配向膜12，係在基板11上磊晶成長，而且含有鋯及氧。有關基板11及配向膜12的配向方向等的詳細部分，可以與第1實施方式同樣。
導電膜13b係在配向膜12上磊晶成長。作為導電膜13b，可以使用包含從具有SrRuO3等的鈣鈦礦型構造之導電性氧化物、及Pt等的金屬所組成的群中選擇一種以上的導電體之導電膜13b。
在導電膜13b包含SrRuO3的情況下，較適合為，導電膜13b係具有立方晶或是擬立方晶的結晶構造，而且做(100)配向。而且，在導電膜13b包含Pt的情況下，較適合為，導電膜13b係具有立方晶的結晶構造，而且做(100)配向。在具有立方晶的結晶構造之導電膜13b上，例如包含PZT的壓電膜14可以容易磊晶成長。為此，可以更進一步大幅提升壓電膜14的壓電常數。
壓電膜14係在導電膜13b上磊晶成長。有關壓電膜14的配向方向等的詳細部分，可以與第1實施方式同樣。
永久磁體膜15a係在壓電膜14上磊晶成長。作為永久磁體膜15a，與第1實施方式的永久磁體膜13同樣，可以使用含有稀土類元素的永久磁體膜，亦即利用稀土類磁體所構成的永久磁體膜。或者是，作為 永久磁體膜，可以使用稀土類磁體以外的永久磁體膜。而且，有關永久磁體膜15a的配向方向等的詳細部分，可以與第1實施方式的永久磁體膜13同樣。
也在本第2實施方式，與第1實施方式同樣，壓電膜14及永久磁體膜15a磊晶成長。經此，與壓電膜14尚未磊晶成長的情況相比，可以增加壓電膜14的壓電常數，與永久磁體膜15a尚未磊晶成長的情況相比，可以增加永久磁體膜15a的殘留磁化。接著，可以增加壓電膜14的壓電常數，而且，增加膜構造體10b所受到的力，也就是逆壓電效應所致之力以外的力。
另一方面，在本第2實施方式，與第1實施方式相異的是，在配向膜12與壓電膜14之間形成導電膜13b。第1實施方式中，因為配向膜12、永久磁體膜13、壓電膜14及導電膜15的材料，是有變更層積的順序來容易磊晶成長的情況。或者是，第1實施方式中，因為永久磁體膜13的材料，為了防止永久磁體膜13的劣化，例如在熱處理包含PZT的壓電膜14後，形成永久磁體膜者為佳的情況。
在這樣的情況下，如本第2實施方式，經由依序層積配向膜12、導電膜13b、壓電膜14及永久磁體膜15a，各層變得容易磊晶成長。或者是，如本第2實施方式，經由熱處理壓電膜14後形成永久磁體膜15a的方式，可以防止永久磁體膜15a的劣化。
<致動器及馬達>
也就本第2實施方式的膜構造體10b，如在第1實施方式使用圖4~圖11所說明般，可以適用到致動器及馬達。經此，可以得到與第1實施方式中的致動器及馬達同樣的效果。
<膜構造體的製造方法>
圖27及圖28為第2實施方式的膜構造體的製造製程中的剖視圖。
在本第2實施方式的膜構造體的製造製程中，進行在第1實施方式使用圖19及圖20所說明的製程(步驟S1及步驟S2)，形成配向膜12後，如圖27所表示，在配向膜12上，例如經由濺鍍法形成導電膜13b。作為導電膜13b，可以形成包含從例如具有SrRuO3等的鈣鈦礦型構造之導電性氧化物、及Pt等的金屬所組成的群中選擇一種以上的導電體之導電膜13b。
接著，進行與在第1實施方式使用圖22所說明的製程(步驟S4)同樣的製程，如圖28所表示，在導電膜13b上，形成壓電膜14。
接著，進行與在第1實施方式使用圖20所說明的製程(步驟S3)同樣的製程，如圖26所表示，在壓電膜14上，例如利用濺鍍法形成永久磁體膜13。如此，形成膜構造體10b。
尚且，在上述第1實施方式、第2實施方式 及變形例，作為壓電膜是使用PZT膜，但也可以使用PZT膜以外的壓電膜。
〔實施例1〕
以下為實施例1的試樣的製作方法。
在表面賦予自然氧化膜之配向在(100)的Si單晶基板上，最初以表1的(1)的左側的條件(10sec的成膜時間、Zr的蒸鍍源)僅蒸鍍Zr，照原樣繼續根據表1的(1)的右側的條件，蒸鍍Zr的同時，一邊朝基板供給O2(氧)一邊以170sec的成膜時間進行蒸鍍。如此，用真空蒸鍍法形成總膜厚15nm的ZrO2(100)/Si(100)基板。
繼續，以表1的(2)的條件僅蒸鍍Fe，更進一步繼續以表1的(3)的條件僅蒸鍍Pt。經此，製作出Fe0.5-Pt0.5/ZrO2構造。
圖29為實施例1的試樣的XRD(X-ray diffraction)圖案。從圖29了解到，作為配向在(100)及(001)之厚度150nm的磁性金屬可以形成已知的Pt0.5-Pt0.5合金。
〔實施例2〕
以下為實施例2的試樣的製作方法。
在表面賦予自然氧化膜之配向在(100)的Si單晶基板上，最初以表1的(1)的左側的條件(10sec的成膜時間、Zr的蒸鍍源)僅蒸鍍Zr，照原樣繼續根據表1的(1)的右側的條件，蒸鍍Zr的同時，一邊朝基板供給O2(氧)一邊以170sec的成膜時間進行蒸鍍。如此，用真空蒸鍍法形成總膜厚15nm的ZrO2(100)/Si(100)基板。
繼續，使用以重量比1：1(25g：25g)所混合的Fe-Pt浴，以表1的(2)的條件蒸鍍Fe-Pt。經此，製作 出Fe0.96-Pt0.04/ZrO2構造。
圖30及圖31為實施例2的試樣的XRD圖案。如圖30及圖31所表示，得到Fe0.96-Pt0.04之較強的單一波峰，該波峰出現在極靠近Fe(200)的位置。Fe0.96-Pt0.04的格子常數為2.8埃，非常靠近到Fe原子的格子常數2.88埃。
接著，利用XRF(x-ray-fluorescence)(理學公司AZX400)，進行實施例2的試樣的膜厚及組成分析後，得到如表3般的結果。經此，得知在實施例2得到的試樣為Fe0.96Pt0.04合金(200)。
尚且，在所屬技術領域中具有通常知識者的通常的創作能力的範圍內，可以把上述的第1實施方式、第2實施方式、實施例1及實施例2相互地組合實施。
而且，在上述的第1實施方式及第2實施方式中，是說明了包含有基板之膜構造體，但是也可以以在製作了膜構造體後去除基板的方式，來實施不包含基板的膜構造體。
10‧‧‧膜構造體
11‧‧‧基板
11a‧‧‧上表面
12‧‧‧配向膜
13‧‧‧強磁性膜(上部電極、永久磁體膜)
14‧‧‧壓電膜
15‧‧‧導電膜(強磁性膜、上部電極)

Claims (30)

  1. 一種膜構造體，具有：單晶基板；以及形成並配向在前述單晶基板上之第1強磁性膜。
  2. 如請求項1之膜構造體，其中，具有第1膜，係被配置在前述單晶基板與前述第1強磁性膜之間，形成並配向在前述單晶基板上。
  3. 如請求項1或是2之膜構造體，其中，具有形成在前述第1強磁性膜上的壓電膜。
  4. 一種膜構造體，具有：第1強磁性膜；以及形成在前述第1強磁性膜上的壓電膜。
  5. 如請求項3或是4之膜構造體，其中，具有形成在前述壓電膜上的第2強磁性膜或是第2導電膜。
  6. 如請求項1之膜構造體，其中，具有配置在前述單晶基板與前述第1強磁性膜之間的壓電膜。
  7. 一種膜構造體，具有：壓電膜；以及形成在前述壓電膜上的第1強磁性膜。
  8. 如請求項6之膜構造體，其中，具有：形成並配向在前述單晶基板上的第1膜；以及 形成在前述第1膜上的第1導電膜；前述第1膜及前述第1導電膜，被配置在前述單晶基板與前述壓電膜之間。
  9. 如請求項2或是8之膜構造體，其中，前述單晶基板為矽基板；前述第1膜為比矽更容易氧化的金屬氧化膜。
  10. 如請求項1至9中任一項之膜構造體，其中，前述第1強磁性膜為金屬膜。
  11. 如請求項9之膜構造體，其中，前述矽基板具有利用(100)面所構成的主面；前述第1膜具有立方晶的結晶構造，而且包含已做(100)配向之氧化鋯。
  12. 如請求項3至5中任一項之膜構造體，其中，具有形成在前述第1強磁性膜與前述壓電膜之間的第1導電膜。
  13. 如請求項1至12中任一項之膜構造體，其中，前述第1強磁性膜具有立方晶的結晶構造，而且包含已做(100)配向之鎳。
  14. 如請求項1至12中任一項之膜構造體，其中，前述第1強磁性膜具有正方晶的結晶構造，而且包含已做(001)配向之R2Fe14B(R為從稀土類元素中至少選擇1種類的元素)。
  15. 如請求項1至12中任一項之膜構造體，其中，前述第1強磁性膜具有六方晶的結晶構造，而且包 含已做(11-20)配向之RCo5(R為從稀土類元素中至少選擇1種類的元素)。
  16. 如請求項1至12中任一項之膜構造體，其中，前述第1強磁性膜包含鐵與鎳與鈷與鋁的合金。
  17. 如請求項1至12中任一項之膜構造體，其中，前述第1強磁性膜包含鐵與鉑的合金。
  18. 如請求項3至8、12中任一項之膜構造體，其中，前述壓電膜具有正方晶的結晶構造，而且包含已做(001)配向之鋯鈦酸鉛。
  19. 如請求項3至8、12中任一項之膜構造體，其中，前述壓電膜具有菱面體晶的結晶構造，而且包含已做(100)配向之鋯鈦酸鉛。
  20. 如請求項8或是12之膜構造體，其中，前述第1導電膜具有立方晶的結晶構造，而且包含已做(100)配向之鉑。
  21. 如請求項8或是12之膜構造體，其中，前述第1導電膜具有立方晶的結晶構造，而且包含已做(100)配向之釕酸鍶。
  22. 一種致動器，具備：膜構造體，係如請求項3至8、12、18至21中任一項者；強磁性體，係在包挾著前述單晶基板而與前述壓電 膜為相反側，配置成從前述膜構造體遠離者；以及保持部，係被連接到前述膜構造體的第1端部與前述強磁性體的第2端部，保持前述第1端部與前述第2端部的間隔。
  23. 一種馬達，具有旋轉件或是固定件，該旋轉件或是固定件具備如請求項3至8、12、18至21中任一項之膜構造體。
  24. 一種馬達，係具有旋轉件與固定件；其中，前述旋轉件具有：環狀的轉子、以及配置在前述轉子的內側的圓周上之第1N極永久磁體、第1S極永久磁體、第2N極永久磁體及第2S極永久磁體；前述固定件具有環狀的定子、以及複數個壓電元件，該複數個壓電元件具備沿前述定子上而配置之如請求項5或是8的膜構造體。
  25. 一種膜構造體的製造方法，係在單晶基板上使第1膜磊晶成長；在前述第1膜上使第1強磁性膜磊晶成長。
  26. 如請求項25之膜構造體的製造方法，其中，在前述第1強磁性膜上使壓電膜磊晶成長。
  27. 如請求項26之膜構造體的製造方法，其中，在前述壓電膜上使第2強磁性膜磊晶成長。
  28. 一種膜構造體的製造方法，係在單晶基板上使第1膜磊晶成長；在前述第1膜上使第1導電膜磊晶成長； 在前述第1導電膜上使壓電膜磊晶成長；在前述壓電膜上使強磁性膜磊晶成長。
  29. 如請求項25至28中任一項之膜構造體的製造方法，其中，前述單晶基板為矽基板；前述第1膜為比矽更容易氧化的金屬氧化膜。
  30. 如請求項29之膜構造體的製造方法，其中，前述矽基板具有利用(100)面所構成的主面；前述第1膜係磊晶成長在前述主面上；前述第1膜具有立方晶的結晶構造，而且包含已做(100)配向之氧化鋯。
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