TWI765013B - 壓電裝置、以及壓電裝置的製造方法 - Google Patents

壓電裝置、以及壓電裝置的製造方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI765013B
TWI765013B TW107110698A TW107110698A TWI765013B TW I765013 B TWI765013 B TW I765013B TW 107110698 A TW107110698 A TW 107110698A TW 107110698 A TW107110698 A TW 107110698A TW I765013 B TWI765013 B TW I765013B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
layer
piezoelectric
electrode
thickness
alignment control
Prior art date
Application number
TW107110698A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201843106A (zh
Inventor
有本将治
待永広宣
葛田真郷
黒瀬愛美
Original Assignee
日商日東電工股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日商日東電工股份有限公司 filed Critical 日商日東電工股份有限公司
Publication of TW201843106A publication Critical patent/TW201843106A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI765013B publication Critical patent/TWI765013B/zh

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/704—Piezoelectric or electrostrictive devices based on piezoelectric or electrostrictive films or coatings
    • H10N30/706—Piezoelectric or electrostrictive devices based on piezoelectric or electrostrictive films or coatings characterised by the underlying bases, e.g. substrates
    • H10N30/708—Intermediate layers, e.g. barrier, adhesion or growth control buffer layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/50—Piezoelectric or electrostrictive devices having a stacked or multilayer structure
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/01—Manufacture or treatment
    • H10N30/07—Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base
    • H10N30/074—Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base by depositing piezoelectric or electrostrictive layers, e.g. aerosol or screen printing
    • H10N30/076—Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base by depositing piezoelectric or electrostrictive layers, e.g. aerosol or screen printing by vapour phase deposition
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/01—Manufacture or treatment
    • H10N30/07—Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base
    • H10N30/074—Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base by depositing piezoelectric or electrostrictive layers, e.g. aerosol or screen printing
    • H10N30/079—Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base by depositing piezoelectric or electrostrictive layers, e.g. aerosol or screen printing using intermediate layers, e.g. for growth control
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/30—Piezoelectric or electrostrictive devices with mechanical input and electrical output, e.g. functioning as generators or sensors
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/30—Piezoelectric or electrostrictive devices with mechanical input and electrical output, e.g. functioning as generators or sensors
    • H10N30/302—Sensors
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80—Constructional details
    • H10N30/85—Piezoelectric or electrostrictive active materials
    • H10N30/853—Ceramic compositions
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80—Constructional details
    • H10N30/85—Piezoelectric or electrostrictive active materials
    • H10N30/857—Macromolecular compositions
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80—Constructional details
    • H10N30/87—Electrodes or interconnections, e.g. leads or terminals
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80—Constructional details
    • H10N30/87—Electrodes or interconnections, e.g. leads or terminals
    • H10N30/877—Conductive materials
    • H10N30/878—Conductive materials the principal material being non-metallic, e.g. oxide or carbon based

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

提供一種包括具有彎曲性的塑膠層、具備良好的壓電特性、且抑制了裂紋或裂痕的壓電裝置及其製造方法。該壓電裝置至少積層有第一電極、塑膠層、配向控制層、壓電體層、以及第二電極，其中，該配向控制層係非晶質，在該配向控制層上形成有具有纖維鋅礦型的晶體結構的厚度為20nm~250nm的壓電體層，該配向控制層和該壓電體層被配置在該第一電極與該第二電極之間。

Description

壓電裝置、以及壓電裝置的製造方法
本發明係關於一種壓電裝置及其製造方法。
以往以來，使用利用了物質的壓電效應的壓電元件。壓電效應係指藉由對物質施加壓力從而產生基於壓力的極化的現象。利用壓電效應，製作出壓力感測器、加速度感測器、對彈性波進行偵測的AE(Acoustic Emission：聲波發射)感測器等各種感測器。 作為壓電材料，使用氧化鋅(ZnO)、氮化鋁(AlN)等纖維鋅礦型的配向晶體的薄膜。纖維鋅礦型的晶體具有六方晶的單位晶格，並在與c軸平行的方向上具有極化矢量。為了使用纖維鋅礦型材料的壓電體層來展現出壓電特性，需要改善壓電體層的結晶性，並需要一定程度的厚度。從給壓電元件帶來可撓性的觀點來看，提出了在壓電感測器的積層中配置聚醯亞胺層的結構(例如參見專利文獻1)。 ＜先前技術文獻＞ ＜專利文獻＞ 專利文獻1：日本國特開2011-185681號公報
＜發明所欲解決之問題＞ 使用纖維鋅礦型的壓電材料所形成的壓電體層由於晶體相對於基板垂直地配向從而顯示出壓電特性。若為了改善結晶性而使壓電體層具有厚度，則有可能會產生裂紋、裂痕等問題。特別係在使用具有彎曲性的塑膠層作為基板的情況下，容易表現出該傾向。此外，儘管藉由降低纖維鋅礦型的晶體膜的厚度能夠減少裂紋或裂痕，然而存在與具有厚度的壓電體層相比晶體的配向性變得不足且壓電特性劣化的問題。即便在上述公知文獻中，作為形成良好的壓電體膜的範圍，亦使用了數μm以上厚度的壓電體膜。 然而，隨著智慧型手機等電子設備或可穿戴式設備等的小型化，所要求的元件尺寸一直在變小。尋求更薄且壓電特性優異的壓電元件。此外，壓電感測器所應用的設備的使用環境或使用形態亦多種多樣，希望壓電元件具備足夠的彎曲性。 鑑於上述問題，本發明的目的在於提供一種包括具有彎曲性的塑膠層、具備良好的壓電特性、且抑制了裂紋或裂痕的壓電裝置及其製造方法。 ＜用於解決問題之手段＞ 在本發明中，在由纖維鋅礦型的壓電材料所形成的壓電體層的下層，配置非晶質的配向控制層。 具體而言，在第一方面中，提供一種壓電裝置，至少積層有第一電極、塑膠層、配向控制層、壓電體層、以及第二電極，其特徵在於，該配向控制層係非晶質，在該配向控制層上，形成有具有纖維鋅礦型的晶體結構的厚度為20nm~250nm的壓電體層，該配向控制層和該壓電體層被配置在該第一電極與該第二電極之間。 在第二方面中，提供一種壓電裝置的製造方法，該壓電裝置至少積層有第一電極、塑膠層、配向控制層、壓電體層、以及第二電極，其特徵在於，在該塑膠層上或包括該塑膠層的積層上，形成非晶質的該配向控制層，在非晶質的該配向控制層上，形成具有纖維鋅礦型的晶體結構的厚度為20nm~250nm的該壓電體層。 ＜發明之功效＞ 依據上述結構和手法，能夠實現包括具有彎曲性的塑膠層、具備良好的壓電特性、且抑制了裂紋或裂痕的壓電裝置。
一般來說，為了使纖維鋅礦型的材料配向，考慮可以在其下的層中配置結晶性的膜。其原因是能夠沿著下層的晶體結構使纖維鋅礦型的晶體生長。此外，為了使纖維鋅礦型的材料配向，如上所述，儘管為了改善結晶性而設想使壓電體層具有厚度，然而由於使其具有厚度會容易產生裂紋或裂痕，特別係在使用具有彎曲性的塑膠層作為基板的情況下，容易表現出該傾向。針對該問題，在本發明中，藉由在具有纖維鋅礦型的晶體結構的壓電體層下配置非晶質(amorphous)的配向控制層，從而實現了壓電體層的厚度較薄、因此抑制了裂紋或裂痕、且即使壓電體層的厚度較薄壓電特性亦優異的壓電裝置。 圖1是作為壓電裝置的示例的壓電感測器10A的概要結構圖。壓電感測器10A作為包括一對電極11、19、以及塑膠層12的積層體被形成，在電極11與電極19之間配置有配向控制層13和壓電體層14的積層體15。在圖1的例子中，電極11為起到下部電極的作用的透明電極，電極19為起到上部電極的作用的透明電極。電極11和電極19的透明性並非必須，在將壓電感測器10A用於觸控面板等顯示器的情況下，優選使用由ITO、IZO等形成的透明電極。 壓電體層14由具有纖維鋅礦型(wurtzite type)的晶體結構的壓電材料形成，並且其厚度為20nm~250nm。藉由使壓電體層14的厚度為該範圍，從而能夠抑制裂紋或裂痕的發生。若壓電體層14的厚度超過250nm，則發生裂紋或裂痕的概率增大，會影響霧度。若壓電體層14的厚度小於20nm，則即使在下層使用配向控制層13亦難以實現足夠的壓電特性(基於壓力的極化特性)。在此，壓電體層14的厚度優選為30~200nm，更優選為50~100nm。 纖維鋅礦型的晶體結構由通式AB表示。在此，A為陽電性元素(An+ )，B為陰電性元素(Bn- )。作為纖維鋅礦型的壓電材料，優選使用為顯示出一定程度以上的壓電特性的物質、且能夠以200℃以下的低溫製程結晶化的材料。作為示例，可以使用氧化鋅(ZnO)、硫化鋅(ZnS)、硒化鋅(ZnSe)、碲化鋅(ZnTe)、氮化鋁(AlN)、氮化鎵(GaN)、硒化鎘(CdSe)、碲化鎘(CdTe)、碳化矽(SiC)，亦可以僅使用該些成分或其中兩種以上的組合。在兩種成分以上的組合的情況下，可以使各個成分積層。或者，可以使用該些成分或其中兩種以上的組合作為主成分，還可以任意含有其他成分。對於主成分以外的成分的含量，只要係發揮本發明效果的範圍則無特別限制。在含有主成分以外的成分的情況下，主成分以外的成分的含量優選為0.1原子%以上20原子%以下，更優選為0.1原子%以上10原子%以下，進一步優選0.2原子%以上5原子%以下。作為示例，使用以ZnO或AlN為主成分的纖維鋅礦型的材料。可以在ZnO、AlN等中添加矽(Si)、鎂(Mg)、釩(V)、鈦(Ti)、鋯(Zr)等添加時無導電性的金屬作為摻雜劑。上述摻雜劑可以為1種，亦可以組合並添加2種以上的摻雜劑。藉由添加該些金屬，從而如後面所述能夠降低裂紋的發生頻度。在使用透明的纖維鋅礦型的晶體材料作為壓電體層14的材料的情況下，適合用於顯示器。 在壓電體層14下所配置的配向控制層13係非晶質的層，其厚度為3nm~100nm。藉由使用該範圍的膜厚的配向控制層13，從而能夠使上層的壓電體層14的晶體的配向性(c軸配向性)良好。藉由使非晶質的配向控制層13的膜厚為3nm~100nm，從而如後面所述，能夠將壓電體層14的X射線搖擺曲線(X-ray rocking curve)的半峰全幅值(FWHM：Full Width at Half Maximum)抑制得較低。 配向控制層13由無機物、有機物、或者無機物與有機物的混合物形成。作為無機物，可以使用氧化矽(SiOx)、氮化矽(SiN)、氮化鋁(AlN)、氧化鋁(Al2 O3 )、氮化鎵(GaN)、氧化鎵(Ga2 O3 )等。或者，可以使用添加有Al2 O3 和SiOx的ZnO(以下稱為“SAZO”)、或添加有Al2 O3 、Ga2 O3 、SiOx、SiN的至少一種的GaN、AlN、ZnO等。作為有機物，可以舉出丙烯酸樹脂、氨基甲酸乙酯樹脂、三聚氰胺樹脂、醇酸樹脂、矽氧烷系聚合物等有機物。特別地，作為有機物，優選使用由三聚氰胺樹脂、醇酸樹脂及有機矽烷縮合物的混合物構成的熱固性樹脂。可以使用上述材料，藉由真空蒸鍍法、濺射(sputtering)法、離子鍍著法、塗佈法等來形成非晶質的膜。配向控制層可以為1層，亦可以為2層以上的積層。在進行積層的情況下，可以為無機物薄膜和有機物薄膜的積層。 使用該些材料的非晶質的配向控制層13的表面平滑性優異，並且能夠使上層的纖維鋅礦型材料的c軸在垂直方向(積層方向)上配向。此外，其氣體阻隔性較高，能夠降低源自成膜中的塑膠層的氣體的影響。特別地，熱固性樹脂為非晶質且平滑性較高。三聚氰胺樹脂因三維交聯結構而密度較高且阻隔性較高。本發明中的配向控制層雖然由非晶質形成，然而未必需要配向控制層全部為非晶質，在起到本發明效果的範圍內，可以具有並非為非晶質的區域。在配向控制層的區域之中的由非晶質(amorphous)成分所形成區域的比例優選為90%以上，更優選為95%以上，進一步優選為100%。 塑膠層12由能夠給壓電感測器10A帶來彎曲性的可撓性的材料形成，其厚度優選為5~150μm，更優選為20~125μm。作為塑膠層12的材料，例如可以使用聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚碳酸酯(PC)、丙烯酸系樹脂、環烯烴系聚合物、聚醯亞胺(PI)等。在該些材料中，特別係聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚碳酸酯(PC)、丙烯酸系樹脂、環烯烴系聚合物為無色透明的材料，適合電極11及電極19為透明電極的情況。在對於壓電感測器10A不要求光透射性的情況下，例如在脈搏計、心率計等健康護理用品或車載壓力感知片等不要求透明性的情況下，可以使用半透明或不透明的塑膠材料。 在圖1的例子中，塑膠層12被配置在電極11與積層體15之間，然而對於塑膠層12的配置位置並無限定，只要能夠給壓電感測器10A帶來彎曲性，則可以配置在任何位置。 壓電感測器10A可以藉由以下步驟來製作。在作為塑膠層12的塑膠基板的背面形成電極11。電極11例如可以使用藉由DC(直流)或RF(高頻)的磁控濺射而形成的ITO膜。根據不同的裝置形態，可以將ITO膜用作固體電極，亦可以使用藉由蝕刻處理等將ITO膜加工成預定的形狀圖案者。在壓電感測器10A被用作觸控面板等的壓力感測器的情況下，電極11的圖案可以為沿第一方向平行配置的複數個條紋狀的圖案。 在塑膠層12的與電極11相反的相反側的表面上，例如在室溫下藉由濺射法將非晶質的配向控制層13形成為3~100nm的厚度。若小於3nm則會難以充分地改善上層的壓電體層14的配向性。即使超過100nm亦難以提高上層的壓電體層14的結晶性。對於配向控制層13的成膜溫度，只要能夠維持非晶質結構即可，可以未必為室溫，例如可以以150℃以下的基板溫度進行成膜。 接著，在配向控制層13上形成壓電體層14。作為示例，使用ZnO靶，在氬(Ar)和微量的氧(O2 )的混合氣體氣氛中藉由RF磁控濺射來進行成膜。ZnO的壓電體層14的膜厚為20~250nm。由配向控制層13和壓電體層14來形成積層體15。對於ZnO的成膜溫度，只要維持下層的配向控制層13的非晶質結構，則可以未必為室溫。例如可以以150℃以下的基板溫度進行成膜。 藉由在配向控制層13和壓電體層14的成膜中使用濺射法，從而能夠在基本上保持化合物的靶的組成比的狀態下形成附著力較強的均勻的膜。此外，僅藉由時間的控制便能夠精確地形成所期望厚度的膜。 接著，在壓電體層14上形成預定形狀的電極19。作為電極19，例如藉由DC或RF的磁控濺射，在室溫下形成厚度為20~100nm的ITO膜。電極19可以形成在基板整面，在例如下部的電極11被圖案化成條紋狀的情況下，電極19亦可以為沿著與條紋延伸的方向正交的方向平行延伸的複數個條紋。由此完成了壓電感測器10A。 在形成了電極19後，可以在低於塑膠層12的熔點或玻璃轉移點的溫度(例如130℃)下對壓電感測器10A整體進行加熱處理。藉由後加熱，能夠使ITO電極結晶化，使其低電阻化。然而，加熱處理並非必須，亦可以不進行元件形成後的加熱處理。其原因是，由於在下層配置非晶質的配向控制層13，因此即使不進行後加熱，壓電體層14亦具有對於顯示出壓電反應性的足夠程度的晶體配向性。此外，根據不同的塑膠層12的材料，亦存在不具有耐熱性的材料，亦有時希望不進行後加熱。對於包括非晶質的配向控制層13和形成於其上的壓電體層14的積層體15，在使用耐熱性較低的塑膠層12來確保彎曲性的情況下特別有利。 圖2是實際在塑膠(PET)的基材20上形成的配向控制層13和壓電體層14的積層體的剖面TEM(Transmission Electron Microscopy：穿透式電子顯微鏡)圖像。圖2(A)是50萬倍的放大圖像，圖2(B)是200萬倍的放大圖像。使用非晶質的SAZO作為配向控制層13，使用ZnO作為壓電體層14。雖然一般在ZnO中添加了Al2 O3 的AZO為結晶性較高的導電膜，然而藉由添加SiO2 可以得到非晶質且絕緣性較高的SAZO膜。配向控制層13的厚度為10nm，壓電體層14的厚度為50nm。從圖2(A)可以看出，在表面光滑且均勻的非晶質的配向控制層13上形成有壓電體層14。在圖2(B)中，在壓電體層14的縱向方向上延伸的若干條紋示出了晶體的生長方向。可以看出，壓電體層14的晶體的c軸在相對於基板的垂直方向上配向。 圖3是圖2的樣品的X射線測定結果。圖3(A)是利用2θ／θ法所得到的X射線衍射(XRD：X Ray Diffraction)圖案，圖3(B)是利用搖擺曲線(rocking curve)法所得到的ZnO 002反射的測定結果。圖3(A)的縱軸表示強度(任意單位)，圖3(B)的縱軸的強度由每1秒的計數[cps]表示。在圖3(A)中，在2θ(衍射角)為34°的位置上出現了源自ZnO的(002)面的強峰值。在2θ的值為54°附近及72°附近出現的小山源自PET基材。從圖2(B)的剖面TEM亦可以看出，SAZO的配向控制層13與ZnO的壓電體層14不同，為未觀察到晶體生長的非晶質膜。 搖擺曲線法係藉由固定X射線源和偵測器，使基板(亦即結晶面)轉動而得到結晶軸的傾斜分布，從而對薄膜內的晶體的配向方向的搖擺進行觀察的方法。圖3(B)的搖擺曲線的FWHM值(半峰全幅值)為壓電體層14的c軸配向性的指標。FWHM值越小則晶體的配向性越好。在本樣品中，對於FWHM值(c軸配向性)，得到了14°的良好的值。作為c軸配向性的指標的FWHM值的良好的範圍為3°~15°。 圖4A和圖4B表示出針對改變基層體15和基材的參數而製作的實施例1~19的樣品的評價結果，圖4C表示出針對比較例1~10的樣品的評價結果。樣品的參數包括壓電體層14的材質、厚度及副成分(添加物)、配向控制層13的材質、膜質(非晶質或結晶質)及厚度、以及基材的種類和厚度。評價項目包括作為壓電特性的c軸配向性和壓電反應性、作為裂紋發生程度的目視評價和霧度(濁度或霧)。關於裂紋發生程度，對初期狀態和彎曲試驗後的狀態兩者進行觀察。 對於c軸配向性，藉由利用搖擺曲線法對樣品進行X射線測定並求出FWHM質來判斷。對於壓電反應性，根據對樣品施加壓力而發生的電壓值的測定結果來判斷。雙圓圈(◎)表示壓電反應性良好，圓圈(○)表示可接受，叉號(×)表示壓電反應性較低。 裂紋發生程度被用作對於裂紋有無及其發生程度進行判斷的指標。作為裂紋發生程度的評價，進行目視評價、霧度兩種評價。對於目視評價從樣品外觀來判斷。在當粗略觀察時未確認出霧或混濁的情況下為可接受(○)，在當粗略觀察時可確認出霧或混濁的情況下為超出接受範圍(×)。對於霧度，使用Suga試驗機製造的霧度計，根據對樣品的霧度進行測定所得到霧度值(%)來判斷。在裂紋發生程度(彎曲後)中，將樣品纏繞在直徑9mm的圓筒上，以100克的荷重保持30秒後藉由目視及霧度評價來判斷。 綜合評價的基準如下： ‧良好(◎)：壓電特性為良好(◎)且裂紋發生頻度為可接受，以目視評價(〇)，關於進行了霧度測定的樣品其霧度值為小於5.0的樣品； ‧可接受(○)：壓電特性為可接受(○)，且對裂紋發生程度以目視評價未觀察到混濁或霧(○)的樣品。關於進行了霧度測定的樣品其霧度值為5.0以下的樣品； ‧超出接受範圍(×)：壓電特性未達到基準、或對裂紋發生程度以目視評價觀察到混濁或霧(×)的樣品。關於進行了霧度測定的樣品其霧度值超過5.0的樣品。 [實施例1] 作為塑膠基材，使用厚度為100μm的COP(Cyclo-Olefin Polymer：環烯烴聚合物)。在COP上，作為非晶質的配向控制層13，在室溫下藉由DC磁控濺射法形成厚度為10nm的SAZO膜。關於配向控制層13的成膜條件，利用Ar／氧混合氣將製程壓力設為0.2Pa，使用4英寸平板靶以200W的輸出功率進行成膜。再者，在SAZO膜上，在室溫下藉由RF磁控濺射法形成厚度為50nm的ZnO膜作為壓電體層14。關於壓電體層14的成膜條件，利用Ar／氧混合氣將製程壓力設為0.2Pa，使用4英寸平板靶以300W的輸出功率進行成膜。 按照上述步驟製作3mm直徑(3mm×3mm方形)的樣品。作為該樣品的壓電特性的相關指標，藉由X射線搖擺曲線法對c軸配向性進行評價後，得出FWHW值為11°的良好值。對於壓電反應性，藉由如圖5所示設置並對所製作的樣品進行電壓測定而求出。 在圖5中，將在基材上所形成的積層體15的樣品夾入一對電極32與33之間從而製作壓電元件10，利用黏合層31將壓電元件10固定到台部(stage)30上。壓電元件10的層結構與圖1的壓電感測器10A的結構相同。對壓電元件10施加外部壓力，對在電極32、33間產生的電壓進行測定。關於加壓條件，在室溫下以5Hz的周期施加400g(0.55N／mm2 )的載荷。電壓測定值為2秒內10點的電壓值的平均值。 圖6是所測定的反應特性。在與壓力的施加點的時間上的偏差非常小的狀態下，以等間隔對電壓峰值進行觀察，且峰值的波動較少。對於該樣品的壓電反應性判斷為良好(◎)。 當從樣品外觀對裂紋發生程度進行判斷後，由於在粗略觀察時未確認出霧(裂紋)，因此評價為“○”。為了進行彎曲試驗後的評價，將樣品纏繞在直徑9mmf的圓筒上，以100g的荷重施加彎曲應力並對裂紋或裂痕的發生狀態進行觀察後，未觀察到裂紋的發生，評價為可接受(○)。實施例1的樣品的綜合評價為良好(◎)。 [實施例2] 在厚度為100μm的COP上，在室溫下形成10nm的非晶質的SAZO膜作為配向控制層13。進一步在SAZO膜上，在室溫下形成厚度為30nm的ZnO膜作為壓電體層14，製作3mm直徑(3mm×3mm方形)的樣品。除了壓電體層14的成膜時間以外，各層的成膜條件與實施例1相同。與實施例1相比，實施例2的樣品的壓電體層14的厚度進一步降低。隨著樣品與實施例1相比膜厚減小，表示c軸配向性的FWHM值稍微增大為14°，雖然壓電反應性亦不如實施例1那樣高，然而在足夠可接受的範圍內。隨著壓電體層14變薄，較耐裂紋或裂痕，顯示出良好的彎曲性。對於裂紋發生程度即便以目視評價亦未確認出霧或裂紋。該樣品的綜合評價為可接受(○)。 [實施例3] 在厚度為100μm的COP上，在室溫下形成10nm的非晶質的SAZO膜作為配向控制層13。進一步在SAZO膜上，在室溫下形成厚度為100nm的ZnO膜作為壓電體層14，製作3mm直徑(3mm×3mm方形)的樣品。除了壓電體層14的成膜時間以外，各層的成膜條件與實施例1相同。與實施例1相比，實施例3的樣品將壓電體層14的厚度增大到2倍。隨著將壓電體層14增厚，表示c軸配向性的FWHM值減小為9°，顯示出較高的壓電反應性。另一方面，雖然彎曲性不如實施例1、2那樣高，然而在足夠的可接受範圍內。對於裂紋發生程度即便以目視評價亦未確認出霧或裂紋，該樣品的綜合評價為良好(◎)。 [實施例4] 在厚度為100μm的COP上，在室溫下形成10nm的非晶質的SAZO膜作為配向控制層13。進一步在SAZO膜上，在室溫下形成厚度為200nm的ZnO膜作為壓電體層14，製作3mm直徑(3mm×3mm方形)的樣品。除了壓電體層14的成膜時間以外，各層的成膜條件與實施例1相同。與實施例3相比，實施例4的樣品進一步將壓電體層14的厚度增大。隨著將壓電體層14增厚，表示c軸配向性的FWHM值為7°變得非常小，顯示出較高的壓電反應性。另一方面，雖然彎曲性不如實施例1、2那樣高，然而在可接受範圍內。對於裂紋發生程度即便以目視評價亦未確認出霧或裂紋。該樣品的綜合評價為良好(◎)。 [實施例5] 在厚度為100μm的COP上，在室溫下形成50nm的非晶質的SAZO膜作為配向控制層13。進一步在SAZO膜上，在室溫下形成厚度為50nm的ZnO膜作為壓電體層14，製作3mm直徑(3mm×3mm方形)的樣品。除了配向控制層13的成膜時間以外，各層的成膜條件與實施例1相同。實施例5的樣品的壓電體層14厚度被薄膜化為與實施例1相同的程度，並且壓電體層14與配向控制層13的厚度為同等程度。雖然該樣品的表示c軸配向性的FWHM值為15°比實施例1~4稍大，然而c軸配向性和壓電反應性均在足夠可接受的範圍內。隨著配向控制層13與壓電體層14的整體膜厚(亦即積層體15的厚度)變厚，與實施例1、2相比彎曲性稍差，然而在足夠可接受的範圍內。對於裂紋發生程度即便以目視評價亦未確認出霧或裂紋，該樣品的綜合評價為可接受(○)。 [實施例6] 在厚度為100μm的COP上，在室溫下形成3nm的非晶質的SAZO膜作為配向控制層13。進一步在SAZO膜上，在室溫下形成厚度為50nm的ZnO膜作為壓電體層14，製作3mm直徑(3mm×3mm方形)的樣品。除了配向控制層13的成膜時間以外，各層的成膜條件與實施例1相同。實施例6的樣品的壓電體層14厚度被薄膜化為與實施例1相同的程度，並且非晶質的配向控制層13的厚度亦被薄膜化為3nm。雖然該樣品的表示c軸配向性的FWHM值為15°比實施例1~4稍大，然而c軸配向性和壓電反應性均在足夠可接受的範圍內。關於彎曲性，由於配向控制層13與壓電體層14的整體膜厚(亦即積層體15的厚度)較小，因此未觀察到裂紋的發生，為良好。對於裂紋發生程度即便以目視評價亦未確認出霧或裂紋，該樣品的綜合評價為可接受(○)。 [實施例7] 在厚度為50μm的聚醯亞胺(PI)上，在室溫下形成10nm的非晶質的SAZO膜作為配向控制層13。進一步在SAZO膜上，在室溫下形成厚度為50nm的ZnO膜作為壓電體層14，製作3mm直徑(3mm×3mm方形)的樣品。各層的成膜條件與實施例1相同。雖然實施例8的樣品的塑膠基材的種類和厚度與實施例1、7不同，然而配向控制層13和壓電體層14的材料和厚度與實施例1、7相同。該樣品的表示c軸配向性的FWHM值與實施例1、7相同為11°，c軸配向性和壓電反應性均為良好。關於彎曲性亦與實施例1同樣為良好。對於裂紋發生程度即便以目視評價亦未確認出霧或裂紋。該樣品的綜合評價為良好(◎)。 [實施例8] 在厚度為100μm的COP上，在室溫下藉由RF磁控濺射法形成50nm的非晶質的氮化鋁(AlN)膜作為配向控制層13。作為配向控制層13的成膜條件，利用Ar／氮氣混合氣將製程壓力設為0.2Pa，使用4英寸平板靶以200W的輸出功率進行成膜。進一步在AlN膜上，在室溫下形成厚度為50nm的ZnO膜作為壓電體層14，製作3mm直徑(3mm×3mm方形)的樣品。壓電體層14的成膜條件與實施例1相同。實施例9的樣品的非晶質的配向控制層13的材料和厚度與實施例1不同。該材料的表示c軸配向性的FWHM值為14°與實施例1相比稍大，c軸配向性和壓電反應性均在可接受範圍內。此外，關於彎曲性，未觀察到裂紋的發生為良好。對於裂紋發生程度即便以目視評價亦未確認出霧或裂紋。該樣品的綜合評價為良好(◎)。 [實施例9] 在厚度為100μm的COP上，在室溫下藉由RF磁控濺射法形成50nm的非晶質的二氧化矽(SiO2 )膜作為配向控制層13。作為配向控制層13的成膜條件，利用Ar／氮氣混合氣將製程壓力設為0.2Pa，使用4英寸平板靶以200W的輸出功率進行成膜。進一步在SiO2 膜上，在室溫下形成厚度為50nm的ZnO膜作為壓電體層14，製作3mm直徑(3mm×3mm方形)的樣品。壓電體層14的成膜條件與實施例1相同。實施例10的樣品的非晶質的配向控制層13的材料和厚度與實施例1、9不同。其表示c軸配向性的FWHM值為15°與實施例1相比稍大，c軸配向性和壓電反應性均在可接受範圍內。此外，對於裂紋發生程度即便以目視評價亦未確認出霧或裂紋。該樣品的綜合評價為可接受(○)。 [實施例10] 在厚度為125μm的PET上，在室溫下形成厚度為10nm的非晶質的SAZO膜。進一步在SAZO膜上，在室溫下形成厚度為50nm的ZnO膜作為壓電體層14，製作3mm直徑(3mm×3mm方形)的樣品。將該樣品纏繞在直徑9mm的圓筒上，以100克的載荷保持30秒後進行霧度測定。另外，在霧度試驗後對c軸配向性和壓電反應性進行評價。在目視評價中，霧度評價在實施後亦未觀察到霧，維持了樣品的透明性。霧度值亦為較小的“2”。表示c軸配向性的FWHM值為良好的14°，c軸配向性和壓電反應性的評價結果均為良好(◎)。該樣品的綜合評價為良好(◎)。 [實施例11] 製作將作為壓電體層的ZnO膜的厚度改變為100nm，並將其他條件設定為與實施例10相同的樣品，與實施例10同樣地除了進行目視評價之外還進行霧度測定。在霧度測定的實施後亦維持了樣品的透明性。c軸配向性為較小的12°，壓電反應性為良好(◎)。該樣品的綜合評價為良好(◎)。 [實施例12] 製作將作為壓電體層的ZnO膜的厚度改變為200nm，並將其他條件設定為與實施例11相同的樣品，與實施例10同樣地除了進行目視評價之外還進行霧度測定。在霧度測定的實施後亦維持了樣品的透明性，且霧度值亦為“5”係在可接受範圍內。隨著ZnO膜的厚度增大，表示c軸配向性的FWHM值為較小的9°，壓電反應性為良好(◎)。該樣品的綜合評價為良好(◎)。 [實施例13] 將作為壓電體層的ZnO膜的厚度與實施例12同樣地維持為200nm，並將作為塑膠基材的PET的厚度變更為50μm。其他條件與實施例12相同。表示c軸配向性的FWHM值為良好的14°，壓電反應性亦為良好(◎)。在裂紋發生程度的目視評價中未觀察到霧等，霧度值亦為“5”係在可接受範圍內。該樣品的綜合評價為良好(◎)。 [實施例14] 將作為壓電體層的ZnO膜的厚度與實施例12同樣地維持為200nm，並將作為塑膠基材的PET的厚度變更為38μm。其他條件與實施例12相同。表示c軸配向性的FWHM值為較小的11°，壓電反應性亦為良好(◎)。在裂紋發生程度的目視評價中未觀察到霧等。該樣品的綜合評價為良好(◎)。 [實施例15] 將作為壓電體層的ZnO膜的厚度與實施例12同樣地維持為200nm，並將作為塑膠基材的PET的厚度變更為25μm。其他條件與實施例12相同。表示c軸配向性的FWHM值為較小的13°，c軸配向性和壓電反應性均為良好(◎)。在裂紋發生程度的目視評價中未觀察到霧等。該樣品的綜合評價為良好(◎)。 [實施例16] 在厚度為50μm的PET上，利用非晶質的熱固性樹脂形成50nm的配向控制層13。作為配向控制層13的材料，以固體含量濃度為8重量%的方式，利用甲乙酮對按固體含量以2：2：1的重量比包含三聚氰胺樹脂、醇酸樹脂及有機矽烷縮合物的熱固性樹脂組成物進行稀釋。將該溶液塗布在PET薄膜的一個主面上，在150℃下對其加熱2分鐘使其固化，形成膜厚為50nm、折射率為1.54的配向控制層13。在配向控制層13上，在室溫下形成厚度為200nm的ZnO膜作為壓電體層14，製作3mm直徑(3mm×3mm方形)的樣品。壓電體層14的成膜條件與實施例1相同。實施例16的樣品的非晶質的配向控制層13的材料和厚度與實施例1不同。雖然該材料的表示c軸配向性的FWHM值為14°，與實施例1相比較大，然而c軸配向性和壓電反應性均在可接受範圍內(◎)。另外，關於彎曲性，未觀察到裂紋的發生，為良好。在裂紋發生程度的目視評價中亦未確認出霧或裂紋。該樣品的綜合評價為良好(◎)。 [實施例17] 在厚度為50μm的PET上，利用無機材料的SAZO形成50nm的非晶質的配向控制層13。在配向控制層13上，形成厚度為200nm的壓電體層14。該壓電體層14是作為摻雜劑添加有10重量%的Mg的ZnO膜。在該結構中，製作3mm直徑(3mm×3mm方形)的樣品。實施例17的樣品的表示c軸配向性的FWHM值為較小的11°，壓電反應性亦為良好。關於彎曲性，在霧度評價的前後，以目視評價未確認出霧或裂紋，在可接受範圍內。此外，霧度值為較小的“1”。該樣品的綜合評價為良好(◎)。可以看出，由於在壓電體層14中添加了Mg，因此提高了裂紋發生的抑制效果。 [實施例18] 在厚度為50μm的PET上，利用無機材料的SAZO形成50nm的非晶質的配向控制層13。在配向控制層13上，形成厚度為200nm的壓電體層14。該壓電體層14是作為摻雜劑添加有2重量%的V的ZnO膜。在該結構中，製作3mm直徑(3mm×3mm方形)的樣品。實施例18的樣品的表示c軸配向性的FWHM值為較小的10°，壓電反應性亦為良好。關於彎曲性，在霧度評價的前後，以目視評價未確認出霧或裂紋，在可接受範圍內。該樣品的綜合評價為良好(◎)。藉由在壓電體層14中添加V，從而能夠與實施例17同樣地獲得裂紋發生的抑制效果。 [實施例19] 在厚度為50μm的PET上，利用無機材料的SAZO形成50nm的非晶質的配向控制層13。在配向控制層13上，形成厚度為200nm的壓電體層14。該壓電體層14是作為摻雜劑分別添加有10重量%和2重量%的Mg和Si的ZnO膜。在該結構中，製作3mm直徑(3mm×3mm方形)的樣品。實施例18的樣品的表示c軸配向性的FWHM值為較小的10°，壓電反應性亦為良好。關於彎曲性，在霧度評價的前後，以目視評價未確認出霧或裂紋，在可接受範圍內。霧度值為與實施例17相比更小的0.7。該樣品的綜合評價為良好(◎)。可以看出，由於在壓電體層14中添加了Mg和Si，因此提高了裂紋發生的抑制效果。 [比較例1] 在比較例1中，製作了在基底未使用配向控制層的樣品。在厚度為100μm的COP上，在室溫下直接形成50nm的ZnO膜作為壓電體層14，製作3mm直徑(3mm×3mm方形)的樣品。壓電體層14的成膜條件與實施例1相同。在比較例1中，由於沒有配向控制層，因此表示c軸配向性的FWHM值為較大的27°，壓電反應性超出了可接受範圍。在裂紋發生程度的目視評價中未觀察到霧等。該樣品的綜合評價為超出可接受範圍(×)。 [比較例2] 在比較例2中，在壓電體層14的基底中插入結晶質的配向控制層。在厚度為100μm的COP上，藉由DC磁控濺射法形成30nm的結晶質的ITO膜作為配向控制層13。作為配向控制層13的成膜條件，利用Ar／氧氣混合氣將製程壓力設為0.2Pa，使用4英寸平板靶以200W的輸出功率進行成膜。為了ITO的結晶化，將濺射成膜時的基板溫度設定為大約150℃。進一步在ITO膜上，在室溫下形成厚度為50nm的ZnO膜作為壓電體層14，製作3mm直徑(3mm×3mm方形)的樣品。壓電體層14的成膜條件與實施例1相同。比較例2的ITO膜兼具作為配向控制層的作用以及作為下部電極的作用。該樣品的表示c軸配向性的FWHM值為較大的26°，壓電反應性超出了可接受範圍。雖然在裂紋發生程度的目視評價中未觀察到霧等，然而由於壓電特性不足，因此綜合評價為超出可接受範圍(×)。 [比較例3] 在比較例3中，除了壓電體層14的厚度以外，為與實施例1相同的條件。在厚度為100μm的COP上，在室溫下形成10nm的非晶質的SAZO膜作為配向控制層13。進一步在SAZO膜上，在室溫下形成厚度為400nm的ZnO膜作為壓電體層14，製作3mm直徑(3mm×3mm方形)的樣品。除了成膜時間以外，壓電體層14的成膜條件與實施例1相同。關於比較例3的樣品，隨著壓電體層14的厚度增厚，結晶性改善，表示c軸配向性的FWHM值為非常小的7°，顯示出較高的壓電反應性。然而，由於壓電體層14增厚為400nm，因此在裂紋發生程度的目視評價中觀察到大量的裂紋，並在樣品中觀察到霧。若裂紋較多，則有損於動作的可靠性。該樣品的綜合評價為超出可接受範圍(×)。 [比較例4~8] 在比較例4~8中，使用厚度為125μm的PET作為塑膠基材，未配置配向控制層，將作為壓電體層的ZnO膜的厚度改變為50nm、100nm、200nm、400nm、800nm並進行評價。在比較例4~6中，初期及彎曲試驗後的霧度值較小，在目視觀察中亦未觀察到霧(○)。然而，表示c軸配向性的FWHM值較大，壓電反應性超出了可接受範圍(×)。在比較例7~8中，隨著對ZnO膜進行增厚，結晶性改善，c軸配向性和壓電反應性在可接受範圍內(○)。然而，在裂紋發生程度的目視評價中發生了裂紋，在初期狀態下霧度值變大。裂紋發生程度的評價超出了可接受範圍(×)。因此，比較例4~8的綜合評價為超出可接受範圍(×)。 [比較例9~10] 在比較例9、10中，與實施例11同樣地在厚度為125μm的PET基材上，形成厚度為10nm的非晶質的SAZO，在SAZO上形成厚度改變的ZnO膜。在比較例9和比較例10中，ZnO膜的厚度分別為400nm和800nm。在比較例9中，藉由使ZnO膜為400nm，使得表示c軸配向性的FWHM值較小，壓電反應性亦在可接受的範圍內。然而，由於ZnO膜的厚度增加，因此在裂紋發生程度的目視評價中觀察到裂紋，霧度增加。裂紋發生程度的評價超出了可接受範圍(×)。在比較例10中，藉由使ZnO膜為800nm，使得表示c軸配向性的FWHM值較小，壓電反應性為良好。然而，霧度(初期)值與比較例9相比進一步增大。在目視評價中觀察到裂紋，超出了可接受範圍(×)。比較例9及10的綜合評價為超出可接受範圍(×)。 從實施例1~15和比較例1~8的結果可以認識到使用非晶質的配向控制層13作為壓電體層14的基底的效果、亦即兼顧壓電特性和彎曲性或裂紋抑制。 另外，從實施例1~15可以看出，可以良好地使用非晶質的SAZO、AlN、SiO膜作為配向控制層13。作為配向控制層13的材料，除了該些材料以外，可以使用非晶質的氮化矽(SiN)、碳化矽(SiC)、氧化鋁(Al2 O3 )、氮化鎵(GaN)、氧化鎵(Ga2 O3 )等。 從實施例10~12和比較例9~10的結果可以看出，藉由對壓電體層進行增厚，雖然能夠提高c軸配向性和壓電反應性，然而若壓電體層14的厚度為400nm以上則霧度值升高。為了實現兼顧壓電特性的提高和裂紋抑制效果，如上所述優選壓電體層14的厚度為20~250nm的範圍。 作為塑膠基材，可以使用適合種類的高分子材料或合成樹脂，可給壓電體層14帶來彎曲性而不會妨礙裝置的薄膜化的厚度為5~150μm，更優選為25μm~125μm。 作為圖1的變形例，圖7示出了壓電感測器10B的結構示例。在壓電感測器10B中，在上部的電極19上亦配置了塑膠層18。在電極11與電極19之間配置有配向控制層13和壓電體層14的積層體15這點上與圖1相同。與圖1同樣，電極11是起到下部電極作用的透明電極，電極19是起到上部電極作用的透明電極。配向控制層13為非晶質的薄膜，其厚度為3nm~100nm。壓電體層14由纖維鋅礦型的壓電材料形成，其厚度為20nm~250nm。 壓電感測器10B的製作方法如下。在作為塑膠層12的塑膠基板的背面形成電極11。在塑膠層12的與電極11相反的相反側的表面上，例如在室溫下藉由濺射法形成3~100nm厚度的非晶質的配向控制層13。接著，在配向控制層13上依次形成壓電體層14以製作第一部分。 另一方面，在作為其他基材的塑膠層18上，形成預定形狀的電極19以製作第二部分。第一部分的塑膠層12和第二部分的塑膠層18的材料可以相同亦可以不同。例如，第一部分的塑膠層12和第二部分的塑膠層18可以均由介電常數較高的高分子材料形成，也可以由介電常數比第二部分的塑膠層18高的材料來形成第一部分的塑膠層12。使第一部分的壓電體層14與第二部分的電極19相對，利用粘接層17進行貼合。 與壓電感測器10A同樣，壓電感測器10B具有非晶質的配向控制層13和適合厚度的壓電體層14，其壓電特性優異。此外，在積層體15的上下配置有塑膠層12、18，彎曲性優異。 作為圖1的變形例，圖8示出了壓電感測器10C的結構示例。在壓電感測器10C中，在一對電極11、19的內側配置了一對塑膠層12、18。在電極11與電極19之間配置有配向控制層13和壓電體層14的積層體15這點上與圖1相同。電極11是起到下部電極作用的透明電極，在電極11與配向控制層13之間配置有下側的塑膠層12。電極19是起到上部電極作用的透明電極，在電極19與壓電體層14之間配置有上側的塑膠層18。配向控制層13為非晶質的薄膜，其厚度為3nm~100nm。壓電體層14由纖維鋅礦型的壓電材料形成，其厚度為20nm~250nm。 壓電感測器10C的製作方法如下。在作為塑膠層12的塑膠基板的背面形成電極11。在塑膠層12的與電極11相反的相反側的表面上，依次形成非晶質的配向控制層13和壓電體層14以製作第一部分。 另一方面，在作為其他基材的塑膠層18上，形成預定形狀的電極19以製作第二部分。第一部分的塑膠層12和第二部分的塑膠層18的材料可以相同亦可以不同。例如，第一部分的塑膠層12和第二部分的塑膠層18可以均由介電常數較高的高分子材料形成。使第一部分的壓電體層14與第二部分的塑膠層18相對，利用粘接層17進行貼合。 與壓電感測器10A同樣，壓電感測器10C具有非晶質的配向控制層13和適合厚度的壓電體層14，其壓電特性優異。此外，在積層體15的上下配置有塑膠層12、18，彎曲性優異。 作為圖1的變形例，圖9示出了壓電感測器10D的結構示例。在壓電感測器10D中，在下部的電極11的下側具有塑膠層12，在上部的電極19的下側配置了塑膠層18。在電極11與電極19之間配置有配向控制層13和壓電體層14的積層體15這點上與圖1相同。與圖1同樣，電極11是起到下部電極作用的透明電極，電極19是起到上部電極作用的透明電極。配向控制層13為非晶質的薄膜，其厚度為3nm~100nm。壓電體層14由纖維鋅礦型的壓電材料形成，其厚度為20nm~250nm。 壓電感測器10D的製作方法如下。在作為支持基材的塑膠層12上形成預定形狀的電極11。在形成有電極11的圖案的塑膠層12上，覆蓋電極11並依次形成配向控制層13和壓電體層14以製作第一部分。另一方面，在作為其他基材的塑膠層18上，形成預定形狀的電極19以製作第二部分。第一部分的塑膠層12和第二部分的塑膠層18的材料可以相同亦可以不同。例如，第一部分的塑膠層12和第二部分的塑膠層18可以均由介電常數較高的高分子材料形成，也可以由介電常數比第二部分的塑膠層18高的材料來形成第一部分的塑膠層12。使第一部分的壓電體層14與第二部分的塑膠層18相對，利用粘接層17進行貼合。 與壓電感測器10A同樣，壓電感測器10D具有非晶質的配向控制層13和適合厚度的壓電體層14，其壓電特性優異。此外，在積層體15的上下配置有塑膠層12、18，彎曲性優異。 作為圖1的變形例，圖10示出了壓電感測器10E的結構示例。在壓電感測器10E中，在一對電極11、19的外側配置了一對塑膠層12、18。在電極11與電極19之間配置有配向控制層13和壓電體層14的積層體15這點上與圖1相同。電極11是起到下部電極作用的透明電極，在電極11的下側配置有塑膠層12。電極19是起到上部電極作用的透明電極，在電極19的上側配置有塑膠層18。配向控制層13為非晶質的薄膜，其厚度為3nm~100nm。壓電體層14由纖維鋅礦型的壓電材料形成，其厚度為20nm~250nm。 壓電感測器10E的製作方法如下。在作為支持基材的塑膠層12上形成預定形狀的電極11。在形成有電極11的圖案的塑膠層12上，覆蓋電極11依次形成配向控制層13和壓電體層14以製作第一部分。另一方面，在作為其他支持基材的塑膠層18上，形成預定形狀的電極19以製作第二部分。第一部分的塑膠層12和第二部分的塑膠層18的材料可以相同亦可以不同。使第一部分的壓電體層14與第二部分的電極19相對，利用粘接層17進行貼合。 與壓電感測器10A同樣，壓電感測器10E具有非晶質的配向控制層13和適合厚度的壓電體層14，其壓電特性優異。此外，在積層體15的上下配置有塑膠層12、18，彎曲性優異。 在圖7~圖10的任意一個結構中，藉由使用非晶質的配向控制層13，使得上層的壓電體層的c軸配向性較高，顯示出優異的壓電特性。 本發明的包括非晶質的配向控制層13和壓電體層14的積層體15的結構不僅可以用於壓電感測器，還可以利用逆壓電效應而用於揚聲器、振動器等壓電裝置。藉由對壓電體層14施加交流的電信號，從而在壓電體層14中產生基於其共振頻率的機械振動。由於存在下層的非晶質的配向控制層13，因此壓電體層14的c軸配向性良好，能夠提高作為壓電裝置的動作精度。藉由進一步在裝置中配置塑膠層，從而能夠提高彎曲性，並在多種使用環境中使用裝置。
10‧‧‧壓電元件10A~10E‧‧‧壓電感測器11、19‧‧‧電極12、18‧‧‧塑膠層13‧‧‧配向控制層14‧‧‧壓電體層15‧‧‧積層體17‧‧‧粘接層18‧‧‧塑膠層
圖1是實施方式的壓電感測器的概要結構圖。 圖2(A)、(B)是實施方式中製作的非晶質的配向控制層和壓電體層的積層體的剖面TEM圖像。 圖3(A)、(B)是表示實施方式中製作的非晶質的配向控制層和壓電體層的積層體的配向特性的圖。 圖4A是表示本發明的壓電感測器的實施例的特性評價結果的圖。 圖4B是表示本發明的壓電感測器的實施例的特性評價結果的圖。 圖4C是表示比較例的特性評價結果的圖。 圖5是表示製作的壓電感測器的反應性評價試驗的概要的圖。 圖6是表示由圖5的反應性評價試驗所得到的測定示例的圖。 圖7是表示壓電感測器的變形例的圖。 圖8是表示壓電感測器的變形例的圖。 圖9是表示壓電感測器的變形例的圖。 圖10是表示壓電感測器的變形例的圖。
10A‧‧‧壓電感測器
11、19‧‧‧電極
12‧‧‧塑膠層
13‧‧‧配向控制層
14‧‧‧壓電體層
15‧‧‧積層體

Claims (16)

  1. 一種壓電裝置，至少積層有第一電極、塑膠層、配向控制層、壓電體層、以及第二電極，其特徵在於，該配向控制層係非晶質，在該配向控制層上，形成有具有纖維鋅礦型的晶體結構的厚度為20nm~250nm的壓電體層，該配向控制層和該壓電體層被配置在該第一電極與該第二電極之間，該配向控制層由添加有Al2O3和SiOx之ZnO形成。
  2. 根據請求項1所述的壓電裝置，其中，該配向控制層的厚度為3nm~100nm。
  3. 根據請求項1或2所述的壓電裝置，其中，該壓電體層以選自氧化鋅(ZnO)、硫化鋅(ZnS)、硒化鋅(ZnSe)、碲化鋅(ZnTe)、氮化鋁(AlN)、氮化鎵(GaN)、硒化鎘(CdSe)、碲化鎘(CdTe)、碳化矽(SiC)及其組合的材料作為主成分而形成。
  4. 根據請求項3所述的壓電裝置，其中，該壓電體層在該主成分中含有選自鎂(Mg)、釩(V)、鈦(Ti)、鋯(Zr)、矽(Si)及其組合的材料作為副成分。
  5. 根據請求項1或2所述的壓電裝置，其中，該壓電體層中添加有選自鎂(Mg)、釩(V)、鈦(Ti)、鋯(Zr)、矽(Si)及其組合的材料作為摻雜劑。
  6. 根據請求項1或2所述的壓電裝置，其中，該壓電體層的厚度被設定為30~200nm的範圍。
  7. 根據請求項1或2所述的壓電裝置，其中，該壓電體層的X射線搖擺曲線的半峰全幅值為3°~15°。
  8. 根據請求項1或2所述的壓電裝置，其中，該第一電極、該配向控制層、該壓電體層以及該第二電極按此順序被積層，該塑膠層至少配置在該第一電極與該配向控制層之間、或者該第一電極的下側。
  9. 根據請求項1或2所述的壓電裝置，其中，該塑膠層由選自聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚碳酸酯(PC)、丙烯酸系樹脂、環烯烴系聚合物、以及聚醯亞胺(PI)的材料形成。
  10. 根據請求項1或2所述的壓電裝置，其中，該塑膠層的厚度為5μm~150μm。
  11. 根據請求項1或2所述的壓電裝置，其中，該第一電極及該第二電極為透明電極， 該塑膠層由透明的材料形成。
  12. 一種壓電裝置的製造方法，該壓電裝置至少積層有第一電極、塑膠層、配向控制層、壓電體層、以及第二電極，其特徵在於，在該塑膠層上或包括該塑膠層的積層上，形成非晶質的該配向控制層，在非晶質的該配向控制層上，形成具有纖維鋅礦型的晶體結構的該壓電體層，該配向控制層由添加有Al2O3和SiOx之ZnO形成。
  13. 根據請求項12所述的壓電裝置的製造方法，其中，在該壓電體層的形成步驟或其後的步驟中，不包括加熱處理。
  14. 根據請求項12或13所述的壓電裝置的製造方法，其中，該壓電體層在室溫下藉由濺射法形成。
  15. 根據請求項12或13所述的壓電裝置的製造方法，其中，該壓電體層的厚度被形成為20nm~250nm的範圍。
  16. 根據請求項12或13所述的壓電裝置的製造方法，其中，該配向控制層在室溫下藉由濺射法形成。
TW107110698A 2017-03-29 2018-03-28 壓電裝置、以及壓電裝置的製造方法 TWI765013B (zh)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017-065547 2017-03-29
JP2017065547 2017-03-29
JP2018041745A JP7053313B2 (ja) 2017-03-29 2018-03-08 圧電デバイス、及び圧電デバイスの製造方法
JP2018-041745 2018-03-08

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201843106A TW201843106A (zh) 2018-12-16
TWI765013B true TWI765013B (zh) 2022-05-21

Family

ID=63675361

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW107110698A TWI765013B (zh) 2017-03-29 2018-03-28 壓電裝置、以及壓電裝置的製造方法

Country Status (7)

Country Link
US (1) US11696506B2 (zh)
EP (1) EP3605627B1 (zh)
JP (1) JP7053313B2 (zh)
KR (1) KR102612647B1 (zh)
CN (1) CN110462860B (zh)
TW (1) TWI765013B (zh)
WO (1) WO2018180340A1 (zh)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7077287B2 (ja) * 2018-09-28 2022-05-30 日東電工株式会社 圧電デバイス、及び圧電デバイスの製造方法
JP7332315B2 (ja) * 2018-09-28 2023-08-23 日東電工株式会社 圧電デバイス、及び圧電デバイスの製造方法
EP3937265A4 (en) * 2019-03-07 2023-01-04 KRYSTAL Inc. FILM STRUCTURE, PIEZOELECTRIC FILM AND SUPERCONDUCTIVE FILM
JP7325981B2 (ja) 2019-03-20 2023-08-15 日東電工株式会社 積層体、これを用いた圧電デバイス、及び圧電デバイスの製造方法
JP7290435B2 (ja) * 2019-03-20 2023-06-13 日東電工株式会社 圧電デバイス、及び圧電デバイスの製造方法
WO2021046257A1 (en) 2019-09-03 2021-03-11 The Broad Institute, Inc. Crispr effector system based multiplex cancer diagnostics
WO2021187077A1 (ja) * 2020-03-19 2021-09-23 日東電工株式会社 窒化物積層体、及び窒化物積層体の製造方法
KR20210118307A (ko) * 2020-03-20 2021-09-30 삼성디스플레이 주식회사 표시장치
CN111640857A (zh) * 2020-07-20 2020-09-08 中山大学 氧化镓在压电材料上的应用及压电薄膜、压电器件

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1665043A (zh) * 2004-03-05 2005-09-07 Tdk株式会社 电子元件及其制造方法
TW201621585A (zh) * 2014-10-14 2016-06-16 康寧公司 壓電膜結構與感測器以及使用該壓電膜結構與感測器的顯 示組件

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003188428A (ja) * 2001-12-18 2003-07-04 Matsushita Electric Ind Co Ltd 圧電素子、インク吐出素子およびインクインクジェット式記録装置
JP2003347613A (ja) * 2002-05-27 2003-12-05 Mitsubishi Electric Corp 圧電体薄膜素子
JP4240445B2 (ja) 2002-05-31 2009-03-18 独立行政法人産業技術総合研究所 超高配向窒化アルミニウム薄膜を用いた圧電素子とその製造方法
JP2004235599A (ja) * 2002-05-31 2004-08-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd 圧電素子、インクジェットヘッド、角速度センサ及びこれらの製造方法、並びにインクジェット式記録装置
US6969157B2 (en) 2002-05-31 2005-11-29 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Piezoelectric element, ink jet head, angular velocity sensor, method for manufacturing the same, and ink jet recording apparatus
JP4328853B2 (ja) * 2003-01-22 2009-09-09 独立行政法人産業技術総合研究所 圧電素子およびその製造方法
JP2004282913A (ja) * 2003-03-17 2004-10-07 Matsushita Electric Ind Co Ltd ディスク装置用薄膜圧電体アクチュエータ及びその製造方法
JP2005119166A (ja) 2003-10-17 2005-05-12 Matsushita Electric Ind Co Ltd 圧電素子、インクジェットヘッド、及びこれらの製造方法、並びにインクジェット式記録装置
JP2005333108A (ja) 2004-04-02 2005-12-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd 圧電素子、インクジェットヘッド、角速度センサ及びインクジェット式記録装置
US7312558B2 (en) * 2004-04-02 2007-12-25 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Piezoelectric element, ink jet head, angular velocity sensor, and ink jet recording apparatus
JP2006086142A (ja) * 2004-09-14 2006-03-30 Shin Etsu Handotai Co Ltd 化合物半導体素子の製造方法
JP2006121228A (ja) * 2004-10-19 2006-05-11 Seiko Epson Corp 弾性表面波素子、弾性表面波素子の製造方法、電子デバイスおよび電子機器
US7820470B2 (en) * 2005-07-15 2010-10-26 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Manufacturing method of micro-electro-mechanical device
US7597757B2 (en) * 2005-11-17 2009-10-06 Sharp Laboratories Of America, Inc. ZnO film with C-axis orientation
JP5136973B2 (ja) * 2007-02-27 2013-02-06 独立行政法人産業技術総合研究所 圧電素子、その製造方法およびそれを備えた発電装置
TWI381060B (zh) * 2008-08-12 2013-01-01 Univ Tatung High frequency surface acoustic wave elements and their substrates
JP5721126B2 (ja) 2010-03-05 2015-05-20 国立研究開発法人産業技術総合研究所 圧電センサ
KR20150094790A (ko) * 2010-07-06 2015-08-19 닛토덴코 가부시키가이샤 투명 도전성 필름의 제조 방법
JP2012160995A (ja) * 2011-02-02 2012-08-23 Seiko Epson Corp 振動片、振動子、発振器及び電子機器
CN102629861A (zh) 2011-02-02 2012-08-08 精工爱普生株式会社 振动片、振子、振荡器以及电子设备
US9324931B2 (en) * 2013-05-14 2016-04-26 Tdk Corporation Piezoelectric device
JP2015023053A (ja) * 2013-07-16 2015-02-02 株式会社リコー 電気機械変換素子、液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置、画像形成装置、及び、電気機械変換素子の製造方法
WO2015053345A1 (ja) * 2013-10-08 2015-04-16 ダイキン工業株式会社 透明圧電パネル
EP3080686A1 (en) * 2013-12-12 2016-10-19 Qualcomm Incorporated Micromechanical ultrasonic transducers and display
JP6674734B2 (ja) * 2014-10-29 2020-04-01 三星ディスプレイ株式會社Ｓａｍｓｕｎｇ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ． 有機エレクトロルミネッセンス素子用材料及びそれを用いた有機エレクトロルミネッセンス素子
JP2016134447A (ja) * 2015-01-16 2016-07-25 セイコーエプソン株式会社 圧電素子及びその製造方法、液体噴射ヘッド、液体噴射装置並びに超音波測定装置
JP2017065547A (ja) 2015-09-30 2017-04-06 富士通テン株式会社 認証装置、認証システム、及び、認証方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1665043A (zh) * 2004-03-05 2005-09-07 Tdk株式会社 电子元件及其制造方法
TW201621585A (zh) * 2014-10-14 2016-06-16 康寧公司 壓電膜結構與感測器以及使用該壓電膜結構與感測器的顯 示組件

Also Published As

Publication number Publication date
KR102612647B1 (ko) 2023-12-11
US20200381610A1 (en) 2020-12-03
US11696506B2 (en) 2023-07-04
KR20190128059A (ko) 2019-11-14
EP3605627A4 (en) 2020-12-30
CN110462860B (zh) 2023-09-01
EP3605627A1 (en) 2020-02-05
CN110462860A (zh) 2019-11-15
JP7053313B2 (ja) 2022-04-12
TW201843106A (zh) 2018-12-16
EP3605627B1 (en) 2022-03-02
JP2018170503A (ja) 2018-11-01
WO2018180340A1 (ja) 2018-10-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI765013B (zh) 壓電裝置、以及壓電裝置的製造方法
JP7332315B2 (ja) 圧電デバイス、及び圧電デバイスの製造方法
JP7315424B2 (ja) 圧電デバイス、及び圧電デバイスの製造方法
JP7077287B2 (ja) 圧電デバイス、及び圧電デバイスの製造方法
US20210343927A1 (en) Piezoelectric device and method of manufacturing the same
WO2022210182A1 (ja) 圧電体膜の製造方法、圧電素子の製造方法及び圧電デバイスの製造方法
WO2022163722A1 (ja) 圧電素子、及びこれを用いたセンサ及びアクチュエータ
CN112740429B (zh) 压电器件及压电器件的制造方法
WO2022210563A1 (ja) 圧電体膜、圧電体膜の製造方法、圧電素子及び圧電デバイス
WO2020189397A1 (ja) 積層体、これを用いた圧電デバイス、及び圧電デバイスの製造方法
WO2022210438A1 (ja) 圧電素子の製造方法及び圧電デバイスの製造方法
CN117016059A (zh) 压电体膜、压电体膜的制造方法、压电组件和压电器件
JP2019057699A (ja) 圧電素子、及び、圧電素子の製造方法