WO2011129072A1 - 圧電体薄膜、インクジェットヘッド、インクジェットヘッドを用いて画像を形成する方法、角速度センサ、角速度センサを用いて角速度を測定する方法、圧電発電素子ならびに圧電発電素子を用いた発電方法 - Google Patents

圧電体薄膜、インクジェットヘッド、インクジェットヘッドを用いて画像を形成する方法、角速度センサ、角速度センサを用いて角速度を測定する方法、圧電発電素子ならびに圧電発電素子を用いた発電方法 Download PDF

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貴聖 張替
田中　良明
足立　秀明
藤井　映志
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パナソニック株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a piezoelectric thin film including a piezoelectric layer and a manufacturing method thereof. Furthermore, the present invention provides an inkjet head including the piezoelectric thin film, a method of forming an image using the head, an angular velocity sensor including the piezoelectric thin film, a method of measuring an angular velocity using the sensor, and the piezoelectric thin film And a power generation method using the element.
  • PZT Lead zirconate titanate
  • PZT Pb (Zr x Ti 1-x ) O 3 , 0 ⁇ x ⁇ 1
  • PZT is used in capacitors and thin film memories.
  • PZT has pyroelectricity and piezoelectricity based on ferroelectricity.
  • PZT has high piezoelectric performance. By adjusting the composition or adding elements, the mechanical quality factor Qm of PZT can be easily controlled. These enable the application of PZT to sensors, actuators, ultrasonic motors, filter circuits and oscillators.
  • PZT contains a large amount of lead.
  • serious damage to ecosystems and the environment due to elution of lead from waste has been a concern.
  • restrictions on the use of lead are being promoted internationally. Therefore, unlike PZT, a ferroelectric material that does not contain lead (non-lead ferroelectric material) is required.
  • a lead-free ferroelectric material that is currently under development is a perovskite-type composite oxide composed of bismuth (Bi), sodium (Na), barium (Ba), and titanium (Ti) [(Bi it is a 0.5 Na 0.5) 1-y Ba y] TiO 3.
  • the barium amount y [Ba / (Bi + Na + Ba)]
  • the ferroelectric material has a piezoelectric constant d 33 of approximately 125 pC / N. And it discloses that it has high piezoelectric performance. However, the piezoelectric performance of the ferroelectric material is lower than that of PZT.
  • Patent Document 2 Non-Patent Document 2
  • Non-Patent Document 3 disclose the production of (Bi, Na, Ba) TiO 3 films oriented in a specific direction. By aligning the polarization axis of the (Bi, Na, Ba) TiO 3 film by orientation, it is expected that ferroelectric properties such as remanent polarization and piezoelectric performance of the film will be improved.
  • Non-Patent Document 1 discloses a (Bi, Na, Ba) TiO 3 disk having a thickness of 1 mm and having a dielectric loss tan ⁇ of approximately 1%.
  • Non-Patent Document 3 discloses that the dielectric loss of the (Bi, Na, Ba) TiO 3 thin film reaches 20% in the low frequency region below kHz. The ferroelectric characteristics of the (Bi, Na, Ba) TiO 3 film having a large leakage current are significantly deteriorated. For this reason, it is necessary to suppress the leakage current of the (Bi, Na, Ba) TiO 3 film.
  • Patent Document 3 discloses a piezoelectric thin film in which a NaNbO 3 film is sandwiched between a piezoelectric layer composed of a niobic acid compound ((Na, K, Li) NbO 3 ) and a substrate.
  • a niobic acid compound ((Na, K, Li) NbO 3 )
  • An object of the present invention is to provide a lead-free piezoelectric thin film containing a lead-free ferroelectric material, having a low dielectric loss and the same high piezoelectric performance as PZT, and a method for manufacturing the same.
  • the present invention is a piezoelectric thin film comprising an electrode film having a (001) orientation and a (Na x Bi 0.5 ) TiO 0.5x + 2.75- BaTiO 3 film having a (001) orientation (0.29 ⁇ x ⁇ 0.4) and a (Na, Bi) TiO 3 —BaTiO 3 piezoelectric layer, an electrode film, (Na x Bi 0.5 ) TiO 0.5x + 2.75 —BaTiO 3 film, and (Na , Bi) The TiO 3 —BaTiO 3 piezoelectric layers are laminated in this order.
  • FIG. 1A is a cross-sectional view schematically showing an example of the piezoelectric thin film of the present invention.
  • FIG. 1B is a cross-sectional view schematically showing another example of the piezoelectric thin film of the present invention.
  • FIG. 1C is a cross-sectional view schematically showing another example of the piezoelectric thin film of the present invention.
  • FIG. 1D is a cross-sectional view schematically showing still another example of the piezoelectric thin film of the present invention.
  • FIG. 1E is a sectional view schematically showing still another example of the piezoelectric thin film of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view schematically showing an example of the ink jet head of the present invention, partially showing a cross section of the ink jet head.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view schematically showing a main part including a pressure chamber member and an actuator part in the ink jet head shown in FIG. 2 and partially showing a cross section of the main part.
  • 4A is a cross-sectional view schematically showing an example of a main part including a pressure chamber member and an actuator part in the ink jet head shown in FIG.
  • FIG. 4B is a cross-sectional view schematically showing another example of the main part including the pressure chamber member and the actuator part in the ink jet head shown in FIG. 2.
  • FIG. 5A is a cross-sectional view schematically showing a step of forming a laminate including a piezoelectric layer in an example of a method for manufacturing the ink jet head shown in FIG.
  • FIG. 5B is a cross-sectional view schematically showing a process for forming a member to be a pressure chamber member later in the example of the method for manufacturing the ink jet head shown in FIG. 2.
  • FIG. 5C is a cross-sectional view schematically showing a step of forming an adhesive layer in an example of the method for manufacturing the ink jet head shown in FIG. 2.
  • 6A is a cross-sectional view schematically showing a step of joining the laminate formed in the step shown in FIG. 5A and the member formed in the step shown in FIG. 5B in an example of the method of manufacturing the ink jet head shown in FIG. It is. 6B is a cross-sectional view schematically showing a step (intermediate layer etching step) subsequent to the step shown in FIG.
  • FIG. 7A is a cross-sectional view schematically showing a step (step of removing the base substrate) subsequent to the step shown in FIG. 6B in the example of the method for manufacturing the ink jet head shown in FIG.
  • FIG. 7B is a cross-sectional view schematically showing a step (an individual electrode layer forming step) subsequent to the step shown in FIG. 7A in the example of the method for manufacturing the ink jet head shown in FIG.
  • FIG. 8A is a cross-sectional view schematically showing a step (piezoelectric layer microfabrication step) subsequent to the step shown in FIG. 7B in the example of the inkjet head manufacturing method shown in FIG.
  • FIG. 8B is a cross-sectional view schematically showing a step (substrate cutting step) subsequent to the step shown in FIG. 8A in the example of the method for manufacturing the ink jet head shown in FIG.
  • FIG. 9A is a cross-sectional view schematically showing an ink flow path member and nozzle plate preparation step in an example of the method of manufacturing the ink jet head shown in FIG.
  • FIG. 9B is a cross-sectional view schematically showing a bonding process between the ink flow path member and the nozzle plate in the example of the method for manufacturing the ink jet head shown in FIG. 2.
  • FIG. 9A is a cross-sectional view schematically showing an ink flow path member and nozzle plate preparation step in an example of the method of manufacturing the ink jet head shown in FIG.
  • FIG. 9B is a cross-sectional view schematically showing a bonding process between the ink flow path member and the nozzle plate in the example of the method for manufacturing the ink jet head shown in FIG. 2.
  • FIG. 9C is a cross-sectional view schematically showing a joining process of the joined body of the actuator portion and the pressure chamber member and the joined body of the ink flow path member and the nozzle plate in the example of the inkjet head manufacturing method shown in FIG.
  • FIG. 9D is a cross-sectional view schematically showing the ink jet head obtained by the steps shown in FIGS. 5A to 9C.
  • FIG. 10 is a plan view schematically illustrating an example in which a laminated body serving as an actuator unit is disposed on a substrate serving as a pressure chamber member.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view schematically showing another example of the ink jet head of the present invention.
  • FIG. 10 is a plan view schematically illustrating an example in which a laminated body serving as an actuator unit is disposed on a substrate serving as a pressure chamber member.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view schematically showing another example of the ink jet head of the present invention.
  • FIG. 12A is a schematic cross-sectional view for explaining an example of the manufacturing method of the ink jet head shown in FIG.
  • FIG. 12B is a schematic cross-sectional view for explaining an example of the manufacturing method of the ink jet head shown in FIG.
  • FIG. 13A is a perspective view schematically showing an example of the angular velocity sensor of the present invention.
  • FIG. 13B is a perspective view schematically showing another example of the angular velocity sensor of the present invention.
  • 14A is a cross-sectional view showing a cross section E1 in the angular velocity sensor shown in FIG. 13A.
  • 14B is a cross-sectional view showing a cross section E2 in the angular velocity sensor shown in FIG. 13B.
  • FIG. 15A is a perspective view schematically showing an example of the piezoelectric power generation element of the present invention.
  • FIG. 15B is a perspective view schematically showing another example of the piezoelectric power generation element of the present invention.
  • 16A is a cross-sectional view showing a cross section F1 of the piezoelectric power generation element shown in FIG. 15A.
  • 16B is a cross-sectional view showing a cross section F2 of the piezoelectric power generation element shown in FIG. 15B.
  • FIG. 17 is a diagram showing X-ray diffraction profiles of the piezoelectric thin films produced as Example 1-6 and Comparative Example 1-6.
  • FIG. 18 is a diagram showing the PE hysteresis curves of the piezoelectric thin films produced as Example 1 and Comparative Example 1.
  • FIG. 19 is a cross-sectional view schematically showing the structure of a piezoelectric thin film manufactured as Comparative Example 1.
  • FIG. 1A shows one embodiment of a piezoelectric thin film according to the present invention.
  • the piezoelectric thin film 1a shown in FIG. 1A has a laminated structure 16a.
  • the laminated structure 16a includes an electrode film 13 having a (001) orientation and a (Na x Bi 0.5 ) TiO 0.5x + 2.75 -BaTiO 3 film having a (001) orientation (0.29 ⁇ x ⁇ 0.4). ) 14 and (Bi, Na, Ba) TiO 3 film 15 having (001) orientation in this order.
  • the laminated films 13 to 15 are in contact with each other.
  • the (Bi, Na, Ba) TiO 3 film 15 is a piezoelectric layer.
  • the (Bi, Na, Ba) TiO 3 film 15 has high crystallinity and high (001) orientation with a small leakage current. For this reason, although the piezoelectric thin film 1a does not contain lead, it has a low dielectric loss and the same high piezoelectric performance as PZT.
  • Examples of the electrode film 13 having the (001) orientation are the following (1) or (2).
  • Metal thin films such as platinum (Pt), palladium (Pd), gold (Au), and (2) nickel oxide (NiO), ruthenium oxide (RuO 2 ), iridium oxide (IrO 2 ), strontium ruthenate Oxide conductor thin films such as (SrRuO 3 ) and lanthanum nickelate (LaNiO 3 ).
  • Two or more layers of these thin films can also be used.
  • the LaNiO 3 film 13 is preferable.
  • the LaNiO 3 film 13 has a perovskite crystal structure represented by the chemical formula ABO 3 .
  • the lattice constant of the crystal structure is 0.384 nm (pseudocubic).
  • the LaNiO 3 film 13 includes (Na x Bi 0.5 ) TiO 0.5x + 2.75 ⁇ BaTiO 3 film (0.29 ⁇ x ⁇ 0.4) 14 and (Bi, Na, Ba) TiO 3 film. 15 has good lattice matching.
  • the LaNiO 3 film 13 has a (001) orientation regardless of the composition and crystal structure of the underlying layer of the film.
  • the LaNiO 3 film 13 having the (001) orientation can be formed on a Si single crystal substrate having a lattice constant (0.543 nm) that is greatly different.
  • the LaNiO 3 film 13 having (001) orientation can also be formed on a substrate made of a metal such as stainless steel, a substrate made of an amorphous material such as glass, and a ceramic substrate.
  • the LaNiO 3 film 13 can contain a trace amount of impurities.
  • the impurity is typically a rare earth element that replaces La.
  • LaNiO 3 is an oxide conductor.
  • the LaNiO 3 film 13 can function as an electrode layer for applying a voltage to the (Bi, Na, Ba) TiO 3 film 15.
  • the LaNiO 3 film 13 can typically be formed by a sputtering method.
  • the LaNiO 3 film 13 can also be formed by a thin film formation method such as a pulse laser deposition method (PLD method), a chemical vapor deposition method (CVD method), a sol-gel method, and an aerosol deposition method (AD method).
  • PLD method pulse laser deposition method
  • CVD method chemical vapor deposition method
  • AD method aerosol deposition method
  • the LaNiO 3 film 13 having (001) orientation is formed by the sputtering method.
  • the (Na x Bi 0.5 ) TiO 0.5x + 2.75 -BaTiO 3 film (0.29 ⁇ x ⁇ 0.4) 14 has (001) plane orientation on the surface.
  • the (Na x Bi 0.5 ) TiO 0.5x + 2.75 ⁇ BaTiO 3 film (0.29 ⁇ x ⁇ 0.4) 14 is an interface layer.
  • the (Na x Bi 0.5 ) TiO 0.5x + 2.75 ⁇ BaTiO 3 film (0.29 ⁇ x ⁇ 0.4) 14 is composed of a LaNiO 3 film 13 and a (Bi, Na, Ba) TiO 3 film 15. It is sandwiched between.
  • the (Na x Bi 0.5 ) TiO 0.5x + 2.75 -BaTiO 3 film (0.29 ⁇ x ⁇ 0.4) 14 has high crystallinity, high (001) orientation, and small leakage current ( Bi, Na, Ba) Necessary for forming the TiO 3 film 15.
  • the composition of the interface layer suitable for the formation of a piezoelectric layer having high crystallinity, high orientation, and small leakage current is based on the similarity of the lattice constant or composition of the piezoelectric layer and the interface layer. It is difficult to predict. That is, the above-described desirable piezoelectric layer cannot be obtained simply by providing an interface layer having a lattice constant or composition similar to the lattice constant or composition of the piezoelectric layer. This is because each element (excluding oxygen) constituting the multicomponent composite oxide such as (Bi, Na, Ba) TiO 3 has a different vapor pressure, and therefore has good crystallinity and good orientation. This is because it is generally difficult to form a thin film composed of the complex oxide.
  • the inventors of the present invention have developed (Bi, Na, Ba) TiO provided on the (Na x Bi 0.5 ) TiO 0.5x + 2.75 -BaTiO 3 film (0.29 ⁇ x ⁇ 0.4) 14. It has been found that the three films 15 have high crystallinity, high orientation, and a small leakage current.
  • the thickness of the (Na x Bi 0.5 ) TiO 0.5x + 2.75 -BaTiO 3 film (0.29 ⁇ x ⁇ 0.4) 14 is not limited. If the thickness is several lattice units (about 2 nm) or more, the (Bi, Na, Ba) TiO 3 film 15 having high crystallinity, high (001) orientation, and small leakage current can be formed.
  • the (Na x Bi 0.5 ) TiO 0.5x + 2.75- BaTiO 3 film (0.29 ⁇ x ⁇ 0.4) 14 has a perovskite crystal structure represented by the chemical formula ABO 3 .
  • the main component of site A is Na
  • the main component of site B is Nb.
  • the (Na x Bi 0.5 ) TiO 0.5x + 2.75 ⁇ BaTiO 3 film (0.29 ⁇ x ⁇ 0.4) 14 may contain a small amount of impurities.
  • the impurity can typically be K or Li replacing Na.
  • the (001) alignment film is, for example, a Pt film and a SrRuO 3 film.
  • the (Na x Bi 0.5 ) TiO 0.5x + 2.75 -BaTiO 3 film (0.29 ⁇ x ⁇ 0.4) 14 can typically be formed by sputtering. As long as the (Na x Bi 0.5 ) TiO 0.5x + 2.75 -BaTiO 3 film (0.29 ⁇ x ⁇ 0.4) 14 has (001) orientation, for example, PLD method, CVD method, sol-gel method , And thin film formation techniques such as the AD method.
  • a (Na x Bi 0.5 ) TiO 0.5x + 2.75- BaTiO 3 film (0.29 ⁇ x ⁇ 0) is formed on the LaNiO 3 film 13 by sputtering. .4) 14 is formed.
  • the (Bi, Na, Ba) TiO 3 film 15 is a film made of (Bi, Na, Ba) TiO 3 .
  • the (Bi, Na, Ba) TiO 3 film 15 has (001) plane orientation on the surface.
  • the thickness of the (Bi, Na, Ba) TiO 3 film 15 is not limited. The thickness is, for example, not less than 0.5 ⁇ m and not more than 10 ⁇ m. Even if the (Bi, Na, Ba) TiO 3 film 15 is thin, the film has low dielectric loss and high piezoelectric performance.
  • the (Bi, Na, Ba) TiO 3 film 15 has a perovskite crystal structure represented by the chemical formula ABO 3 .
  • Site A and site B have bivalent and tetravalent average valences, respectively, depending on the arrangement of single or plural elements.
  • Site A is Bi, Na, and Ba.
  • Site B is Ti.
  • the (Bi, Na, Ba) TiO 3 film 15 may contain a small amount of impurities.
  • the impurities can typically be Li and K substituting Na at site A and Sr and Ca substituting Ba.
  • the impurity can typically be Zr replacing Ti at site B.
  • Other such impurities can be, for example, Mn, Fe, Nb and Ta. Some impurities can improve the crystallinity and piezoelectric performance of the (Bi, Na, Ba) TiO 3 film 15.
  • the (Bi, Na, Ba) TiO 3 film 15 can typically be formed by a sputtering method. As long as the (Bi, Na, Ba) TiO 3 film 15 has the (001) orientation, it can be formed by other thin film forming methods such as PLD method, CVD method, sol-gel method, and AD method.
  • a (Na x Bi 0.5 ) TiO 0.5x + 2.75 -BaTiO 3 film (0.29 ⁇ x ⁇ 0.4) 14 is formed by sputtering (Bi , Na, Ba) TiO 3 film 15 is formed.
  • FIG. 1B shows another embodiment of the piezoelectric thin film according to the present invention.
  • the piezoelectric thin film 1b shown in FIG. 1B has a laminated structure 16b.
  • the metal electrode film 12 is added to the laminated structure 16a shown in FIG. 1A.
  • the laminated structure 16 b the LaNiO 3 film 13 is formed on the metal electrode film 12.
  • the stacked structure 16b includes a metal electrode film 12, a LaNiO 3 film 13 having a (001) orientation, and (Na x Bi 0.5 ) TiO 0.5x + 2.75 ⁇ BaTiO having a (001) orientation.
  • Three films (0.29 ⁇ x ⁇ 0.4) 14 and a (Bi, Na, Ba) TiO 3 film 15 having (001) orientation are provided in this order.
  • the laminated films 12 to 15 are in contact with each other.
  • Examples of the material of the metal electrode film 12 are metals such as platinum (Pt), palladium (Pd), and gold (Au); nickel oxide (NiO), ruthenium oxide (RuO 2 ), iridium oxide (IrO 2 ), ruthenium.
  • An oxide conductor such as strontium acid (SrRuO 3 ).
  • the metal electrode film 12 can be composed of two or more of these materials.
  • the metal electrode film 12 preferably has low electrical resistance and high heat resistance. Therefore, the metal electrode film 12 is preferably a Pt film.
  • the Pt film can have a (111) orientation.
  • the piezoelectric thin film of the present invention can further include a Pt film.
  • a LaNiO 3 film 13 can be formed on the Pt film.
  • the metal electrode film 12 can function as an electrode layer that applies a voltage to the (Bi, Na, Ba) TiO 3 film 15 that is a piezoelectric layer.
  • the electrode layer is a laminate composed of the LaNiO 3 film 13 and the metal electrode film 12.
  • a piezoelectric thin film 1b shown in FIG. 1B has a LaNiO 3 film 13 and a (Na x Bi 0.5 ) TiO 0.5x + 2.75- BaTiO 3 film (0.29 ⁇ x ⁇ 0. 4) It can be manufactured by forming 14 and (Bi, Na, Ba) TiO 3 film 15 in order.
  • a LaNiO 3 film 13 can be formed on a metal electrode film (preferably a Pt film) 12.
  • a metal electrode film preferably a Pt film
  • FIG. 1C shows another embodiment of the piezoelectric thin film according to the present invention.
  • the piezoelectric thin film 1c shown in FIG. 1C has a laminated structure 16c.
  • the multilayer structure 16c is a structure in which the multilayer structure 16a shown in FIG.
  • the conductive film 17 is formed on the (Bi, Na, Ba) TiO 3 film 15.
  • the stacked structure 16c includes a LaNiO 3 film 13 having a (001) orientation and a (Na x Bi 0.5 ) TiO 0.5x + 2.75 -BaTiO 3 film having a (001) orientation (0.29). ⁇ x ⁇ 0.4), (Bi, Na, Ba) TiO 3 film 15 having (001) orientation, and conductive film 17 in this order.
  • the laminated films 13 to 15 and 17 are in contact with each other.
  • the (Bi, Na, Ba) TiO 3 film 15 is sandwiched between the LaNiO 3 film 13 and the conductive film 17.
  • the LaNiO 3 film 13 and the conductive film 17 can function as an electrode layer that applies a voltage to the (Bi, Na, Ba) TiO 3 film 15 that is a piezoelectric layer.
  • the conductive film 17 is made of a conductive material.
  • a conductive material is a metal having a low electrical resistance.
  • the material, NiO, may be RuO 2, IrO 3, SrRuO 3 , and the oxide conductor such as LaNiO 3.
  • the conductive film 17 can be composed of two or more of these materials.
  • an adhesion layer that improves the adhesion between them can be disposed.
  • An example of the material of the adhesion layer is titanium (Ti).
  • the material can be tantalum (Ta), iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), chromium (Cr), or a compound thereof.
  • the adhesion layer can be composed of two or more of these materials.
  • the adhesion layer may be omitted depending on the adhesion between the conductive film 17 and the (Bi, Na, Ba) TiO 3 film 15.
  • Piezoelectric thin film 1c illustrated in FIG. 1C on the LaNiO 3 film 13, (Na x Bi 0.5) TiO 0.5x + 2.75 -BaTiO 3 film (0.29 ⁇ x ⁇ 0.4) 14 , ( The Bi, Na, Ba) TiO 3 film 15 and the conductive film 17 can be formed in this order.
  • the conductive film 17 can be formed by a thin film formation technique such as sputtering, PLD, CVD, sol-gel, and AD.
  • the method of the present invention for manufacturing a piezoelectric thin film can further include the step of forming a conductive film 17 on the (Bi, Na, Ba) TiO 3 film 15.
  • the piezoelectric thin film 1c shown in FIG. 1C can be manufactured.
  • FIG. 1D shows still another embodiment of the piezoelectric thin film according to the present invention.
  • the piezoelectric thin film 1d shown in FIG. 1D has a laminated structure 16d.
  • the metal electrode film 12 and the conductive film 17 are further added to the laminated structure 16a shown in FIG. 1A.
  • the laminated structure 16 d the LaNiO 3 film 13 is formed on the metal electrode film 12.
  • a conductive film 17 is formed on the (Bi, Na, Ba) TiO 3 film 15.
  • the laminated structure 16d includes a metal electrode film 12, a LaNiO 3 film 13 having a (001) orientation, and (Na x Bi 0.5 ) TiO 0.5x + 2.75 ⁇ BaTiO having a (001) orientation.
  • Three films (0.29 ⁇ x ⁇ 0.4) 14, a (001) -oriented (Bi, Na, Ba) TiO 3 film 15, and a conductive film 17 are provided in this order.
  • the laminated films 12 to 15 and 17 are in contact with each other.
  • the metal electrode film 12 of the piezoelectric thin film 1d can function as an electrode layer for applying a voltage to the (Bi, Na, Ba) TiO 3 film 15 which is a piezoelectric layer, together with the LaNiO 3 film 13.
  • the electrode layer is a laminate of the LaNiO 3 film 13 and the metal electrode film 12.
  • a (Bi, Na, Ba) TiO 3 film 15 is further sandwiched between the LaNiO 3 film 13 (or the electrode layer having the LaNiO 3 film 13) and the conductive film 17.
  • the LaNiO 3 film 13 (or the electrode layer including the LaNiO 3 film) and the conductive film 17 can function as an electrode layer for applying a voltage to the (Bi, Na, Ba) TiO 3 film 15 that is a piezoelectric layer.
  • a piezoelectric thin film 1d shown in FIG. 1D includes a LaNiO 3 film 13 and a (Na x Bi 0.5 ) TiO 0.5x + 2.75- BaTiO 3 film (0.29 ⁇ x ⁇ 0.4) on the metal electrode film 12. ) 14, (Bi, Na, Ba) TiO 3 film 15 and conductive film 17 may be formed in this order.
  • the method of the present invention for producing a piezoelectric thin film can include a step of forming a LaNiO 3 film 13 on a metal electrode film (preferably a Pt film) 12. Further, the method may further include a step of forming the conductive film 17 on the (Bi, Na, Ba) TiO 3 film 15. Thus, the piezoelectric thin film 1d shown in FIG. 1D can be manufactured.
  • the piezoelectric thin film of the present invention can further include a substrate 11 as shown in FIG. 1E.
  • a LaNiO 3 film is formed on the substrate .
  • the laminated structure 16d shown in FIG. 1D is formed on the substrate 11.
  • the substrate 11 can be a silicon (Si) substrate.
  • Si silicon
  • a Si single crystal substrate is preferred.
  • An adhesion layer that improves the adhesion between the substrate 11 and the laminated structure 16d may be disposed.
  • the adhesion layer needs conductivity.
  • An example of the material of the adhesion layer is Ti.
  • the material can be Ta, Fe, Co, Ni, Cr or a compound thereof.
  • the adhesion layer can be composed of two or more of these materials.
  • the adhesion layer may be omitted depending on the adhesion between the substrate 11 and the laminated structure 16d.
  • a piezoelectric thin film 1e shown in FIG. 1E has a metal electrode film (preferably a Pt film) 12, a LaNiO 3 film 13, a (Na x Bi 0.5 ) TiO 0.5x + 2.75 -BaTiO 3 film (on a substrate 11). 0.29 ⁇ x ⁇ 0.4) 14, (Bi, Na, Ba) TiO 3 film 15 and conductive film 17 may be formed in this order to be manufactured.
  • the method of the present invention for manufacturing a piezoelectric thin film may include a step of forming a LaNiO 3 film 13 on the substrate 11.
  • the piezoelectric thin films 1a to 1d shown in FIGS. 1A to 1D can be manufactured using a base substrate. Specifically, the piezoelectric thin films 1a to 1d can be manufactured by forming the laminated structures 16a to 16d on the base substrate and then removing the base substrate. The base substrate can be removed by a known method such as etching.
  • the piezoelectric thin film 1e shown in FIG. 1E can also be manufactured using a base substrate.
  • the base substrate also serves as the substrate 11
  • the substrate 11 is further prepared on the separately prepared substrate 11.
  • the piezoelectric thin film 1e can be manufactured by arranging the laminated structure 16d.
  • the base substrate includes an oxide substrate having a NaCl type structure such as MgO; an oxide substrate having a perovskite type structure such as SrTiO 3 , LaAlO 3 , and NdGaO 3 ; and a corundum type structure such as Al 2 O 3.
  • An oxide substrate having a cubic crystal structure such as stabilized zirconia (YSZ).
  • the base substrate can be formed by laminating an oxide thin film having a NaCl type crystal structure on the surface of a glass substrate; a ceramic substrate such as alumina; and a metal substrate such as stainless steel.
  • the metal electrode film 12 or the LaNiO 3 film 13 can be formed on the surface of the oxide thin film.
  • oxide thin films are MgO thin films, NiO thin films, and cobalt oxide (CoO) thin films.
  • the method of the present invention for manufacturing a piezoelectric thin film can include a step of forming a LaNiO 3 film 13 on a base substrate directly or via another film such as the metal electrode film 12. . After the base substrate that can also serve as the substrate 11 is removed, another substrate can be arranged. At this time, the other substrate may be disposed so as to be in contact with the metal electrode film 12 or the LaNiO 3 film 13. The other substrate may be disposed so as to be in contact with the (Bi, Na, Ba) TiO 3 film 15.
  • the (Bi, Na, Ba) TiO 3 film 15 and the (Na x Bi 0.5 ) TiO 0.5x + 2.75- BaTiO 3 film (0.29 ⁇ x ⁇ 0) are formed on the other substrate. .4)
  • a piezoelectric thin film in which the 14 and LaNiO 3 films 13 are laminated in this order is obtained.
  • FIG. 2 shows an embodiment of the ink jet head of the present invention.
  • FIG. 3 is an exploded view showing a main part including a pressure chamber member and an actuator part in the inkjet head 100 shown in FIG.
  • the pressure chamber member A includes a through hole 101 penetrating in the thickness direction (vertical direction in the figure).
  • a through hole 101 shown in FIG. 3 is a part of the through hole 101 cut in the thickness direction of the pressure chamber member A.
  • Reference B indicates an actuator unit including a piezoelectric thin film and a vibration layer.
  • Reference numeral C indicates an ink flow path member C including the common liquid chamber 105 and the ink flow path 107.
  • the pressure chamber member A, the actuator part B, and the ink flow path member C are joined to each other so that the pressure chamber member A is sandwiched between the actuator part B and the ink flow path member C.
  • the through hole 101 forms a pressure chamber 102 that accommodates the ink supplied from the common liquid chamber 105.
  • the inkjet head 100 includes two or more individual electrode layers 103 arranged in a zigzag shape in a plan view, that is, a piezoelectric thin film.
  • the ink flow path member C includes two or more common liquid chambers 105 arranged in a stripe shape in plan view. 1 and 2, each common liquid chamber 105 overlaps with two or more pressure chambers 102 in a plan view.
  • the common liquid chamber 105 extends in the ink supply direction of the inkjet head 100 (the arrow direction in FIG. 2).
  • the ink flow path member C includes a supply port 106 that supplies ink in the common liquid chamber 105 to the pressure chamber 102, and an ink flow path 107 that discharges ink in the pressure chamber 102 from the nozzle hole 108.
  • one supply hole 106 and one nozzle hole 108 are associated with one pressure chamber 102.
  • the nozzle hole 108 is formed in the nozzle plate D.
  • the nozzle plate D is joined to the ink flow path member C so as to sandwich the ink flow path member C together with the pressure chamber member A.
  • the symbol E in FIG. 2 indicates an IC chip.
  • the IC chip E is electrically connected to the individual electrode layer 103 exposed on the surface of the actuator part B via a bonding wire BW.
  • a bonding wire BW For clarity of FIG. 2, only some of the bonding wires BW are shown in FIG.
  • FIG. 4A and FIG. 4B show the configuration of the main part including the pressure chamber member A and the actuator part B. 4A and 4B show cross sections orthogonal to the ink supply direction (the arrow direction in FIG. 2) in the pressure chamber member A and the actuator portion B.
  • FIG. The actuator part B includes a piezoelectric thin film 104 (104a to 104d) having a piezoelectric layer 15 sandwiched between a first electrode (individual electrode layer 103) and a second electrode (common electrode layer 112).
  • One individual electrode layer 103 is associated with one piezoelectric thin film 104a to 104d.
  • the common electrode layer 112 is an electrode common to the piezoelectric thin films 104a to 104d.
  • the piezoelectric thin film 104 shown in FIG. 4A has a laminated structure 16c shown in FIG. 1C.
  • the structure includes a LaNiO 3 film 13 as an individual electrode layer 103, a (Na x Bi 0.5 ) TiO 0.5x + 2.75 ⁇ BaTiO 3 film (0.29 ⁇ x ⁇ 0.4) 14, and a piezoelectric layer.
  • a certain (Bi, Na, Ba) TiO 3 film 15 and a conductive film 17 as the common electrode layer 112 are provided in this order from the LaNiO 3 film 13 side.
  • the piezoelectric thin film 104 shown in FIG. 4B has a laminated structure 16d shown in FIG. 1D.
  • the structure includes a metal electrode film (Pt film is preferable) 12 and a LaNiO 3 film 13 as individual electrode layers 103, and (Na x Bi 0.5 ) TiO 0.5x + 2.75 -BaTiO 3 film (0.29 ⁇ x ⁇ 0.4) 14, (Bi, Na, Ba) TiO 3 film 15 as a piezoelectric layer, and conductive film 17 as a common electrode layer 112 in this order from the metal electrode film 12 side.
  • the LaNiO 3 film 13 is formed on the metal electrode film 12.
  • the metal electrode film 12, the LaNiO 3 film 13, the (Na x Bi 0.5 ) TiO 0.5x + 2.75 -BaTiO 3 film (0.29 ⁇ x ⁇ 0) .4) 14, (Bi, Na, Ba) TiO 3 film 15 and conductive film 17 are basically as described above regarding the piezoelectric thin film of the present invention, including preferred forms thereof.
  • the conductive film 17 that is the common electrode layer 112 may be a Pt film having an adhesion layer made of a conductive material on its surface.
  • the conductive material is preferably Ti. This is because Ti has high adhesion to the (Bi, Na, Ba) TiO 3 film 15 and can function well as an adhesion layer between the piezoelectric layer and the common electrode layer.
  • the piezoelectric thin film in the ink jet head of the present invention includes the common electrode layer 112, the (Na x Bi 0.5 ) TiO 0.5x + 2.75 -BaTiO 3 film (0.29 ⁇ x ⁇ 0.4) 14, the piezoelectric The body layer (Bi, Na, Ba) TiO 3 film 15 and the individual electrode layer 103 can be provided in this order.
  • the common electrode layer 112 as the first electrode is made of the LaNiO 3 film 13.
  • the common electrode layer 112 is composed of a laminate of the LaNiO 3 film 13 and the metal electrode film 12, and the LaNiO 3 film 13 is (Na x Bi 0.5 ) TiO 0.5x + 2.75 ⁇ BaTiO in the piezoelectric thin film. Three films (0.29 ⁇ x ⁇ 0.4) 14 are arranged in contact with each other.
  • the individual electrode layer 103 is made of a conductive film 17.
  • the individual electrode layer 103 preferably has a thickness of 0.05 ⁇ m or more and 1 ⁇ m or less.
  • the LaNiO 3 film 13 preferably has a thickness of 0.05 ⁇ m or more and 0.5 ⁇ m or less.
  • the (Na x Bi 0.5 ) TiO 0.5x + 2.75 -BaTiO 3 film (0.29 ⁇ x ⁇ 0.4) 14 preferably has a thickness of 0.05 ⁇ m or more and 0.5 ⁇ m or less.
  • the (Bi, Na, Ba) TiO 3 film 15 preferably has a thickness of 0.5 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less.
  • the common electrode layer 112 preferably has a thickness of 0.05 ⁇ m or more and 0.5 ⁇ m or less.
  • Actuator B further includes a vibration layer 111.
  • the vibration layer 111 is bonded to the common electrode layer 112 of the piezoelectric thin film 104.
  • the vibration layer 111 is displaced in the film thickness direction of the vibration layer 111 according to the deformation of the piezoelectric thin film 104 due to the piezoelectric effect.
  • Application of a voltage to the piezoelectric layer 15 via the individual electrode layer 103 and the common electrode layer 112 causes deformation of the piezoelectric thin film 104 due to the piezoelectric effect.
  • the pressure chamber member A is bonded to the vibration layer 111 through the intermediate layer 113 and the adhesive layer 114.
  • the pressure chamber member A and the piezoelectric thin film 104 sandwich the vibration layer 111 therebetween.
  • the vibration layer 111 is displaced according to the deformation of the piezoelectric thin film 104 due to the piezoelectric effect, (2) The volume of the pressure chamber 102 changes according to the displacement of the vibration layer 111, and (3) As long as the ink in the pressure chamber 102 can be ejected according to the change in the volume of the pressure chamber 102, the configuration of the vibration layer 111, the state of bonding between the piezoelectric thin film 104 and the vibration layer 111, and the vibration layer The state of joining between 111 and the pressure chamber member A is not limited.
  • the vibration layer 111 constitutes the wall surface of the pressure chamber 102.
  • the material constituting the vibration layer 111 is, for example, Cr.
  • the material can be Ni, aluminum (Al), Ta, tungsten (W), silicon, or an oxide or nitride of these elements (eg, silicon dioxide, aluminum oxide, zirconium oxide, silicon nitride).
  • the thickness of the vibration layer 111 is preferably 2 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less.
  • the material constituting the adhesive layer 114 is, for example, an adhesive or an adhesive.
  • an adhesive for example, an adhesive or an adhesive.
  • One skilled in the art can appropriately select the type of adhesive and pressure-sensitive adhesive.
  • the intermediate layer (vertical wall) 113 prevents the adhesive layer 114 from adhering to a part of the vibration layer 111 exposed to the pressure chamber 102 when the pressure chamber member A is joined to the vibration layer 111 via the adhesive layer 114. .
  • the adhesive adhered to the part prevents the vibration layer 111 from being displaced.
  • the material constituting the intermediate layer 113 is not limited as long as the function of the inkjet head 100 is maintained.
  • the material of the intermediate layer 113 is, for example, Ti.
  • the intermediate layer 113 can be omitted.
  • the pressure chamber member A has a partition wall 102 a between adjacent pressure chambers 102.
  • a metal electrode film (Pt film is preferable) 12 on a base substrate 120, a metal electrode film (Pt film is preferable) 12, a LaNiO 3 film 13, (Na x Bi 0.5 ) TiO 0.5x + 2.75 ⁇ BaTiO Three films (0.29 ⁇ x ⁇ 0.4) (interface layer) 14, (Bi, Na, Ba) TiO 3 film (piezoelectric layer) 15, conductive film 17, vibration layer 111 and intermediate layer 113 are arranged in this order.
  • the laminate 132 is obtained by forming.
  • the thin film formation method for forming each layer (film) is not particularly limited. Examples of the method are a PLD method, a CVD method, a sol-gel method, an AD method, and a sputtering method. The method is preferably a sputtering method.
  • a member to be the pressure chamber member A later is formed.
  • This member can be formed, for example, by finely processing a Si substrate (preferably a Si single crystal substrate).
  • the size of the Si substrate is preferably larger than the size of the base substrate 120 (see FIG. 10.
  • Reference numeral 130 in FIG. 10 is an Si substrate.
  • Reference numeral 130 may be a substrate other than the Si substrate).
  • a plurality of through holes 101 are formed in the substrate 130.
  • the through hole 101 functions as the pressure chamber 102 after this member is joined to the separately formed actuator portion and the ink flow path member.
  • one through hole group is composed of four through holes 101.
  • the substrate 130 includes a plurality of the through-hole groups.
  • the first partition wall 102a partitions two adjacent through holes 101 belonging to one through hole group.
  • the second partition wall 102b separates two adjacent through-hole groups.
  • the second partition wall 102b preferably has a width that is at least twice the width of the first partition wall 102a.
  • the through hole 101 can be provided in the substrate 130 by a known fine processing technique.
  • the technique can be a combination of patterning and etching, for example.
  • the etching can be chemical etching or dry etching.
  • the shape of the through hole 101 can be associated with the desired shape of the pressure chamber 102.
  • the first partition wall 102a and the second partition wall 102b are collectively referred to as a partition wall 102.
  • an adhesive layer 114 is formed on the partition wall 102.
  • the method for forming the adhesive layer 114 is not limited.
  • the method can be, for example, an electrodeposition method.
  • the substrate 130 is bonded to the stacked body 132.
  • the intermediate layer 113 is sandwiched between the substrate 130 and the stacked body 132.
  • a plurality of stacked bodies 132 (14 stacked bodies in the example shown in FIG. 10.
  • the stacked body 132 is provided.
  • the substrate 130 is bonded to the substrate 130.
  • two stacked bodies 132 are bonded to the substrate 130.
  • the center of the two laminated bodies 132 is located on the extended line of the 2nd division wall 102b.
  • the conductive film 17 becomes the common electrode layer 112 by bonding the substrate 130 to the stacked body 132.
  • the adhesive layer 114 is composed of a thermosetting adhesive, it is preferable that the adhesive layer 114 is completely cured by applying heat after the substrate 130 is bonded to the laminate 132.
  • the adhesive layer 114 that protrudes into the through hole 101 at the time of bonding can be removed by plasma treatment.
  • the intermediate layer 113 is etched using the partition wall 102 as a mask.
  • the etching is performed so as to match the cross-sectional shape of the through hole 101.
  • the vibration layer 111 is exposed in the through hole 101.
  • the intermediate layer 113 changes to the same shape as the partition wall 102 in plan view.
  • the intermediate layer 113 constitutes a vertical wall together with the partition wall 102 and the adhesive layer 114. In this way, the pressure chamber member A including the substrate 130, the intermediate layer 113, and the adhesive layer 114 is formed.
  • the substrate 130 in which the through hole 101 is formed is bonded to the multilayer body 132 including the piezoelectric layer 15.
  • the pressure chamber member A is also formed by bonding the substrate 130 not having the through hole 101 to the laminate 132 and forming the through hole 101 in the substrate 130 to expose the vibration layer 111. Can be done.
  • the base substrate 120 is removed by etching, for example.
  • the metal electrode film 12 and the LaNiO 3 film 13 are changed into two or more individual electrode layers 103 by fine processing combining photolithography and etching.
  • Each individual electrode layer 103 is associated with each through-hole 101 in plan view.
  • the film 15 is finely processed.
  • the micro-processed (Na x Bi 0.5 ) TiO 0.5x + 2.75 -BaTiO 3 film (0.29 ⁇ x ⁇ 0.4) 14 and (Bi, Na, Ba) TiO 3 film 15 are both It has the same shape as that of the individual electrode layer 103 in plan view. In the microfabrication, it is preferable that the center of each layer (film) in plan view coincides with the center of the through hole 101 with high accuracy.
  • the individual electrode layer 103 metal electrode film 12 and LaNiO 3 film 13
  • the actuator part B including the piezoelectric thin film 104 including the (Bi, Na, Ba) TiO 3 film 15 and the common electrode layer 112 (conductive film 17) and the vibration layer 111 is formed.
  • One member 133 includes an actuator part B and a pressure chamber member A having two or more through holes 101.
  • the actuator part B is joined to the pressure chamber member A.
  • an ink flow path member C including a common liquid chamber 105, a supply port 106, and an ink flow path 107, and a nozzle plate D including a nozzle hole 108 are provided. Be prepared.
  • the ink flow path member C is attached to the nozzle plate D so that the ink flow path 107 overlaps the nozzle hole 108 when viewed from the direction perpendicular to the main surface of the ink flow path member C. Join to obtain a joined body. It is preferable that the entire nozzle hole 108 is exposed to the ink flow path 107.
  • the joining method of both members is not limited, For example, an adhesive agent can be used.
  • the member 133 is joined to the joined body prepared in the step shown in FIG. 9B. More specifically, the surface of the pressure chamber member A opposite to the actuator part B side is joined to the surface of the ink flow path member C opposite to the nozzle plate D side. Alignment adjustment is performed at the time of joining, and the through hole 101 functions as the pressure chamber 102 by the joining.
  • the joining method is not limited, and for example, an adhesive can be used. In this way, the inkjet head 100 shown in FIG. 9D (FIG. 2) is obtained.
  • FIG. 11 shows another inkjet head of the present invention.
  • the inkjet head 141 shown in FIG. 11 has a simple structure as compared with the inkjet head 100 shown in FIGS. Specifically, the ink flow path member C is removed from the inkjet head 100.
  • the inkjet head 141 shown in FIG. 11 is the same as the inkjet head 100 shown in FIGS. 2 to 4 except for the following (1) to (6): (1) There is no ink flow path member C, and A nozzle plate D having a nozzle hole 108 is directly bonded to the pressure chamber member A; (2) the intermediate layer 113 is not present, and the vibration layer 111 is directly bonded to the pressure chamber member A; (3) An adhesion layer 142 is disposed between the vibration layer 111 and the common electrode layer 112, and the adhesion layer 142 improves adhesion between them; (4) the common electrode layer 112 is (5) The individual electrode layer 103 is the conductive film 17; (6) From the common electrode layer 112 side, the common electrode layer 112 (the metal electrode film 12 and the metal electrode film 12 and the LaNiO 3 film 13).
  • the common electrode layer 112 functions as a first electrode.
  • the individual electrode layer 103 functions as a second electrode.
  • the material constituting the adhesion layer 142 is, for example, Ti.
  • the inkjet head 141 shown in FIG. 11 can be manufactured by the method shown in FIGS. 12A and 12B, for example.
  • the method for forming each layer (film) is as described above. The method is preferably a sputtering method.
  • the vibrating layer 111 made of silicon dioxide can be formed by oxidizing the surface of the substrate.
  • the thickness of the vibration layer 111 may be 0.5 to 10 ⁇ m.
  • the through hole 101 is formed at a position where the pressure chamber 102 is formed in the substrate 130.
  • the center of the through hole 101 is the conductive film 17, the (Bi, Na, Ba) TiO 3 film 15 and the (Na x Bi 0.5 ) TiO 0.
  • These layers are finely processed so as to coincide with the center of each layer of the 5x + 2.75- BaTiO 3 film (0.29 ⁇ x ⁇ 0.4) 14.
  • the conductive film 17 is changed to the individual electrode layer 103.
  • a known micromachining technique combining patterning and etching can be used.
  • patterning resist spin coating may be used.
  • Etching is preferably dry etching.
  • anisotropic dry etching is preferable. In dry etching, a mixed gas of an organic gas containing fluorine atoms and argon can be used. In anisotropic dry etching, the mixed gas may further contain sulfur hexafluoride gas.
  • the substrate 130 is bonded to a nozzle plate having a nozzle hole 108 that has been separately formed to obtain the ink jet head 141 shown in FIG.
  • alignment adjustment is performed, and the through hole 101 functions as the pressure chamber 102 by these joining.
  • the method of joining is not limited, and for example, an adhesive can be used.
  • the nozzle hole 108 can be formed in the nozzle plate by a fine processing method such as a lithography method, a laser processing method, or an electric discharge processing method.
  • a voltage is applied to the piezoelectric layer via the first and second electrodes (that is, the individual electrode layer and the common electrode layer). It includes a step of changing the volume of the pressure chamber by displacing the vibration layer in the film thickness direction of the layer by an effect, and a step of discharging ink from the pressure chamber by the displacement.
  • an image is formed on the surface of the object.
  • image includes characters. In other words, characters, pictures, graphics, and the like are printed on a print object such as paper by the method of forming an image of the present invention. In this method, printing with high expressive power can be achieved.
  • FIG. 14A shows a cross section E1 of the angular velocity sensor 21a shown in FIG. 13A.
  • FIG. 14B shows a cross section E2 of the angular velocity sensor 21b shown in FIG. 13B.
  • the angular velocity sensors 21a and 21b shown in FIGS. 13A to 14B are so-called tuning fork type angular velocity sensors. This can be used for a vehicle navigation apparatus and a camera shake correction sensor for a digital still camera.
  • the angular velocity sensors 21a and 21b shown in FIGS. 13A to 14B include a substrate 200 having a vibrating part 200b and a piezoelectric thin film 208 bonded to the vibrating part 200b.
  • the substrate 200 includes a fixed part 200a and a pair of arms (vibrating part 200b) extending from the fixed part 200a in a predetermined direction.
  • the direction in which the vibration part 200b extends is the same as the direction in which the rotation center axis L of the angular velocity measured by the angular velocity sensor 21 extends. Specifically, the direction is the Y direction in FIGS. 13A and 13B.
  • the substrate 200 When viewed from the thickness direction of the substrate 200 (Z direction in FIGS. 13A and 13B), the substrate 200 has a tuning fork shape having two arms (vibrating portions 200b).
  • the material constituting the substrate 200 is not limited.
  • the material is, for example, Si, glass, ceramics, or metal.
  • the substrate 200 may be a Si single crystal substrate.
  • the thickness of the substrate 200 is not limited as long as the functions as the angular velocity sensors 21a and 21b can be exhibited. More specifically, the thickness of the substrate 200 is not less than 0.1 mm and not more than 0.8 mm.
  • the thickness of the fixed part 200a may be different from the thickness of the vibrating part 200b.
  • the piezoelectric thin film 208 is joined to the vibration part 200b.
  • the piezoelectric thin film 208 includes a (Bi, Na, Ba) TiO 3 film 15 that is a piezoelectric layer and a (Na x Bi 0.5 ) TiO 0.5x + 2.75 -BaTiO 3 film (0.29) that is an interface layer. ⁇ x ⁇ 0.4) 14, and a first electrode 202 and a second electrode 205.
  • the (Bi, Na, Ba) TiO 3 film 15 that is a piezoelectric layer is sandwiched between the first electrode 202 and the second electrode 205.
  • the piezoelectric thin film 208 includes the first electrode 202, (Na x Bi 0.5 ) TiO 0.5x + 2.75 ⁇ BaTiO 3 film (0.29 ⁇ x ⁇ 0.4) 14, (Bi, Na, Ba).
  • the TiO 3 film 15 and the second electrode 205 have a stacked structure in which they are stacked in this order.
  • the first electrode 202 is a laminate of the metal electrode film (preferably Pt film) 12 and the LaNiO 3 film 13.
  • the LaNiO 3 film 13 is in contact with the (Na x Bi 0.5 ) TiO 0.5x + 2.75 ⁇ BaTiO 3 film (0.29 ⁇ x ⁇ 0.4) 14.
  • the piezoelectric thin film 208 includes a metal electrode film 12, a LaNiO 3 film 13, a (Na x Bi 0.5 ) TiO 0.5x + 2.75 ⁇ BaTiO 3 film (0.29 ⁇ x ⁇ 0.4) 14, (Bi , Na, Ba) TiO 3 film 15 and second electrode 205 have a laminated structure in which they are laminated in this order. That is, the piezoelectric thin film 208 shown in FIGS. 13A and 14A is the same as the piezoelectric thin film 1d shown in FIG. 1D, assuming that the second electrode 205 is the conductive film 17.
  • the first electrode 202 is the LaNiO 3 film 13.
  • the piezoelectric thin film 208 includes a LaNiO 3 film 13, a (Na x Bi 0.5 ) TiO 0.5x + 2.75 ⁇ BaTiO 3 film (0.29 ⁇ x ⁇ 0.4) 14, (Bi, Na, Ba).
  • the TiO 3 film 15 and the second electrode 205 have a stacked structure in which they are stacked in this order. That is, the piezoelectric thin film 208 shown in FIGS. 13B and 14B is the same as the piezoelectric thin film 1c shown in FIG. 1C when the second electrode 205 is considered as the conductive film 17.
  • the metal electrode film 12 the LaNiO 3 film 13
  • 14 and (Bi, Na, Ba) TiO 3 film 15 including their preferred forms are basically as described above for the piezoelectric thin film of the present invention.
  • the material which comprises the 2nd electrode 205 is not limited, For example, it is Cu.
  • the Cu electrode is preferable because it has high adhesion to the (Bi, Na, Ba) TiO 3 film 15.
  • the second electrode 205 may be a Pt electrode film or an Au electrode film having an adhesion layer made of a conductive material on the surface.
  • the material constituting the adhesion layer is, for example, Ti. Ti has high adhesion to the (Bi, Na, Ba) TiO 3 film 15.
  • the second electrode 205 includes an electrode group including a drive electrode 206 and a sense electrode 207.
  • the drive electrode 206 applies a drive voltage for oscillating the vibration part 200b to the piezoelectric layer 15.
  • the sense electrode 207 measures the deformation generated in the vibration part 200b due to the angular velocity applied to the vibration part 200b.
  • the oscillation direction of the vibration part 200b is normally the width direction (X direction in FIGS. 13A and 13B). More specifically, in the angular velocity sensor shown in FIGS. 13A to 14B, a pair of drive electrodes 206 are provided at both ends with respect to the width direction of the vibration part 200b in the length direction of the vibration part 200b (Y in FIGS. 13A and 13B). Direction).
  • One drive electrode 206 may be provided at one end with respect to the width direction of the vibration part 200b.
  • the sense electrode 207 is provided along the length direction of the vibration part 200b, and is sandwiched between the pair of drive electrodes 206.
  • a plurality of sense electrodes 207 may be provided on the vibration part 200b.
  • the deformation of the vibration part 200b measured by the sense electrode 207 is usually a deflection in the thickness direction (Z direction in FIGS. 13A and 13B).
  • one electrode selected from the first electrode and the second electrode may be constituted by an electrode group including a drive electrode and a sense electrode.
  • the second electrode 205 is constituted by the electrode group.
  • the first electrode 202 can be constituted by the electrode group.
  • first electrode is (Na x Bi 0.5 ) TiO 0.5x + 2.75 -BaTiO 3 film (0.29 ⁇ x ⁇ 0.4) 14
  • a LaNiO 3 film 13 in contact therewith) can be stacked in this order.
  • Connection terminals 202a, 206a, and 207a are formed at the end of the first electrode 202, the end of the drive electrode 206, and the end of the sense electrode 207, respectively.
  • the shape and position of each connection terminal are not limited. 13A and 13B, the connection terminal is provided on the fixed portion 200a.
  • the thickness of the first electrode 202 is preferably 0.05 ⁇ m or more and 1 ⁇ m or less.
  • the thickness of the LaNiO 3 film 13 is preferably 0.05 ⁇ m or more and 0.5 ⁇ m or less.
  • the thickness of the (Na x Bi 0.5 ) TiO 0.5x + 2.75 -BaTiO 3 film (0.29 ⁇ x ⁇ 0.4) 14 is preferably 0.05 ⁇ m or more and 0.5 ⁇ m or less.
  • the thickness of the (Bi, Na, Ba) TiO 3 film 15 is preferably 0.5 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less.
  • the thickness of the second electrode 205 is preferably 0.05 ⁇ m or more and 0.5 ⁇ m or less.
  • the piezoelectric thin film 208 is bonded to both the vibration part 200b and the fixed part 200a.
  • the bonding state of the piezoelectric thin film 208 is not limited as long as the piezoelectric thin film 208 can oscillate the vibration part 200b and the deformation generated in the vibration part 200b can be measured by the piezoelectric thin film 208.
  • the piezoelectric thin film 208 can be bonded only to the vibration part 200b.
  • the angular velocity sensor of the present invention may have two or more vibration part groups each including a pair of vibration parts 200b.
  • Such an angular velocity sensor can measure angular velocities with respect to a plurality of rotation center axes, and can function as a biaxial or triaxial angular velocity sensor.
  • the angular velocity sensor shown in FIG. 13A to FIG. 14B has one vibration part group including a pair of vibration parts 200b.
  • the angular velocity sensor of the present invention can be manufactured, for example, as follows by applying the above-described method for manufacturing a piezoelectric thin film of the present invention.
  • the method described below is a method in the case where the first electrode 202 includes the metal electrode film 12. Those skilled in the art can apply the following method even when the first electrode 202 does not include the metal electrode film 12.
  • a metal electrode film (Pt film is preferable) 12 a LaNiO 3 film 13, (Na x Bi 0.5 ) TiO 0.5x + 2.75 -BaTiO 3 film (0.29 ⁇ x ⁇ 0.4) 14, (Bi, Na, Ba) TiO 3 film 15 and conductive film 17 are formed in this order on the surface of a substrate (for example, a Si substrate).
  • the thin film formation method described above can be applied to the formation of each layer (film). The method is preferably a sputtering method.
  • the conductive film 17 is finely processed by patterning to form a second electrode 205 including the drive electrode 206 and the sense electrode 207. Further, by microfabrication, (Bi, Na, Ba) TiO 3 film 15, (Na x Bi 0.5 ) TiO 0.5x + 2.75 -BaTiO 3 film (0.29 ⁇ x ⁇ 0.4) 14, LaNiO The three films 13 and the metal electrode film 12 are patterned. Then, the substrate is patterned by micromachining to form the vibration part 200b. In this way, the angular velocity sensor of the present invention can be manufactured.
  • the fine processing method is, for example, dry etching.
  • the angular velocity sensor of the present invention can be manufactured by applying transfer using a base substrate. Specifically, for example, the following method can be applied. First, the metal electrode film 12, the LaNiO 3 film 13, the (Na x Bi 0.5 ) TiO 0.5x + 2.75 -BaTiO 3 film (0.29 ⁇ x ⁇ 0.4) 14, (Bi, Na, Ba ) A TiO 3 film 15 and a conductive film 17 are formed in this order on the surface of the base substrate. Next, the formed stacked body is bonded to another new substrate so that the substrate and the conductive film 17 are in contact with each other. Next, the base substrate is removed by a known method.
  • each layer (film) can be patterned by fine processing to manufacture the angular velocity sensor of the present invention.
  • the laminated body and the new substrate can be bonded through, for example, an adhesive layer.
  • the material of the adhesive layer is not limited as long as the laminate is stably adhered to the new substrate. More specifically, an acrylic resin adhesive, an epoxy resin adhesive, a silicone adhesive, and a polyimide adhesive can be used.
  • the adhesive layer preferably has a thickness of 0.2 ⁇ m or more and 1 ⁇ m or less.
  • the method for measuring the angular velocity according to the present invention includes the step of applying a driving voltage to the piezoelectric layer by using the angular velocity sensor according to the present invention to oscillate the vibrating portion of the substrate, and the angular velocity applied to the vibrating portion during oscillation. Obtaining a value of the angular velocity by measuring the deformation generated in the vibration part.
  • a drive voltage is applied between the drive electrode and the electrode (the other electrode) that does not function as the drive electrode and the sense electrode among the first electrode and the second electrode, and the drive voltage is applied to the piezoelectric layer. .
  • the other electrode and the sense electrode measure the deformation generated in the vibrating part by the angular velocity.
  • a drive voltage having a frequency resonating with the natural vibration of the vibration part 200b is applied to the (Bi, Na, Ba) TiO 3 film 15 that is the piezoelectric layer via the first electrode 202 and the drive electrode 206, and the vibration part 200b. Oscillate.
  • the drive voltage can be applied by, for example, grounding the first electrode 202 and changing the potential of the drive electrode 206 (in other words, the drive voltage is applied between the first electrode 202 and the drive electrode 206). Potential difference).
  • the angular velocity sensors 21a and 21b have a pair of vibrating parts 200b arranged in the shape of a tuning fork. Usually, voltages having opposite signs are applied to the drive electrodes 206 of each of the pair of vibrating parts 200b. Thereby, each vibration part 200b can be oscillated in the mode which vibrates in the mutually opposite direction (mode which vibrates symmetrically with respect to the rotation center axis L shown in FIGS. 13A and 13B). In the angular velocity sensors 21a and 21b shown in FIGS. 13A and 13B, the vibration unit 200b oscillates in the width direction (X direction). The angular velocity can also be measured by oscillating only one of the pair of vibrating parts 200b. However, for highly accurate measurement, it is preferable to oscillate both vibration parts 200b in a mode in which they vibrate in opposite directions.
  • each vibrating portion 200b bends in the thickness direction (Z direction) by Coriolis force.
  • the pair of vibrating parts 200b oscillate in a mode in which they vibrate in opposite directions
  • the vibrating parts 200b bend in the opposite directions by the same amount of change.
  • the piezoelectric layer 15 bonded to the vibration part 200b also bends, and the Coriolis force generated according to the bending of the piezoelectric layer 15 between the first electrode 202 and the sense electrode 207, ie, the generated Coriolis force.
  • a corresponding potential difference occurs. By measuring the magnitude of this potential difference, the angular velocity ⁇ applied to the angular velocity sensors 21a and 21b can be measured.
  • FIG. 16A shows a cross section F1 of the piezoelectric power generating element 22a shown in FIG. 15A.
  • FIG. 16B shows a cross section F2 of the piezoelectric power generating element 22b shown in FIG. 15B.
  • the piezoelectric power generation elements 22a and 22b are elements that convert mechanical vibrations applied from the outside into electrical energy.
  • the piezoelectric power generation elements 22a and 22b are preferably applied to a self-supporting power supply device that generates power from various vibrations included in power vibration and running vibration of vehicles and machines, and vibration generated during walking.
  • the piezoelectric power generation elements 22a and 22b shown in FIGS. 15A to 16B include a substrate 300 having a vibration part 300b and a piezoelectric thin film 308 bonded to the vibration part 300b.
  • the substrate 300 includes a fixed portion 300a and a vibrating portion 300b composed of a beam extending from the fixed portion 300a in a predetermined direction.
  • the material constituting the fixed part 300a may be the same as the material constituting the vibrating part 300b. However, these materials can be different from each other.
  • the fixing part 300a made of different materials can be joined to the vibration part 300b.
  • the material constituting the substrate 300 is not limited.
  • the material is, for example, Si, glass, ceramics, or metal.
  • the substrate 300 may be a Si single crystal substrate.
  • the substrate 300 has a thickness of 0.1 mm or more and 0.8 mm or less, for example.
  • the fixing part 300a may have a thickness different from the thickness of the vibration part 300b.
  • the thickness of the vibration part 300b may be adjusted so that efficient power generation can be performed by changing the resonance frequency of the vibration part 300b.
  • the weight load 306 is joined to the vibration part 300b.
  • the weight load 306 adjusts the resonance frequency of the vibration part 300b.
  • the weight load 306 is, for example, a vapor deposited thin film of Ni.
  • the material, shape, and mass of the weight load 306 and the position where the weight load 306 is joined can be adjusted according to the required resonance frequency of the vibration unit 300b.
  • the weight load 306 can be omitted. When the resonance frequency of the vibration part 300b is not adjusted, the weight load 306 is unnecessary.
  • the piezoelectric thin film 308 is joined to the vibration part 300b.
  • the piezoelectric thin film 308 includes a (Bi, Na, Ba) TiO 3 film 15 that is a piezoelectric layer and a (Na x Bi 0.5 ) TiO 0.5x + 2.75- BaTiO 3 film (0.29 ⁇ x ⁇ 0). .4) 14 and a first electrode 302 and a second electrode 305.
  • the (Bi, Na, Ba) TiO 3 film 15 is sandwiched between the first electrode 302 and the second electrode 305.
  • the piezoelectric thin film 308 includes the first electrode 302, (Na x Bi 0.5 ) TiO 0.5x + 2.75 -BaTiO 3 film (0.29 ⁇ x ⁇ 0.4) 14, (Bi, Na, Ba).
  • the TiO 3 film 15 and the second electrode 305 have a stacked structure in which they are stacked in this order.
  • the first electrode 302 is a laminate of the metal electrode film 12 and the LaNiO 3 film 13.
  • the LaNiO 3 film 13 is in contact with the (Na x Bi 0.5 ) TiO 0.5x + 2.75 ⁇ BaTiO 3 film (0.29 ⁇ x ⁇ 0.4) 14.
  • the piezoelectric thin film 308 includes a metal electrode film 12, a LaNiO 3 film 13, a (Na x Bi 0.5 ) TiO 0.5x + 2.75 -BaTiO 3 film (0.29 ⁇ x ⁇ 0.4) 14, (Bi , Na, Ba) TiO 3 film 15 and second electrode 305 have a laminated structure in which they are laminated in this order. That is, the piezoelectric thin film 308 shown in FIGS. 15A and 16A is the same as the piezoelectric thin film 1d shown in FIG. 1D, assuming that the second electrode 305 is the conductive film 17.
  • the first electrode 302 is a LaNiO 3 film 13.
  • the piezoelectric thin film 308 includes a LaNiO 3 film 13, a (Na x Bi 0.5 ) TiO 0.5x + 2.75 ⁇ BaTiO 3 film (0.29 ⁇ x ⁇ 0.4) 14, (Bi, Na, Ba).
  • the TiO 3 film 15 and the second electrode 305 have a stacked structure in which they are stacked in this order. That is, the piezoelectric thin film 308 shown in FIGS. 15B and 16B is the same as the piezoelectric thin film 1c shown in FIG. 1C, assuming that the second electrode 305 is the conductive film 17.
  • the metal electrode film 12, the LaNiO 3 film 13, the (Na x Bi 0.5 ) TiO 0.5x + 2.75 -BaTiO 3 film (0.29 ⁇ x ⁇ 0) .4) 14 and (Bi, Na, Ba) TiO 3 film 15 including their preferred forms are basically as described above for the piezoelectric thin film of the present invention.
  • the second electrode 305 can be, for example, a Cu electrode film.
  • the Cu electrode is preferable because it has high adhesion to the (Bi, Na, Ba) TiO 3 film 15.
  • the second electrode 305 may be a Pt electrode film or an Au electrode film having an adhesion layer made of a conductive material on the surface.
  • the material constituting the adhesion layer is, for example, Ti.
  • Ti has high adhesion to the (Bi, Na, Ba) TiO 3 film 15.
  • the piezoelectric power generation element shown in FIGS. 15A to 16B a part of the first electrode 302 is exposed.
  • the portion can function as the connection terminal 302a.
  • the thickness of the first electrode 302 is preferably 0.05 ⁇ m or more and 1 ⁇ m or less.
  • the thickness of the LaNiO 3 film 13 is preferably 0.05 ⁇ m or more and 0.5 ⁇ m or less.
  • the thickness of the (Na x Bi 0.5 ) TiO 0.5x + 2.75 -BaTiO 3 film (0.29 ⁇ x ⁇ 0.4) 14 is preferably 0.05 ⁇ m or more and 0.5 ⁇ m or less.
  • the thickness of the (Bi, Na, Ba) TiO 3 film 15 is preferably 0.5 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less.
  • the thickness of the second electrode 305 is preferably 0.05 ⁇ m or more and 0.5 ⁇ m or less.
  • the first electrode 302 (Na x Bi 0.5 ) TiO 0.5x + 2.75 -BaTiO 3 film (see 0.29 ⁇ x ⁇ 0.4) 14, (Bi, Na, Ba) TiO 3 film 15 and second electrode 305 are stacked in this order. The stacking order of these layers can be reversed.
  • the second electrode the (Bi, Na, Ba) TiO 3 film, the (Na x Bi 0.5 ) TiO 0.5x + 2.75 -BaTiO 3 film (0.29) ⁇ x ⁇ 0.4) and the first electrode (the first electrode is the (Na x Bi 0.5 ) TiO 0.5x + 2.75 ⁇ BaTiO 3 film (0.29 ⁇ x ⁇ 0.4).
  • the first electrode is the (Na x Bi 0.5 ) TiO 0.5x + 2.75 ⁇ BaTiO 3 film (0.29 ⁇ x ⁇ 0.4).
  • the piezoelectric thin film 308 can be bonded to both the vibration part 300b and the fixed part 300a.
  • the piezoelectric thin film 308 can be bonded only to the vibration part 300b.
  • the amount of generated electric power can be increased by having the plurality of vibrating portions 300b.
  • the resonance frequency which each vibration part 300b has it becomes possible to cope with mechanical vibration composed of a wide frequency component.
  • the piezoelectric power generation element of the present invention can be manufactured, for example, as follows by applying the above-described method for manufacturing a piezoelectric thin film of the present invention.
  • the method described below is a method when the first electrode 302 includes the metal electrode film 12.
  • a person skilled in the art can apply the following method even when the first electrode 302 does not include the metal electrode film 12.
  • a metal electrode film (Pt film is preferable) 12 a LaNiO 3 film 13, (Na x Bi 0.5 ) TiO 0.5x + 2.75 -BaTiO 3 film (0.29 ⁇ x ⁇ 0.4) 14, (Bi, Na, Ba) TiO 3 film 15 and conductive film 17 are formed in this order on the surface of a substrate (for example, a Si substrate).
  • the thin film formation method described above can be applied to the formation of each layer (film). The method is preferably a sputtering method.
  • the conductive film 17 is finely processed by patterning to form the second electrode 305. Further, by microfabrication, (Bi, Na, Ba) TiO 3 film 15, (Na x Bi 0.5 ) TiO 0.5x + 2.75 ⁇ BaTiO 3 film (0.29 ⁇ x ⁇ 0.4) 14, LaNiO 3 The film 13 and the metal electrode film 12 are patterned. By patterning the LaNiO 3 film 13 and the metal electrode film 12, the connection terminal 302a is formed together. Then, the fixed portion 300a and the vibrating portion 300b are formed by patterning the substrate by fine processing. In this way, the piezoelectric power generation element of the present invention can be manufactured. When adjustment of the resonance frequency of the vibration part 300b is required, the weight load 306 is joined to the vibration part 300b by a known method.
  • the fine processing method is, for example, dry etching.
  • the piezoelectric power generation element of the present invention can be manufactured by applying transfer using a base substrate. Specifically, for example, the following method can be applied. First, the metal electrode film 12, the LaNiO 3 film 13, the (Na x Bi 0.5 ) TiO 0.5x + 2.75 -BaTiO 3 film (0.29 ⁇ x ⁇ 0.4) 14, (Bi, Na, Ba ) A TiO 3 film 15 and a conductive film 17 are formed in this order on the surface of the base substrate. Next, the formed stacked body is bonded to another new substrate so that the substrate and the conductive film 17 are in contact with each other. Next, the base substrate is removed by a known method.
  • the piezoelectric power generating element of the present invention can be manufactured by patterning each layer (film) by fine processing.
  • the laminated body and the new substrate can be bonded through, for example, an adhesive layer.
  • the material of the adhesive layer is not limited as long as the laminate is stably adhered to the new substrate. More specifically, an acrylic resin adhesive, an epoxy resin adhesive, a silicone adhesive, and a polyimide adhesive can be used.
  • the adhesive layer preferably has a thickness of 0.2 ⁇ m or more and 1 ⁇ m or less.
  • the vibration part 300b When mechanical vibration is applied to the piezoelectric power generating elements 22a and 22b from the outside, the vibration part 300b starts to vibrate up and down with respect to the fixed part 300a.
  • the vibration generates an electromotive force due to the piezoelectric effect in the (Bi, Na, Ba) TiO 3 film 15 that is the piezoelectric layer.
  • a potential difference is generated between the first electrode 302 and the second electrode 305 that sandwich the piezoelectric layer 15.
  • the resonance frequency of the vibration unit 300b is close to the frequency of mechanical vibration applied to the element from the outside, power generation characteristics are improved by increasing the amplitude of the vibration unit 300b. Therefore, it is preferable that the resonance frequency of the vibration unit 300b is adjusted by the weight load 306 so as to be close to the frequency of mechanical vibration applied to the element from the outside.
  • Example 1 the piezoelectric thin film shown in FIG. 1E was produced.
  • the piezoelectric thin film was produced as follows.
  • a Pt layer (thickness: 100 nm) having a (111) orientation was formed by RF magnetron sputtering on the surface of a Si single crystal substrate having a (100) plane orientation.
  • the Pt layer corresponds to the metal electrode film 12.
  • a metal Pt was used as a target, and the Pt layer was formed under the conditions of an RF output of 15 W and a substrate temperature of 300 ° C. in an argon (Ar) gas atmosphere.
  • a Ti layer (thickness 2.5 nm) was formed on the surface of the Si single crystal substrate to improve the adhesion between the Si single crystal substrate and the Pt layer.
  • the Ti layer was formed by the same method as that for forming the Pt layer except that metal Ti was used as a target instead of the metal Pt.
  • LaNiO 3 film (thickness: 200 nm) having (001) orientation was formed on the surface of the Pt layer by RF magnetron sputtering.
  • the LaNiO 3 film 13 was formed below.
  • the film was formed under the film-forming conditions with an RF output of 170 W and a substrate temperature of 650 ° C. in an atmosphere of a mixed gas of Ar and oxygen (flow ratio Ar / O 2 is 50/50).
  • a Na x Bi 0.5 ) TiO 0.5x + 2.75 -BaTiO 3 film (x 0.35) 14 was formed.
  • the film corresponds to the (Bi, Na, Ba) TiO 3 film 15.
  • the film is formed under the conditions of a mixed gas of Ar and oxygen (flow ratio Ar / O 2 is 50/50) under the film-forming conditions of an RF output of 170 W and a substrate temperature of 650 ° C. 15 was formed.
  • the crystal structure of the formed [(Bi 0.5 Na 0.5 ) TiO 3 ] 0.95- [BaTiO 3 ] 0.05 film ((Bi, Na, Ba) TiO 3 film) was analyzed by X-ray diffraction. did. X-ray diffraction was performed by making X-rays incident on the (Bi, Na, Ba) TiO 3 film.
  • FIG. 17 shows the result of X-ray diffraction, that is, the profile of X-ray diffraction. The same X-ray diffraction was applied in the subsequent comparative examples.
  • FIG. 17 shows not only the results of X-ray diffraction of Example 1, but also the results of X-ray analysis of Examples 2 to 6 and Comparative Examples 1 to 6.
  • FIG. 17 shows the results of the X-ray diffraction profile. Except for the reflection peak derived from the Si substrate and the Pt layer, only the reflection peak derived from the (Bi, Na, Ba) TiO 3 film having (001) orientation was observed. The intensity of the (001) reflection peak was 23,315 cps, which was very strong. The profile shown in FIG. 17 means that the (Bi, Na, Ba) TiO 3 film produced in the example has an extremely high (001) orientation.
  • the half width of the (001) reflection peak derived from the (Bi, Na, Ba) TiO 3 film in the profile was determined by rocking curve measurement.
  • the rocking curve measurement was performed by scanning the X-ray incident angle ⁇ to the sample in a state where a detector was fixed at the diffraction angle 2 ⁇ of the reflection peak to be measured.
  • the measured half-value width corresponds to the degree of inclination of the crystal axis with respect to the direction perpendicular to the main surface of the film. The smaller the half width, the higher the crystallinity.
  • the measured half width was 1.45 °, which was very small. This means that the (Bi, Na, Ba) TiO 3 film produced in the example has extremely high crystallinity.
  • the same rocking curve measurement was applied in the subsequent comparative examples.
  • an Au layer (thickness: 100 nm) was formed on the surface of the (Bi, Na, Ba) TiO 3 film by vapor deposition.
  • the Au layer corresponds to the conductive film 17.
  • the piezoelectric thin film of Example was produced.
  • FIG. 18 shows a PE hysteresis curve of the piezoelectric thin film of the example.
  • the piezoelectric performance of the piezoelectric thin film was evaluated as follows.
  • the piezoelectric thin film was cut into a width of 2 mm (including the width of the Au layer) and processed into a cantilever shape.
  • a displacement amount obtained by applying a potential difference between the Pt layer and the Au layer to displace the cantilever was measured with a laser displacement meter.
  • convert the measured displacement amount of the piezoelectric constant d 31 evaluation of the piezoelectric performance by the piezoelectric constant d 31.
  • the d 31 of the piezoelectric thin film produced in the example was ⁇ 82 pC / N.
  • the intensity of the (001) reflection peak according to Example 2 was 15,272 cps, which was very strong.
  • the measured half width was very small.
  • the intensity of the (001) reflection peak according to Example 2 was 9,956 cps, which was very strong.
  • the measured half width was very small.
  • a 250-nm-thick Pt layer oriented in the (001) plane orientation was formed on the MgO (100) single crystal substrate by sputtering.
  • Metal Pt was used as a target, and film formation was performed in an Ar gas atmosphere under conditions of RF power of 15 W and substrate temperature of 400 ° C.
  • a 0.93 (Bi 0.5 Na 0.5 ) TiO 3 -0.07BaTiO 3 thin film having a film thickness of 2.7 ⁇ m was formed by sputtering.
  • a gas flow rate ratio of Ar / O 2 50/50, RF power of 170 W, and substrate temperature of 650 ° C.
  • the obtained (Na, Bi) TiO 3 —BaTiO 3 piezoelectric layer was evaluated by XRD.
  • the observed reflection peak was only the reflection peak due to the (Na, Bi) TiO 3 —BaTiO 3 piezoelectric layer being oriented in the (001) plane orientation. Its (001) peak intensity was also very strong at 179,097 cps.
  • a laminated structure composed of the interface layer / piezoelectric layer / Au layer to be formed was formed. The production procedure is as follows.
  • a NiO thin film having a NaCl type structure oriented in the (001) plane direction was formed on a Si (100) single crystal substrate by plasma MOCVD.
  • Nickel acetylacetonate was used as the source gas, and a thin film having a thickness of 400 nm was formed under the conditions of RF power of 100 W and substrate temperature of 400 ° C.
  • a Pt layer having a thickness of 250 nm oriented in the (001) plane direction was formed by sputtering.
  • Metal Pt was used as a target, and film formation was performed in an Ar gas atmosphere under conditions of RF power of 15 W and substrate temperature of 400 ° C.
  • SEM-EDX As a result of composition analysis by SEM-EDX, it was confirmed that the Na, Bi, Ba, and Ti compositions of the target and the interface layer were the same.
  • a 0.93 (Bi 0.5 Na 0.5 ) TiO 3 -0.07BaTiO 3 thin film having a film thickness of 2.7 ⁇ m was formed by sputtering.
  • a gas flow rate ratio of Ar / O 2 50/50, an RF power of 170 W, and a substrate temperature of 650 ° C.
  • the manufactured (Na, Bi) TiO 3 —BaTiO 3 piezoelectric layer was subjected to structural evaluation by XRD.
  • the observed reflection peak is only the reflection peak due to the (Na, Bi) TiO 3 —BaTiO 3 piezoelectric layer being oriented in the (001) plane orientation, and the (001) peak intensity is also very high at 30,926 cps. It was strong.
  • Example 6 In Example 6, it experimented similarly to Example 5 except having replaced with the Si (100) single crystal substrate and using the metal plate made from stainless steel.
  • the observed reflection peak is only the reflection peak due to the orientation of the (Na, Bi) TiO 3 —BaTiO 3 piezoelectric layer in the (001) plane orientation, and the (001) peak intensity is as very high as 28,923 cps. It was strong.
  • Example 1 a piezoelectric thin film having the structure shown in FIG. 19 was produced.
  • the piezoelectric thin film was prepared in Example 1 except that it did not include (Na x Bi 0.5 ) TiO 0.5x + 2.75 -BaTiO 3 film (0.29 ⁇ x ⁇ 0.4) 14. It had the same structure as the body thin film. That is, in the piezoelectric thin film, the substrate 11, the metal electrode film 12, the LaNiO 3 film 13, the (Bi, Na, Ba) TiO 3 film 31 that is a piezoelectric layer, and the conductive film 17 were laminated in this order. .
  • the piezoelectric thin film was the same as that of Example 1 except that the (Na x Bi 0.5 ) TiO 0.5x + 2.75 -BaTiO 3 film (0.29 ⁇ x ⁇ 0.4) 14 was not formed. It was produced by the method.
  • the (001) orientation is also obtained in Comparative Example 1 that does not include the (Na x Bi 0.5 ) TiO 0.5x + 2.75 -BaTiO 3 film (0.29 ⁇ x ⁇ 0.4).
  • a reflection peak derived from a (Bi, Na, Ba) TiO 3 film having ⁇ was observed.
  • reflection peaks derived from other crystal orientations (110) in the (Bi, Na, Ba) TiO 3 film were also observed.
  • the intensity of the (001) reflection peak was 2,661 cps, which was lower than the peak intensity (3,692 cps) in the example. This means that the (Bi, Na, Ba) TiO 3 film of Comparative Example 1 has inferior orientation as compared with the (Bi, Na, Ba) TiO 3 film of Example 1.
  • the half width of the (001) reflection peak was 2.89 °, which was larger than the half width of Example 1. This means that the (Bi, Na, Ba) TiO 3 film of Comparative Example 1 has inferior orientation as compared with the (Bi, Na, Ba) TiO 3 film of Example 1.
  • the intensity of the (001) reflection peak according to Comparative Example 2 was 1,964 cps, which was very weak. Therefore, there was no point in measuring the half width.
  • the intensity of the (001) reflection peak according to Comparative Example 3 was 2,607 cps, which was very weak. Therefore, there was no point in measuring the half width.
  • Comparative Example 4 is the same as Example 4 except that the piezoelectric thin film does not include the (Na x Bi 0.5 ) TiO 0.5x + 2.75 -BaTiO 3 film (0.29 ⁇ x ⁇ 0.4). It had the same structure as the produced piezoelectric thin film.
  • the intensity of the (001) reflection peak according to Comparative Example 4 was 30,893 cps.
  • the observed reflection peak includes not only the reflection peak due to the (Na, Bi) TiO 3 —BaTiO 3 piezoelectric layer 20 being oriented in the (001) plane direction, but also a plurality of other reflection peaks. It was.
  • Comparative Example 5 is the same as Example 5 except that the piezoelectric thin film does not include (Na x Bi 0.5 ) TiO 0.5x + 2.75 -BaTiO 3 film (0.29 ⁇ x ⁇ 0.4). It had the same structure as the produced piezoelectric thin film.
  • the intensity of the (001) reflection peak according to Comparative Example 5 was 3,454 cps, which was very weak. Furthermore, the observed reflection peak includes not only the reflection peak due to the (Na, Bi) TiO 3 —BaTiO 3 piezoelectric layer 20 being oriented in the (001) plane direction, but also a plurality of other reflection peaks. It was.
  • Comparative Example 6 is the same as Example 6 except that the piezoelectric thin film does not include (Na x Bi 0.5 ) TiO 0.5x + 2.75 -BaTiO 3 film (0.29 ⁇ x ⁇ 0.4). It had the same structure as the produced piezoelectric thin film.
  • the intensity of the (001) reflection peak according to Comparative Example 6 was 3,318 cps, which was very weak. Furthermore, the observed reflection peak includes not only the reflection peak due to the (Na, Bi) TiO 3 —BaTiO 3 piezoelectric layer 20 being oriented in the (001) plane direction, but also a plurality of other reflection peaks. It was.
  • Table 1 summarizes the evaluation results of the examples and comparative examples.
  • the (001) -oriented (Na x Bi 0.5 ) TiO 0.5x + 2.75- BaTiO 3 film (0. 0) is formed on a (001) -oriented Pt or LaNiO 3 film. 29 ⁇ x ⁇ 0.4) was useful to obtain a (Bi, Na, Ba) TiO 3 film with high (001) orientation and high crystallinity.
  • Comparative Examples 1, 4, 5 and 6 are high when the (Na x Bi 0.5 ) TiO 0.5x + 2.75 -BaTiO 3 film (0.29 ⁇ x ⁇ 0.4) is not used ( (001) It shows that a (Bi, Na, Ba) TiO 3 film having orientation and high crystallinity cannot be obtained.
  • Comparative Example 2 means that x must not exceed 0.4.
  • Comparative Example 3 means that x must not be less than 0.28.
  • the piezoelectric thin film of the present invention Since the (Bi, Na, Ba) TiO 3 piezoelectric layer has high crystallinity, high (001) orientation, and small leakage current, the piezoelectric thin film of the present invention has high ferroelectric properties (eg, low dielectric properties). Loss) and high piezoelectric performance.
  • the piezoelectric thin film of the present invention is useful as a piezoelectric thin film that replaces a conventional lead-based oxide ferroelectric.
  • the piezoelectric thin film of the present invention can be suitably used in fields where piezoelectric thin films such as pyroelectric sensors and piezoelectric devices are used. Examples thereof include the inkjet head, the angular velocity sensor, and the piezoelectric power generation element of the present invention.
  • the ink jet head of the present invention is excellent in ink ejection characteristics even though it does not contain a lead-containing ferroelectric material such as PZT.
  • the method of forming an image using the inkjet head has excellent image accuracy and expressiveness.
  • the angular velocity sensor of the present invention has high sensor sensitivity even though it does not include a lead-containing ferroelectric material such as PZT.
  • the method for measuring the angular velocity using the angular velocity sensor has excellent measurement sensitivity.
  • the piezoelectric power generation element of the present invention has excellent power generation characteristics even though it does not include a lead-containing ferroelectric material such as PZT.
  • the power generation method of the present invention using the piezoelectric power generation element has excellent power generation efficiency.
  • the inkjet head, the angular velocity sensor, the piezoelectric power generation element, the image forming method, the angular velocity measurement method, and the power generation method according to the present invention can be widely applied to various fields and applications.

Abstract

（００１）配向を有する電極膜と、（００１）配向を有する（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜（０．２９≦ｘ≦０．４）と、（Ｎａ，Ｂｉ）ＴｉＯ３－ＢａＴｉＯ３圧電体層とを備えた圧電体薄膜であって、電極膜、（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜、および（Ｎａ，Ｂｉ）ＴｉＯ３－ＢａＴｉＯ３圧電体層は、この順に積層されている。 これにより、非鉛強誘電材料を含む圧電体薄膜は、高い強誘電特性と圧電性能を有する。

Description

圧電体薄膜、インクジェットヘッド、インクジェットヘッドを用いて画像を形成する方法、角速度センサ、角速度センサを用いて角速度を測定する方法、圧電発電素子ならびに圧電発電素子を用いた発電方法
　本発明は、圧電体層を備える圧電体薄膜とその製造方法に関する。さらに、本発明は、当該圧電体薄膜を備えるインクジェットヘッドと当該ヘッドを用いて画像を形成する方法、当該圧電体薄膜を備える角速度センサと当該センサを用いて角速度を測定する方法ならびに当該圧電体薄膜を備える圧電発電素子と当該素子を用いた発電方法に関する。
　チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ：Ｐｂ（ＺｒｘＴｉ１－ｘ）Ｏ３、０＜ｘ＜１）は、大きな電荷を蓄えることができる代表的な強誘電材料である。ＰＺＴは、コンデンサおよび薄膜メモリに使用されている。ＰＺＴは、強誘電性に基づく焦電性および圧電性を有する。ＰＺＴは高い圧電性能を有する。組成の調整または元素の添加によって、ＰＺＴの機械的品質係数Ｑｍは容易に制御され得る。これらが、センサ、アクチュエータ、超音波モータ、フィルタ回路および発振子へのＰＺＴの応用を可能にしている。
　しかし、ＰＺＴは多量の鉛を含む。近年、廃棄物からの鉛の溶出による、生態系および環境への深刻な被害が懸念されている。このため、国際的にも鉛の使用の制限が進められている。従って、ＰＺＴとは異なり、鉛を含有しない強誘電材料（非鉛強誘電材料）が求められている。
　現在開発が進められている非鉛（ｌｅａｄ－ｆｒｅｅ）強誘電材料の一例が、ビスマス（Ｂｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、バリウム（Ｂａ）およびチタン（Ｔｉ）からなるペロブスカイト型複合酸化物［（Ｂｉ０．５Ｎａ０．５）１－ｙＢａｙ］ＴｉＯ３である。特許文献１および非特許文献１は、バリウム量ｙ（＝［Ｂａ／（Ｂｉ＋Ｎａ＋Ｂａ）］）が５～１０％である場合に、当該強誘電材料が、およそ１２５ｐＣ／Ｎの圧電定数ｄ３３を有し、高い圧電性能を有することを開示している。ただし、当該強誘電体材料の圧電性能は、ＰＺＴの圧電性能より低い。
　特許文献２、非特許文献２、および非特許文献３は、特定の方向に配向した（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜の作製を開示している。配向により（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜の分極軸を揃えることによって、当該膜が有する残留分極および圧電性能のような強誘電特性の向上が期待される。
　しかし、（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３バルクとは異なり、（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３薄膜は、リーク電流を生じる。非特許文献１は、厚み１ｍｍの（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３ディスクであって、およそ１％の誘電損失ｔａｎδを有するディスクを開示する。これに対して、非特許文献３は、ｋＨｚ以下の低周波領域における（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３薄膜の誘電損失が２０％に届くことを開示する。リーク電流が多い（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜の強誘電特性は著しく劣化する。このため、（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜のリーク電流を抑えることが必要とされる。
　特許文献３は、ニオブ酸系化合物（（Ｎａ，Ｋ，Ｌｉ）ＮｂＯ３）により構成された圧電体層と基板との間にＮａＮｂＯ３膜が挟まれた圧電体薄膜を開示する。
特公平４－６００７３号公報 特開２００７－２６６３４６号公報 特開２００７－０１９３０２号公報
Ｔ．　Ｔａｋｅｎａｋａ　ｅｔ　ａｌ．，　Ｊａｐａｎｅｓｅ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓ，　Ｖｏｌ．　３０，　Ｎｏ．　９Ｂ，　（１９９１），　ｐｐ．　２２３６－２２３９ Ｈ．　Ｗ．　Ｃｈｅｎｇ　ｅｔ　ａｌ．，　Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ，　Ｖｏｌ．　８５，　（２００４），　ｐｐ．　２３１９－２３２１ Ｚ．　Ｈ．　Ｚｈｏｕ　ｅｔ　ａｌ．，　Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ，　Ｖｏｌ．　８５，　（２００４），　ｐｐ．　８０４－８０６
　本発明の目的は、非鉛強誘電材料を含み、低い誘電損失およびＰＺＴと同一の高い圧電性能を有する非鉛圧電体薄膜およびその製造方法を提供することである。
　本発明の他の目的は、当該非鉛圧電体薄膜を備えるインクジェットヘッド、角速度センサおよび圧電発電素子を提供することである。本発明のさらに他の目的は、当該インクジェットヘッドを用いて画像を形成する方法、当該角速度センサを用いて角速度を測定する方法および当該圧電発電素子を用いた発電方法を提供することである。
　本発明は、圧電体薄膜であって、（００１）配向を有する電極膜と、（００１）配向を有する（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜（０．２９≦ｘ≦０．４）と、（Ｎａ，Ｂｉ）ＴｉＯ３－ＢａＴｉＯ３圧電体層とを備え、電極膜、（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜、および（Ｎａ，Ｂｉ）ＴｉＯ３－ＢａＴｉＯ３圧電体層は、この順に積層されている。
図１Ａは、本発明の圧電体薄膜の一例を模式的に示す断面図である。 図１Ｂは、本発明の圧電体薄膜の別の一例を模式的に示す断面図である。 図１Ｃは、本発明の圧電体薄膜のまた別の一例を模式的に示す断面図である。 図１Ｄは、本発明の圧電体薄膜のさらに別の一例を模式的に示す断面図である。 図１Ｅは、本発明の圧電体薄膜の、さらにまた別の一例を模式的に示す断面図である。 図２は、本発明のインクジェットヘッドの一例を模式的に示す、部分的に当該インクジェットヘッドの断面が示された斜視図である。 図３は、図２に示すインクジェットヘッドにおける、圧力室部材およびアクチュエータ部を含む要部を模式的に示す、部分的に当該要部の断面が示された分解斜視図である。 図４Ａは、図２に示すインクジェットヘッドにおける、圧力室部材およびアクチュエータ部を含む要部の一例を模式的に示す断面図である。 図４Ｂは、図２に示すインクジェットヘッドにおける、圧力室部材およびアクチュエータ部を含む要部の別の一例を模式的に示す断面図である。 図５Ａは、図２に示すインクジェットヘッドを製造する方法の一例における、圧電体層を含む積層体の形成工程を模式的に示す断面図である。 図５Ｂは、図２に示すインクジェットヘッドを製造する方法の一例における、後に圧力室部材となる部材の形成工程を模式的に示す断面図である。 図５Ｃは、図２に示すインクジェットヘッドを製造する方法の一例における、接着層を形成する工程を模式的に示す断面図である。 図６Ａは、図２に示すインクジェットヘッドを製造する方法の一例における、図５Ａに示す工程で形成した積層体と図５Ｂに示す工程で形成した部材とを接合する工程を模式的に示す断面図である。 図６Ｂは、図２に示すインクジェットヘッドの製造方法の一例における、図６Ａに示す工程に続く工程（中間層のエッチング工程）を模式的に示す断面図である。 図７Ａは、図２に示すインクジェットヘッドの製造方法の一例における、図６Ｂに示す工程に続く工程（下地基板の除去工程）を模式的に示す断面図である。 図７Ｂは、図２に示すインクジェットヘッドの製造方法の一例における、図７Ａに示す工程に続く工程（個別電極層の形成工程）を模式的に示す断面図である。 図８Ａは、図２に示すインクジェットヘッドの製造方法の一例における、図７Ｂに示す工程に続く工程（圧電体層の微細加工工程）を模式的に示す断面図である。 図８Ｂは、図２に示すインクジェットヘッドの製造方法の一例における、図８Ａに示す工程に続く工程（基板の切断工程）を模式的に示す断面図である。 図９Ａは、図２に示すインクジェットヘッドの製造方法の一例における、インク流路部材およびノズル板の準備工程を模式的に示す断面図である。 図９Ｂは、図２に示すインクジェットヘッドの製造方法の一例における、インク流路部材とノズル板との接合工程を模式的に示す断面図である。 図９Ｃは、図２に示すインクジェットヘッドの製造方法の一例における、アクチュエータ部と圧力室部材との接合体と、インク流路部材とノズル板との接合体との接合工程を模式的に示す断面図である。 図９Ｄは、図５Ａ～図９Ｃに示す工程によって得たインクジェットヘッドを模式的に示す断面図である。 図１０は、圧力室部材とする基板上に、アクチュエータ部とする積層体を配置した一例を模式的に示す平面図である。 図１１は、本発明のインクジェットヘッドの別の一例を模式的に示す断面図である。 図１２Ａは、図１１に示すインクジェットヘッドの製造方法の一例を説明するための模式的な断面図である。 図１２Ｂは、図１１に示すインクジェットヘッドの製造方法の一例を説明するための模式的な断面図である。 図１３Ａは、本発明の角速度センサの一例を模式的に示す斜視図である。 図１３Ｂは、本発明の角速度センサの別の一例を模式的に示す斜視図である。 図１４Ａは、図１３Ａに示す角速度センサにおける断面Ｅ１を示す断面図である。 図１４Ｂは、図１３Ｂに示す角速度センサにおける断面Ｅ２を示す断面図である。 図１５Ａは、本発明の圧電発電素子の一例を模式的に示す斜視図である。 図１５Ｂは、本発明の圧電発電素子の別の一例を模式的に示す斜視図である。 図１６Ａは、図１５Ａに示す圧電発電素子における断面Ｆ１を示す断面図である。 図１６Ｂは、図１５Ｂに示す圧電発電素子における断面Ｆ２を示す断面図である。 図１７は、実施例１－６および比較例１－６として作製した圧電体薄膜のＸ線回折プロファイルを示す図である。 図１８は、実施例１および比較例１として作製した圧電体薄膜のＰ－Ｅヒステリシス曲線を示す図である。 図１９は、比較例１として作製した圧電体薄膜の構造を模式的に示す断面図である。
　以下、本発明の実施の形態を説明する。以下の説明では、同一の部材に同一の符号を与える。これにより、重複する説明が省略され得る。
　［圧電体薄膜、圧電体薄膜の製造方法］
　図１Ａは、本発明による圧電体薄膜の一形態を示す。図１Ａに示される圧電体薄膜１ａは、積層構造１６ａを有する。積層構造１６ａは、（００１）配向を有する電極膜１３と、（００１）配向を有する（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜（０．２９≦ｘ≦０．４）１４と、（００１）配向を有する（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜１５とをこの順に有する。積層されたこれらの膜１３～１５は互いに接する。当該（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜１５は、圧電体層である。当該（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜１５は、小さいリーク電流とともに、高い結晶性および高い（００１）配向性を有する。このため、圧電体薄膜１ａは、鉛を含有しないにも拘わらず、低い誘電損失およびＰＺＴと同一の高い圧電性能を有する。
　（００１）配向を有する電極膜１３の例は、以下の（１）あるいは（２）である。
　（１）白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、金（Ａｕ）のような金属薄膜、および（２）酸化ニッケル（ＮｉＯ）、酸化ルテニウム（ＲｕＯ２）、酸化イリジウム（ＩｒＯ２）、ルテニウム酸ストロンチウム（ＳｒＲｕＯ３）、およびニッケル酸ランタン（ＬａＮｉＯ３）のような酸化物導電体薄膜。
　２層以上のこれらの薄膜もまた、用いられ得る。
　この中でも、ＬａＮｉＯ３膜１３が好ましい。ＬａＮｉＯ３膜１３は、化学式ＡＢＯ３により表されるペロブスカイト型の結晶構造を有する。当該結晶構造の格子定数は０．３８４ｎｍ（擬立方晶）である。このため、ＬａＮｉＯ３膜１３は、（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜（０．２９≦ｘ≦０．４）１４および（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜１５に対する良好な格子整合性を有する。ＬａＮｉＯ３膜１３は、当該膜の下地層の組成および結晶構造に拘わらず、（００１）配向を有する。例えば、大きく異なる格子定数（０．５４３ｎｍ）を有するＳｉ単結晶基板の上に、（００１）配向を有するＬａＮｉＯ３膜１３が形成され得る。ステンレスなどの金属からなる基板、ガラスなどの非晶質材料からなる基板、およびセラミクス基板の上にも、（００１）配向を有するＬａＮｉＯ３膜１３が形成され得る。
　ＬａＮｉＯ３膜１３は、微量の不純物を含み得る。当該不純物は、典型的には、Ｌａを置換する希土類元素である。
　ＬａＮｉＯ３は酸化物導電体である。ＬａＮｉＯ３膜１３は、（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜１５に電圧を印加する電極層として機能し得る。
　ＬａＮｉＯ３膜１３は、典型的にはスパッタリング法により形成され得る。ＬａＮｉＯ３膜１３は、パルスレーザー堆積法（ＰＬＤ法）、化学気相成長法（ＣＶＤ法）、ゾルゲル法、およびエアロゾル堆積法（ＡＤ法）のような薄膜形成手法によっても形成され得る。
　圧電体薄膜を製造する本発明の方法によれば、スパッタリング法により、（００１）配向を有するＬａＮｉＯ３膜１３が形成される。
　（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜（０．２９≦ｘ≦０．４）１４は、（００１）の面方位を表面に有する。（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜（０．２９≦ｘ≦０．４）１４は、界面層である。（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜（０．２９≦ｘ≦０．４）１４は、ＬａＮｉＯ３膜１３と（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜１５との間に挟まれている。（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜（０．２９≦ｘ≦０．４）１４は、高い結晶性、高い（００１）配向性、および小さいリーク電流を有する（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜１５を形成するために必要とされる。
　チタン酸ナトリウム・ビスマスの酸素量を表す「０．５ｘ＋２．７５」は、誤差を含み得る。例えば、ｘ＝０．４であれば０．５×０．４＋２．７５＝２．９５である。しかし、ナトリウムの量が０．４である場合、チタン酸ナトリウム・ビスマスの酸素量は完全に２．９５に一致するとは限らない。
　高い結晶性、高い配向性、および小さいリーク電流を有する圧電体層の形成のために好適な界面層の組成を、圧電体層および界面層が有する格子定数の類似性または組成の類似性に基づいて予測することは困難である。即ち、圧電体層の格子定数または組成に類似する格子定数または組成を有する界面層を単に設けることによって、上記の望ましい圧電体層は得られない。この理由は、（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３のような多元系複合酸化物を構成する各元素（酸素を除く）が異なる蒸気圧を有するため、良好な結晶性および良好な配向性を有する、当該複合酸化物により構成される薄膜を形成することが一般に困難であるからである。本発明者らは、（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜（０．２９≦ｘ≦０．４）１４の上に設けられた（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜１５が、高い結晶性、高い配向性、および小さいリーク電流を有することを見出した。
　（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜（０．２９≦ｘ≦０．４）１４の厚みは限定されない。当該厚みが数格子単位（約２ｎｍ）以上であれば、高い結晶性、高い（００１）配向性、および小さいリーク電流を有する（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜１５が形成され得る。
　（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜（０．２９≦ｘ≦０．４）１４は、化学式ＡＢＯ３により表されるペロブスカイト型の結晶構造を有する。サイトＡの主成分はＮａ、サイトＢの主成分はＮｂである。（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜（０．２９≦ｘ≦０．４）１４は、微量の不純物を含み得る。当該不純物は、典型的には、Ｎａを置換するＫまたはＬｉであり得る。
　ＬａＮｉＯ３膜１３と（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜（０．２９≦ｘ≦０．４）１４との間には、必要に応じて、（００１）配向膜がさらに挟まれ得る。（００１）配向膜は、例えば、Ｐｔ膜およびＳｒＲｕＯ３膜である。
　（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜（０．２９≦ｘ≦０．４）１４は、典型的にはスパッタリング法により形成され得る。（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜（０．２９≦ｘ≦０．４）１４は、（００１）配向を有する限り、例えば、ＰＬＤ法、ＣＶＤ法、ゾルゲル法、およびＡＤ法のような薄膜形成手法によっても形成され得る。
　圧電体薄膜を製造する本発明の方法では、ＬａＮｉＯ３膜１３の上に、スパッタリング法により、（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜（０．２９≦ｘ≦０．４）１４が形成される。
　（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜１５は、（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３により構成される膜である。（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜１５は、（００１）の面方位を表面に有する。
　（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜１５の厚みは限定されない。当該厚みは、例えば、０．５μｍ以上１０μｍ以下である。（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜１５が薄くても、当該膜が低い誘電損失および高い圧電性能を有する。
　（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜１５は、化学式ＡＢＯ３により表されるペロブスカイト型の結晶構造を有する。サイトＡおよびサイトＢは、単独または複数の元素の配置に応じて、それぞれ２価および４価の平均価数を有する。サイトＡはＢｉ、ＮａおよびＢａである。サイトＢはＴｉである。（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜１５は、微量の不純物を含み得る。当該不純物は、典型的には、サイトＡにおけるＮａを置換するＬｉおよびＫならびにＢａを置換するＳｒおよびＣａであり得る。当該不純物は、典型的には、サイトＢにおけるＴｉを置換するＺｒであり得る。その他の当該不純物は、例えば、Ｍｎ、Ｆｅ、ＮｂおよびＴａであり得る。いくかの不純物は、（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜１５の結晶性および圧電性能を向上し得る。
　（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜１５は、典型的にはスパッタリング法により形成され得る。（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜１５は、（００１）配向を有する限り、例えば、ＰＬＤ法、ＣＶＤ法、ゾルゲル法、ＡＤ法のような他の薄膜形成手法によっても形成され得る。
　圧電体薄膜を製造する本発明の方法では、（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜（０．２９≦ｘ≦０．４）１４の上にスパッタリング法により（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜１５が形成される。
　図１Ｂは、本発明による圧電体薄膜の別の一形態を示す。図１Ｂに示される圧電体薄膜１ｂは、積層構造１６ｂを有する。積層構造１６ｂでは、図１Ａに示される積層構造１６ａに金属電極膜１２が加えられている。積層構造１６ｂでは、ＬａＮｉＯ３膜１３が当該金属電極膜１２上に形成されている。具体的には、積層構造１６ｂは、金属電極膜１２と、（００１）配向を有するＬａＮｉＯ３膜１３と、（００１）配向を有する（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜（０．２９≦ｘ≦０．４）１４と、（００１）配向を有する（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜１５とをこの順に有する。積層されたこれらの膜１２～１５は互いに接する。
　金属電極膜１２の材料の例は、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、金（Ａｕ）のような金属；酸化ニッケル（ＮｉＯ）、酸化ルテニウム（ＲｕＯ２）、酸化イリジウム（ＩｒＯ２）、ルテニウム酸ストロンチウム（ＳｒＲｕＯ３）のような酸化物導電体である。金属電極膜１２は、２種以上のこれらの材料により構成され得る。金属電極膜１２は低い電気抵抗および高い耐熱性を有することが好ましい。そのため、金属電極膜１２はＰｔ膜であることが好ましい。当該Ｐｔ膜は、（１１１）配向を有し得る。
　即ち、本発明の圧電体薄膜は、Ｐｔ膜をさらに備え得る。ＬａＮｉＯ３膜１３が当該Ｐｔ膜上に形成され得る。
　金属電極膜１２は、ＬａＮｉＯ３膜１３とともに、圧電体層である（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜１５に電圧を印加する電極層として機能し得る。換言すれば、当該電極層は、ＬａＮｉＯ３膜１３および金属電極膜１２から構成される積層体である。
　図１Ｂに示される圧電体薄膜１ｂは、金属電極膜１２上に、ＬａＮｉＯ３膜１３、（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜（０．２９≦ｘ≦０．４）１４、および（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜１５を順に形成することにより、製造され得る。
　圧電体薄膜を製造する本発明の方法では、ＬａＮｉＯ３膜１３を金属電極膜（好ましくはＰｔ膜）１２上に形成し得る。こうして、図１Ｂに示される圧電体薄膜１ｂが製造され得る。
　図１Ｃは、本発明による圧電体薄膜のまた別の一形態を示す。図１Ｃに示される圧電体薄膜１ｃは、積層構造１６ｃを有する。積層構造１６ｃは、図１Ａに示される多層構造１６ａが導電膜１７をさらに含む構造である。当該導電膜１７は、（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜１５上に形成されている。具体的には、積層構造１６ｃは、（００１）配向を有するＬａＮｉＯ３膜１３と、（００１）配向を有する（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜（０．２９≦ｘ≦０．４）１４と、（００１）配向を有する（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜１５と、導電膜１７とをこの順に有する。積層されたこれらの膜１３～１５および１７は互いに接する。
　圧電体薄膜１ｃでは、ＬａＮｉＯ３膜１３および導電膜１７の間に、（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜１５が挟まれている。ＬａＮｉＯ３膜１３および導電膜１７は、圧電体層である（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜１５に電圧を印加する電極層として機能し得る。
　導電膜１７は、導電性を有する材料により構成される。当該材料の例は、低い電気抵抗を有する金属である。当該材料は、ＮｉＯ、ＲｕＯ２、ＩｒＯ３、ＳｒＲｕＯ３、およびＬａＮｉＯ３のような酸化物導電体であり得る。導電膜１７は、２種以上のこれらの材料により構成され得る。導電膜１７と（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜１５との間に、両者の密着性を向上させる密着層が配置され得る。密着層の材料の例は、チタン（Ｔｉ）である。当該材料は、タンタル（Ｔａ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、またはこれらの化合物であり得る。密着層は、２種以上のこれらの材料により構成され得る。密着層は、導電膜１７と（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜１５との密着性に応じて、省略され得る。
　図１Ｃに示される圧電体薄膜１ｃは、ＬａＮｉＯ３膜１３上に、（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜（０．２９≦ｘ≦０．４）１４、（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜１５、および導電膜１７を順に形成することにより、製造され得る。導電膜１７は、例えば、スパッタリング法、ＰＬＤ法、ＣＶＤ法、ゾルゲル法、およびＡＤ法のような薄膜形成手法により形成され得る。
　圧電体薄膜を製造する本発明の方法は、（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜１５上に導電膜１７を形成する工程をさらに包含し得る。こうして、図１Ｃに示される圧電体薄膜１ｃが製造され得る。
　図１Ｄは、本発明による圧電体薄膜のさらに別の一形態を示す。図１Ｄに示される圧電体薄膜１ｄは、積層構造１６ｄを有する。積層構造１６ｄでは、図１Ａに示される積層構造１６ａに金属電極膜１２および導電膜１７がさらに加えられている。積層構造１６ｄでは、ＬａＮｉＯ３膜１３が当該金属電極膜１２上に形成されている。導電膜１７が（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜１５上に形成されている。具体的には、積層構造１６ｄは、金属電極膜１２と、（００１）配向を有するＬａＮｉＯ３膜１３と、（００１）配向を有する（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜（０．２９≦ｘ≦０．４）１４と、（００１）配向を有する（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜１５と、導電膜１７とをこの順に有する。積層されたこれらの膜１２～１５および１７は互いに接する。
　圧電体薄膜１ｄの金属電極膜１２は、ＬａＮｉＯ３膜１３とともに、圧電体層である（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜１５に電圧を印加する電極層として機能し得る。換言すれば、当該電極層は、ＬａＮｉＯ３膜１３および金属電極膜１２の積層体である。圧電体薄膜１ｄでは、さらに、ＬａＮｉＯ３膜１３（あるいはＬａＮｉＯ３膜１３を具備する当該電極層）と導電膜１７の間に、（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜１５が挟まれている。ＬａＮｉＯ３膜１３（あるいはＬａＮｉＯ３膜を具備する当該電極層）および導電膜１７は、圧電体層である（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜１５に電圧を印加する電極層として機能し得る。
　図１Ｄに示される圧電体薄膜１ｄは、金属電極膜１２上にＬａＮｉＯ３膜１３、（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜（０．２９≦ｘ≦０．４）１４、（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜１５、および導電膜１７を順に形成して、製造され得る。
　圧電体薄膜を製造する本発明の方法は、ＬａＮｉＯ３膜１３を金属電極膜（好ましくはＰｔ膜）１２上に形成する工程を包含し得る。さらに、当該方法は、（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜１５上に導電膜１７を形成する工程をさらに包含し得る。こうして、図１Ｄに示される圧電体薄膜１ｄが製造され得る。
　本発明の圧電体薄膜は、図１Ｅに示すように、基板１１をさらに備え得る。ＬａＮｉＯ３膜は当該基板上に形成される。
　図１Ｅに示される圧電体薄膜１ｅでは、図１Ｄに示される積層構造１６ｄが基板１１上に形成されている。
　基板１１は、シリコン（Ｓｉ）基板であり得る。Ｓｉ単結晶基板が好ましい。
　基板１１と積層構造１６ｄとの間（より具体的には、基板１１とＬａＮｉＯ３膜１３との間）に、両者の密着性を向上させる密着層が配置され得る。ただし、密着層は導電性を必要とする。密着層の材料の例は、Ｔｉである。当該材料は、Ｔａ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｒまたはこれらの化合物であり得る。密着層は、２種以上のこれらの材料により構成され得る。密着層は、基板１１と積層構造１６ｄとの密着性に応じて、省略され得る。
　図１Ｅに示す圧電体薄膜１ｅは、基板１１上に、金属電極膜（好ましくはＰｔ膜）１２、ＬａＮｉＯ３膜１３、（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜（０．２９≦ｘ≦０．４）１４、（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜１５、および導電膜１７を順に形成して、製造され得る。
　圧電体薄膜を製造する本発明の方法は、ＬａＮｉＯ３膜１３を基板１１上に形成する工程を包含し得る。
　図１Ａ～図１Ｄに示される圧電体薄膜１ａ～１ｄは、下地基板を用いて製造され得る。具体的には、当該圧電体薄膜１ａ～１ｄは、下地基板上に積層構造１６ａ～１６ｄを形成した後、当該下地基板を除去することによって製造され得る。当該下地基板は、エッチングのような公知の手法により除去され得る。
　図１Ｅに示される圧電体薄膜１ｅも、下地基板を用いて製造され得る。具体的な一形態では、下地基板が基板１１を兼ねる具体的な別の形態では、下地基板上に積層構造１６ｄを形成した後、当該下地基板を除去し、さらに、別途準備した基板１１上に積層構造１６ｄを配置することによって、当該圧電体薄膜１ｅは製造され得る。
　下地基板は、ＭｇＯのようなＮａＣｌ型構造を有する酸化物基板；ＳｒＴｉＯ３、ＬａＡｌＯ３、およびＮｄＧａＯ３のようなペロブスカイト型構造を有する酸化物基板；Ａｌ２Ｏ３のようなコランダム型構造を有する酸化物基板；ＭｇＡｌ２Ｏ４のようなスピネル型構造を有する酸化物基板；ＴｉＯ２のようなルチル型構造を有する酸化物基板；および、（Ｌａ，Ｓｒ）（Ａｌ，Ｔａ）Ｏ３、イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）のような立方晶系の結晶構造を有する酸化物基板；であり得る。下地基板は、ガラス基板；アルミナのようなセラミクス基板；および、ステンレスのような金属基板；の表面に、ＮａＣｌ型の結晶構造を有する酸化物薄膜を積層することによって形成され得る。この場合、当該酸化物薄膜の表面に、金属電極膜１２またはＬａＮｉＯ３膜１３が形成され得る。酸化物薄膜の例は、ＭｇＯ薄膜、ＮｉＯ薄膜、および酸化コバルト（ＣｏＯ）薄膜である。
　圧電体薄膜を製造する本発明の方法は、上述したように、下地基板上に、直接あるいは金属電極膜１２のような他の膜を介して、ＬａＮｉＯ３膜１３を形成する工程を包含し得る。基板１１を兼ね得る下地基板は除去された後、他の基板は配置され得る。このとき、当該他の基板は、金属電極膜１２またはＬａＮｉＯ３膜１３に接するように配置され得る。当該他の基板は、（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜１５に接するように配置され得る。後者によれば、当該他の基板上に、（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜１５、（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜（０．２９≦ｘ≦０．４）１４およびＬａＮｉＯ３膜１３がこの順に積層された、圧電体薄膜が得られる。
　［インクジェットヘッド］
　以下、本発明のインクジェットヘッドを、図２～図１２Ｂを参照しながら説明する。
　図２は、本発明のインクジェットヘッドの一形態を示す。図３は、図２に示されるインクジェットヘッド１００における、圧力室部材およびアクチュエータ部を含む要部を示す分解図である。
　図２および図３における符号Ａは、圧力室部材を指し示す。圧力室部材Ａは、その厚み方向（図の上下方向）に貫通する貫通孔１０１を具備する。図３に示される貫通孔１０１は、圧力室部材Ａの厚み方向に切断された当該貫通孔１０１の一部である。符号Ｂは、圧電体薄膜および振動層を具備するアクチュエータ部を指し示す。符号Ｃは、共通液室１０５およびインク流路１０７を具備するインク流路部材Ｃを指し示す。圧力室部材Ａ、アクチュエータ部Ｂおよびインク流路部材Ｃは、圧力室部材Ａがアクチュエータ部Ｂおよびインク流路部材Ｃに挟まれるように、互いに接合している。圧力室部材Ａ、アクチュエータ部Ｂおよびインク流路部材Ｃが互いに接合した状態で、貫通孔１０１は、共通液室１０５から供給されたインクを収容する圧力室１０２を形成する。
　アクチュエータ部Ｂが具備する圧電体薄膜および振動層は、平面視において圧力室１０２と重複する。図２および図３における符号１０３は、圧電体薄膜の一部である個別電極層を指し示す。図２に示されるように、インクジェットヘッド１００は、平面視においてジグザグ状に配置された２以上の個別電極層１０３を、即ち、圧電体薄膜を、具備する。
　インク流路部材Ｃは、平面視においてストライプ状に配置された２以上の共通液室１０５を具備する。図１および図２において、それぞれの共通液室１０５は、平面視において２以上の圧力室１０２と重複する。共通液室１０５は、インクジェットヘッド１００におけるインク供給方向（図２における矢印方向）に伸びている。インク流路部材Ｃは、共通液室１０５内のインクを圧力室１０２に供給する供給口１０６と、圧力室１０２内のインクをノズル孔１０８から吐出するインク流路１０７とを具備する。通常、１つの供給孔１０６および１つのノズル孔１０８が、１つの圧力室１０２に対応付けられている。ノズル孔１０８は、ノズル板Ｄに形成されている。ノズル板Ｄは、圧力室部材Ａとともにインク流路部材Ｃを挟むように、インク流路部材Ｃに接合している。
　図２における符号ＥはＩＣチップを指し示す。ＩＣチップＥは、アクチュエータ部Ｂの表面に露出する個別電極層１０３に、ボンディングワイヤＢＷを介して電気的に接続されている。図２を明瞭にするために、一部のボンディングワイヤＢＷのみが図２に示される。
　図４Ａおよび図４Ｂは、圧力室部材Ａおよびアクチュエータ部Ｂを含む要部の構成を示す。図４Ａおよび図４Ｂは、圧力室部材Ａおよびアクチュエータ部Ｂにおける、インク供給方向（図２における矢印方向）に直交する断面を示す。アクチュエータ部Ｂは、第１の電極（個別電極層１０３）および第２の電極（共通電極層１１２）に挟まれた圧電体層１５を有する圧電体薄膜１０４（１０４ａ～１０４ｄ）を具備する。１つの個別電極層１０３は、１つの圧電体薄膜１０４ａ～１０４ｄに対応付けられている。共通電極層１１２は、圧電体薄膜１０４ａ～１０４ｄに共通する電極である。
　図４Ａに示される圧電体薄膜１０４は、図１Ｃに示される積層構造１６ｃを有する。当該構造は、個別電極層１０３であるＬａＮｉＯ３膜１３、（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜（０．２９≦ｘ≦０．４）１４、圧電体層である（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜１５および共通電極層１１２である導電膜１７を、ＬａＮｉＯ３膜１３側から、この順に具備する。
　図４Ｂに示される圧電体薄膜１０４は、図１Ｄに示される積層構造１６ｄを有する。当該構造は、個別電極層１０３である金属電極膜（Ｐｔ膜が好ましい）１２およびＬａＮｉＯ３膜１３、ならびに（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜（０．２９≦ｘ≦０．４）１４、圧電体層である（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜１５および共通電極層１１２である導電膜１７を、金属電極膜１２側からこの順に有する。ＬａＮｉＯ３膜１３は、金属電極膜１２上に形成されている。
　図４Ａおよび図４Ｂに示される圧電体薄膜１０４において、金属電極膜１２、ＬａＮｉＯ３膜１３、（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜（０．２９≦ｘ≦０．４）１４、（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜１５、および導電膜１７は、基本的に、その好ましい形態を含め、本発明の圧電体薄膜に関する上述の説明のとおりである。
　共通電極層１１２である導電膜１７は、導電性材料からなる密着層を表面に有するＰｔ膜であり得る。当該導電性材料は、Ｔｉが好ましい。なぜなら、Ｔｉは、（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜１５に対して高い密着性を有し、圧電体層と共通電極層との密着層として良好に機能し得るからである。
　第１の電極および第２の電極の間に印加される電圧が圧電体層１５の変形を誘起し得る限り、第１の電極および第２の電極のいずれもが個別電極層であり得る。すなわち、本発明のインクジェットヘッドにおける圧電体薄膜は、共通電極層１１２、（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜（０．２９≦ｘ≦０．４）１４、圧電体層である（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜１５および個別電極層１０３を、この順に具備し得る。この場合、第１の電極である共通電極層１１２はＬａＮｉＯ３膜１３からなる。あるいは、共通電極層１１２は、ＬａＮｉＯ３膜１３と金属電極膜１２との積層体からなり、当該圧電体薄膜においてＬａＮｉＯ３膜１３が（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜（０．２９≦ｘ≦０．４）１４と接するように配置される。個別電極層１０３は、導電膜１７からなる。
　個別電極層１０３は０．０５μｍ以上１μｍ以下の厚みを有することが好ましい。個別電極層１０３が金属電極膜１２およびＬａＮｉＯ３膜１３の積層体である場合、ＬａＮｉＯ３膜１３は０．０５μｍ以上０．５μｍ以下の厚みを有することが好ましい。（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜（０．２９≦ｘ≦０．４）１４は０．０５μｍ以上０．５μｍ以下の厚みを有することが好ましい。（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜１５は０．５μｍ以上５μｍ以下の厚みを有することが好ましい。共通電極層１１２は０．０５μｍ以上０．５μｍ以下の厚みを有することが好ましい。
　アクチュエータ部Ｂは、振動層１１１をさらに具備する。振動層１１１は、圧電体薄膜１０４の共通電極層１１２に接合している。振動層１１１は、圧電効果による圧電体薄膜１０４の変形に応じて、振動層１１１の膜厚方向に変位する。個別電極層１０３および共通電極層１１２を介する圧電体層１５への電圧の印加が、圧電効果による圧電体薄膜１０４の変形をもたらす。
　圧力室部材Ａは、中間層１１３および接着層１１４を介して振動層１１１に接合している。圧力室部材Ａおよび圧電体薄膜１０４が、振動層１１１を間に挟んでいる。
　（１）圧電効果による圧電体薄膜１０４の変形に応じて振動層１１１が変位し、
　（２）振動層１１１の変位に応じて圧力室１０２の容積が変化し、かつ、
　（３）圧力室１０２の容積の変化に応じて圧力室１０２内のインクが吐出し得る限り、振動層１１１の構成、圧電体薄膜１０４と振動層１１１との間の接合の状態、ならびに振動層１１１と圧力室部材Ａとの間の接合の状態は、限定されない。図４Ａおよび図４Ｂでは、振動層１１１は圧力室１０２の壁面を構成している。
　振動層１１１を構成する材料は、例えば、Ｃｒである。当該材料は、Ｎｉ、アルミニウム（Ａｌ）、Ｔａ、タングステン（Ｗ）、シリコン、あるいはこれらの元素の酸化物、窒化物（例えば、二酸化シリコン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、窒化シリコン）であり得る。振動層１１１の厚みは、２μｍ以上５μｍ以下が好ましい。
　接着層１１４を構成する材料は、例えば、接着剤または粘着剤である。当業者は、接着剤および粘着剤の種類を適切に選択し得る。
　中間層（縦壁）１１３は、圧力室部材Ａが接着層１１４を介して振動層１１１に接合する際に、圧力室１０２に露出する振動層１１１の一部分に接着層１１４が付着することを防ぐ。当該一部分に付着した接着剤は、振動層１１１の変位を妨げる。中間層１１３を構成する材料は、インクジェットヘッド１００の機能が維持される限り、限定されない。中間層１１３の材料は、例えば、Ｔｉである。中間層１１３は、省略され得る。
　圧力室部材Ａは、隣り合う圧力室１０２間に区画壁１０２ａを有する。
　図２に示されるインクジェットヘッド１００を製造する方法の一例を、図５Ａ～図１０を参照しながら説明する。
　最初に、図５Ａに示されるように、下地基板１２０の上に、金属電極膜（Ｐｔ膜が好ましい）１２、ＬａＮｉＯ３膜１３、（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜（０．２９≦ｘ≦０．４）（界面層）１４、（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜（圧電体層）１５、導電膜１７、振動層１１１および中間層１１３をこの順に形成して、積層体１３２を得る。各層（膜）を形成する薄膜形成手法は特に限定されない。当該手法の例は、ＰＬＤ法、ＣＶＤ法、ゾルゲル法、ＡＤ法、スパッタリング法である。当該手法は、スパッタリング法が好ましい。
　積層体１３２の形成とは別に、後に圧力室部材Ａとなる部材を形成する。この部材は、例えば、Ｓｉ基板（好ましくはＳｉ単結晶基板）を微細加工して形成し得る。Ｓｉ基板のサイズは、下地基板１２０のサイズよりも大きいことが好ましい（図１０参照。図１０における符号１３０が、Ｓｉ基板。符号１３０は、Ｓｉ基板以外の他の基板であり得る）。より具体的には、図５Ｂに示されるように、複数の貫通孔１０１が基板１３０に形成される。貫通孔１０１は、この部材が、別途形成したアクチュエータ部およびインク流路部材に接合した後、圧力室１０２として機能する。図５Ｂでは、１つの貫通孔群が４つの貫通孔１０１から構成される。基板１３０は、複数の当該貫通孔群を具備する。第１区画壁１０２ａは、１つの貫通孔群に属する隣接する２つの貫通孔１０１を区分する。隣接する２つの貫通孔群を、第２区画壁１０２ｂが区分する。第２区画壁１０２ｂは、第１区画壁１０２ａが有する幅の２倍以上の幅を有することが好ましい。貫通孔１０１は公知の微細加工手法により、基板１３０に設けられ得る。当該手法は、例えば、パターニングとエッチングとの組み合わせであり得る。エッチングは、ケミカルエッチングまたはドライエッチングであり得る。貫通孔１０１の形状は、望まれる圧力室１０２の形状に対応付けられ得る。以下、第１区画壁１０２ａおよび第２区画壁１０２ｂを、まとめて区画壁１０２と呼ぶ。
　次に、図５Ｃに示されるように、区画壁１０２の上に接着層１１４を形成する。接着層１１４の形成方法は限定されない。当該方法は、例えば、電着法であり得る。
　その後、図６Ａに示されるように、基板１３０は積層体１３２に接合する。当該接合によって、中間層１１３が基板１３０および積層体１３２の間に挟まれる。基板１３０のサイズが下地基板１２０のサイズよりも大きい場合、図１０に示されるように、複数の積層体１３２（図１０に示される例では１４の積層体。図１０では、積層体１３２が具備する下地基板１２０が見えている）が基板１３０に接合し得る。図６Ａでは、基板１３０に２つの積層体１３２が接合する。図６Ａでは、２つの積層体１３２の中心は、第２区画壁１０２ｂの延長線上に位置する。基板１３０の積層体１３２への接合により、導電膜１７は共通電極層１１２となる。
　接着層１１４が熱硬化性の接着剤により構成される場合、基板１３０が積層体１３２に接合した後、熱を加えて接着層１１４を完全に硬化させることが好ましい。接合時に貫通孔１０１にはみ出した接着層１１４は、プラズマ処理によって除去され得る。
　次に、図６Ｂに示されるように、区画壁１０２をマスクとして用いて中間層１１３をエッチングする。当該エッチングは、貫通孔１０１の断面の形状に合致させるように行う。これにより、振動層１１１が貫通孔１０１に露出する。当該エッチングによって、中間層１１３は、平面視において区画壁１０２と同一の形状に変化する。中間層１１３は、区画壁１０２および接着層１１４とともに、縦壁を構成する。このようにして、基板１３０、中間層１１３および接着層１１４を具備する圧力室部材Ａが形成される。
　図５Ｂ～図６Ｂに示される例では、貫通孔１０１が形成された基板１３０が、圧電体層１５を含む積層体１３２に接合する。この手順に代えて、貫通孔１０１を具備しない基板１３０が積層体１３２に接合し、そして当該基板１３０に貫通孔１０１を形成して振動層１１１を露出させることによっても、圧力室部材Ａは形成され得る。
　その後、図７Ａに示されるように、下地基板１２０が、例えば、エッチングにより除去される。
　次に、図７Ｂに示されるように、フォトリソグラフィとエッチングとを組み合わせた微細加工によって、金属電極膜１２およびＬａＮｉＯ３膜１３は、２以上の個別電極層１０３に変化する。各個別電極層１０３は、平面視において、個々の貫通孔１０１に対応付けられる。
　その後、図８Ａに示されるように、（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜（０．２９≦ｘ≦０．４）１４および（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜１５が微細加工される。微細加工した（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜（０．２９≦ｘ≦０．４）１４および（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜１５は、いずれも、平面視において個別電極層１０３の形状と同一の形状を有する。当該微細加工では、平面視における各層（膜）の中心が貫通孔１０１の中心に高い精度で一致することが好ましい。このようにして、個別電極層１０３（金属電極膜１２およびＬａＮｉＯ３膜１３）、（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜（０．２９≦ｘ≦０．４）１４、（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜１５、および共通電極層１１２（導電膜１７）から構成される圧電体薄膜１０４と、振動層１１１とを備えるアクチュエータ部Ｂが形成される。
　次に、図８Ｂに示されるように、共通電極層１１２、振動層１１１および基板１３０を、第２区画壁１０２ｂごとに切断して、２以上の部材１３３を得る。１つの部材１３３は、アクチュエータ部Ｂと、２以上の貫通孔１０１を有する圧力室部材Ａとを具備している。アクチュエータ部Ｂは圧力室部材Ａに接合している。
　上述した各手順とは別に、図９Ａに示されるように、共通液室１０５、供給口１０６およびインク流路１０７を具備するインク流路部材Ｃと、ノズル孔１０８を具備するノズル板Ｄとが準備される。
　次に、図９Ｂに示されるように、インク流路部材Ｃの主面に垂直な方向から見てインク流路１０７がノズル孔１０８に重複するように、インク流路部材Ｃをノズル板Ｄに接合して接合体を得る。インク流路１０７に、ノズル孔１０８の全体が露出することが好ましい。両部材の接合方法は限定されず、例えば、接着剤が用いられ得る。
　その後、図９Ｃに示されるように、部材１３３は、図９Ｂに示される工程で準備した接合体に接合する。より具体的には、圧力室部材Ａにおけるアクチュエータ部Ｂ側とは反対側の面が、インク流路部材Ｃにおけるノズル板Ｄ側とは反対側の面に接合する。接合時にはアライメント調整が行われ、当該接合によって貫通孔１０１を圧力室１０２として機能させる。接合方法は限定されず、例えば、接着剤が用いられ得る。このようにして、図９Ｄ（図２）に示されるインクジェットヘッド１００が得られる。
　当業者は、金属電極膜１２を具備しない圧電体薄膜１０４を備えるインクジェットヘッドを、図５Ａ～図１０に示される方法を応用して製造し得る。
　図１１は、本発明の他のインクジェットヘッドを示す。図１１に示されるインクジェットヘッド１４１は、図２～図４に示されるインクジェットヘッド１００と比較して、簡易な構造を有する。具体的には、インクジェットヘッド１００からインク流路部材Ｃが除去されている。
　図１１に示されるインクジェットヘッド１４１は、以下の（１）～（６）を除き、図２～図４に示されるインクジェットヘッド１００と同一である：（１）インク流路部材Ｃがなく、そしてノズル孔１０８を具備するノズル板Ｄが、直接、圧力室部材Ａに接合している；（２）中間層１１３がなく、そして振動層１１１が、直接、圧力室部材Ａに接合している；（３）振動層１１１と共通電極層１１２との間に密着層１４２が配置されており、当該密着層１４２がこれらの間の密着性を向上させている；（４）共通電極層１１２が、金属電極膜１２とＬａＮｉＯ３膜１３との積層体である；（５）個別電極層１０３が導電膜１７である；（６）共通電極層１１２側から、共通電極層１１２（金属電極膜１２およびＬａＮｉＯ３膜１３）、（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜（０．２９≦ｘ≦０．４）１４、（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜１５および個別電極層１０３（導電膜１７）が順に積層されている。
　共通電極層１１２は、第１の電極として機能する。個別電極層１０３は、第２の電極として機能する。密着層１４２を構成する材料は、例えば、Ｔｉである。
　図１１に示されるインクジェットヘッド１４１は、例えば、図１２Ａおよび図１２Ｂに示される方法によって製造され得る。最初に、図１２Ａに示されるように、基板１３０の一方の主面に、振動層１１１、密着層１４２、共通電極層１１２（金属電極膜１２およびＬａＮｉＯ３膜１３）、（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜（０．２９≦ｘ≦０．４）１４、（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜１５および導電膜１７を、この順に形成する。各層（膜）の形成手法は、上述したとおりである。当該手法は、スパッタリング法が好ましい。
　この実施形態では、基板１３０がＳｉである場合、当該基板の表面を酸化することによって、二酸化シリコンにより構成される振動層１１１を形成し得る。このとき、振動層１１１の厚みは、０．５～１０μｍであり得る。
　次に、図１２Ｂに示されるように、基板１３０において圧力室１０２が形成される位置に貫通孔１０１が形成される。次に、基板１３０の主面に垂直な方向から見て、貫通孔１０１の中心が、導電膜１７、（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜１５および（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜（０．２９≦ｘ≦０．４）１４の各層の中心に一致するように、これらの層に微細加工が施される。当該微細加工によって、導電膜１７が個別電極層１０３に変化する。貫通孔１０１の形成および各層の微細加工には、パターニングとエッチングとを組み合わせた公知の微細加工手法が用いられ得る。パターニングには、レジストのスピンコートが用いられ得る。エッチングはドライエッチングが好ましい。貫通孔１０１の形成には異方性ドライエッチングが好ましい。ドライエッチングでは、フッ素原子を含む有機ガスとアルゴンとの混合ガスが使用され得る。異方性ドライエッチングでは、当該混合ガスが、さらに六フッ化硫黄ガスを含み得る。
　最後に、基板１３０は、別途形成しておいたノズル孔１０８を有するノズル板と接合し、図１１に示されるインクジェットヘッド１４１を得る。接合時には、アライメント調整が行われ、これらの接合によって貫通孔１０１を圧力室１０２として機能させる。接合する方法は限定されず、例えば、接着剤が用いられ得る。ノズル孔１０８は、リソグラフィー法、レーザー加工法、放電加工法のような微細加工手法により、ノズル板に形成し得る。
　［インクジェットヘッドを用いた画像形成方法］
　本発明の画像を形成する方法は、上述した本発明のインクジェットヘッドにおいて、第１および第２の電極（すなわち、個別電極層および共通電極層）を介して圧電体層に電圧を印加し、圧電効果により振動層を当該層の膜厚方向に変位させて圧力室の容積を変化させる工程、ならびに当該変位により圧力室からインクを吐出させる工程を含有する。
　紙のような画像形成対象物とインクジェットヘッドとの間の相対位置を変化させながら、圧電体層に印加する電圧を変化させてインクジェットヘッドからのインクの吐出タイミングおよび吐出量を制御することによって、対象物の表面に画像が形成される。本明細書において用いられる用語「画像」は、文字を含む。換言すれば、本発明の画像を形成する方法により、紙のような印刷対象物に、文字、絵、図形などが印刷される。当該方法では、高い表現力を有する印刷をなし得る。
　［角速度センサ］
　図１３Ａ、図１３Ｂ、図１４Ａおよび図１４Ｂは、本発明の角速度センサの一例を示す。図１４Ａは、図１３Ａに示される角速度センサ２１ａの断面Ｅ１を示す。図１４Ｂは、図１３Ｂに示される角速度センサ２１ｂの断面Ｅ２を示す。図１３Ａ～図１４Ｂに示される角速度センサ２１ａ、２１ｂは、いわゆる音叉型角速度センサである。これは車両用ナビゲーション装置およびデジタルスチルカメラの手ぶれ補正センサに使用され得る。
　図１３Ａ～図１４Ｂに示される角速度センサ２１ａ、２１ｂは、振動部２００ｂを有する基板２００と、振動部２００ｂに接合された圧電体薄膜２０８とを備える。
　基板２００は、固定部２００ａと、固定部２００ａから所定の方向に伸びた一対のアーム（振動部２００ｂ）とを具備する。振動部２００ｂが延びる方向は、角速度センサ２１が測定する角速度の回転中心軸Ｌが延びる方向と同一である。具体的には、当該方向は、図１３Ａ、１３ＢではＹ方向である。基板２００の厚み方向（図１３Ａ、１３ＢにおけるＺ方向）から見て、基板２００は２本のアーム（振動部２００ｂ）を有する音叉の形状を有している。
　基板２００を構成する材料は限定されない。当該材料は、例えば、Ｓｉ、ガラス、セラミクス、金属である。基板２００は、Ｓｉ単結晶基板であり得る。基板２００の厚みは、角速度センサ２１ａ、２１ｂとしての機能が発現できる限り、限定されない。より具体的には、基板２００の厚みは０．１ｍｍ以上０．８ｍｍ以下である。固定部２００ａの厚みは、振動部２００ｂの厚みと異なり得る。
　圧電体薄膜２０８は、振動部２００ｂに接合している。圧電体薄膜２０８は、圧電体層である（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜１５と、界面層である（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜（０．２９≦ｘ≦０．４）１４と、第１の電極２０２および第２の電極２０５と、を備える。圧電体層である（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜１５は、第１の電極２０２および第２の電極２０５の間に挟まれている。圧電体薄膜２０８は、第１の電極２０２、（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜（０．２９≦ｘ≦０．４）１４、（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜１５および第２の電極２０５が、この順に積層された積層構造を有する。
　図１３Ａおよび図１４Ａに示される圧電体薄膜２０８では、第１の電極２０２は、金属電極膜（Ｐｔ膜が好ましい）１２およびＬａＮｉＯ３膜１３の積層体である。ＬａＮｉＯ３膜１３が（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜（０．２９≦ｘ≦０．４）１４に接する。当該圧電体薄膜２０８は、金属電極膜１２、ＬａＮｉＯ３膜１３、（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜（０．２９≦ｘ≦０．４）１４、（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜１５および第２の電極２０５が、この順に積層された積層構造を有する。すなわち、図１３Ａおよび図１４Ａに示される圧電体薄膜２０８は、第２の電極２０５を導電膜１７と考えて、図１Ｄに示される圧電体薄膜１ｄと同一である。
　図１３Ｂおよび図１４Ｂに示される圧電体薄膜２０８では、第１の電極２０２は、ＬａＮｉＯ３膜１３である。当該圧電体薄膜２０８は、ＬａＮｉＯ３膜１３、（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜（０．２９≦ｘ≦０．４）１４、（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜１５および第２の電極２０５が、この順に積層された積層構造を有する。すなわち、図１３Ｂおよび図１４Ｂに示される圧電体薄膜２０８は、第２の電極２０５を導電膜１７と考えて、図１Ｃに示される圧電体薄膜１ｃと同一である。
　図１３Ａ～図１４Ｂに示される圧電体薄膜２０８において、金属電極膜１２、ＬａＮｉＯ３膜１３、（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜（０．２９≦ｘ≦０．４）１４および（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜１５は、その好ましい形態を含め、基本的に、本発明の圧電体薄膜に関する上述の説明のとおりである。
　第２の電極２０５を構成する材料は限定されず、例えば、Ｃｕである。Ｃｕ電極は、（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜１５に対する高い密着性を有することから、好ましい。第２の電極２０５は、導電性材料からなる密着層を表面に有するＰｔ電極膜またはＡｕ電極膜であり得る。密着層を構成する材料は、例えば、Ｔｉである。Ｔｉは、（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜１５に対する高い密着性を有する。
　第２の電極２０５は、駆動電極２０６およびセンス電極２０７を含む電極群を具備する。駆動電極２０６は、振動部２００ｂを発振させる駆動電圧を圧電体層１５に印加する。センス電極２０７は、振動部２００ｂに加わった角速度によって振動部２００ｂに生じた変形を測定する。振動部２００ｂの発振方向は、通常、その幅方向（図１３Ａ、１３ＢにおけるＸ方向）である。より具体的には、図１３Ａ～図１４Ｂに示される角速度センサでは、一対の駆動電極２０６が、振動部２００ｂの幅方向に対する両端部に、振動部２００ｂの長さ方向（図１３Ａ、１３ＢのＹ方向）に沿って設けられている。１本の駆動電極２０６が、振動部２００ｂの幅方向に対する一方の端部に設けられ得る。図１３Ａ～図１４Ｂに示される角速度センサでは、センス電極２０７は、振動部２００ｂの長さ方向に沿って設けられており、かつ一対の駆動電極２０６の間に挟まれている。複数のセンス電極２０７が、振動部２００ｂ上に設けられ得る。センス電極２０７によって測定される振動部２００ｂの変形は、通常、その厚み方向（図１３Ａ、１３ＢにおけるＺ方向）の撓みである。
　本発明の角速度センサでは、第１の電極および第２の電極から選ばれる一方の電極が、駆動電極とセンス電極とを含む電極群により構成され得る。図１３Ａ～図１４Ｂに示される角速度センサ２１ａ、２１ｂでは、第２の電極２０５が当該電極群により構成される。当該角速度センサとは異なり、第１の電極２０２が当該電極群により構成され得る。一例として、基板２００から見て、第２の電極２０５、（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜１５、（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜（０．２９≦ｘ≦０．４）１４および第１の電極２０２（第１の電極は、（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜（０．２９≦ｘ≦０．４）１４に接するＬａＮｉＯ３膜１３を具備する）が、この順に積層され得る。
　接続端子２０２ａ、２０６ａおよび２０７ａが、第１の電極２０２の端部、駆動電極２０６の端部およびセンス電極２０７の端部に、それぞれ形成されている。各接続端子の形状および位置は限定されない。図１３Ａ、１３Ｂでは、接続端子は固定部２００ａ上に設けられている。
　第１の電極２０２の厚みは、０．０５μｍ以上１μｍ以下が好ましい。第１の電極２０２が金属電極膜１２とＬａＮｉＯ３膜１３との積層体である場合、ＬａＮｉＯ３膜１３の厚みは０．０５μｍ以上０．５μｍ以下が好ましい。（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜（０．２９≦ｘ≦０．４）１４の厚みは、０．０５μｍ以上０．５μｍ以下が好ましい。（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜１５の厚みは、０．５μｍ以上５μｍ以下が好ましい。第２の電極２０５の厚みは、０．０５μｍ以上０．５μｍ以下が好ましい。
　図１３Ａ～図１４Ｂに示される角速度センサでは、圧電体薄膜２０８は、振動部２００ｂおよび固定部２００ａの双方に接合している。しかし、圧電体薄膜２０８が振動部２００ｂを発振させることができ、かつ振動部２００ｂに生じた変形が圧電体薄膜２０８によって測定され得る限り、圧電体薄膜２０８の接合の状態は限定されない。例えば、圧電体薄膜２０８は、振動部２００ｂのみに接合され得る。
　本発明の角速度センサは、一対の振動部２００ｂからなる振動部群を２以上有し得る。そのような角速度センサは、複数の回転中心軸に対する角速度を測定し得、２軸あるいは３軸の角速度センサとして機能し得る。図１３Ａ～図１４Ｂに示される角速度センサは、一対の振動部２００ｂからなる１つの振動部群を有する。
　本発明の角速度センサは、上述した本発明の圧電体薄膜の製造方法を応用して、例えば、以下のように製造され得る。ただし、以下に示される方法は、第１の電極２０２が金属電極膜１２を具備する場合の方法である。当業者は、第１の電極２０２が金属電極膜１２を具備しない場合についても、以下の方法を応用し得る。
　最初に、金属電極膜（Ｐｔ膜が好ましい）１２、ＬａＮｉＯ３膜１３、（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜（０．２９≦ｘ≦０．４）１４、（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜１５および導電膜１７を、基板（例えばＳｉ基板）の表面に、この順に形成する。各層（膜）の形成には、上述した薄膜形成手法を適用し得る。当該手法は、スパッタリング法が好ましい。
　次に、導電膜１７をパターニングにより微細加工して、駆動電極２０６およびセンス電極２０７により構成される第２の電極２０５を形成する。さらに、微細加工により、（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜１５、（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜（０．２９≦ｘ≦０．４）１４、ＬａＮｉＯ３膜１３および金属電極膜１２をパターニングする。そして、微細加工により基板をパターニングして、振動部２００ｂを形成する。このようにして、本発明の角速度センサが製造され得る。
　微細加工の方法は、例えばドライエッチングである。
　本発明の角速度センサは、下地基板を用いた転写を応用して製造され得る。具体的には、例えば、以下の方法を適用し得る。最初に、金属電極膜１２、ＬａＮｉＯ３膜１３、（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜（０．２９≦ｘ≦０．４）１４、（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜１５および導電膜１７を、下地基板の表面に、この順に形成する。次に、形成された積層体を他の新たな基板に、当該基板と当該導電膜１７とが接するように、接合する。次に、下地基板を公知の方法により除去する。次に、各層（膜）を微細加工によりパターニングして、本発明の角速度センサが製造され得る。当該積層体および当該新たな基板は、例えば接着層を介して接合し得る。当該接着層の材料は、当該積層体が当該新たな基板に安定して接着する限り限定されない。より具体的には、アクリル樹脂系接着剤、エポキシ樹脂系接着剤、シリコーン系接着剤、およびポリイミド系接着剤が用いられ得る。このとき、接着層は０．２μｍ以上１μｍ以下の厚みを有することが好ましい。
　［角速度センサによる角速度の測定方法］
　本発明の角速度を測定する方法は、本発明の角速度センサを用いて、駆動電圧を圧電体層に印加して、基板の振動部を発振させる工程、および発振中の振動部に加わった角速度によって振動部に生じた変形を測定することによって当該角速度の値を得る工程、を有する。第１の電極および第２の電極のうち、駆動電極およびセンス電極として機能しない電極（他方の電極）と、駆動電極との間に駆動電圧が印加され、圧電体層に駆動電圧が印加される。他方の電極およびセンス電極が、角速度によって、発振中の振動部に生じた変形を測定する。
　以下、図１３Ａ、１３Ｂに示される角速度センサ２１ａ、２１ｂを用いた角速度の測定方法を説明する。振動部２００ｂの固有振動と共振する周波数の駆動電圧が、第１の電極２０２および駆動電極２０６を介して圧電体層である（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜１５に印加され、振動部２００ｂを発振させる。駆動電圧は、例えば、第１の電極２０２を接地し、かつ駆動電極２０６の電位を変化させることで印加され得る（換言すれば、駆動電圧は、第１の電極２０２と駆動電極２０６との間の電位差である）。角速度センサ２１ａ、２１ｂは、音叉の形状に配列された一対の振動部２００ｂを有する。通常、一対の振動部２００ｂのそれぞれが有する各駆動電極２０６に、正負が互いに逆である電圧をそれぞれ印加する。これにより、各振動部２００ｂを、互いに逆方向に振動するモード（図１３Ａ、１３Ｂに示される回転中心軸Ｌに対して対称的に振動するモード）で発振させることができる。図１３Ａ、１３Ｂに示される角速度センサ２１ａ、２１ｂでは、振動部２００ｂはその幅方向（Ｘ方向）に発振する。一対の振動部２００ｂの一方のみを発振させることによっても角速度の測定は可能である。しかし、高精度の測定のためには、両方の振動部２００ｂを互いに逆方向に振動するモードで発振させることが好ましい。
　振動部２００ｂが発振している角速度センサ２１ａ、２１ｂに対して、その回転中心軸Ｌに対する角速度ωが加わるとき、各振動部２００ｂは、コリオリ力によって厚み方向（Ｚ方向）に撓む。一対の振動部２００ｂが互いに逆方向に振動するモードで発振している場合、各振動部２００ｂは、互いに逆向きに、同じ変化量だけ撓むことになる。この撓みに応じて、振動部２００ｂに接合した圧電体層１５も撓み、第１の電極２０２とセンス電極２０７との間に、圧電体層１５の撓みに応じた、即ち、生じたコリオリ力に対応した電位差が生じる。この電位差の大きさを測定することで、角速度センサ２１ａ、２１ｂに加わった角速度ωを測定することができる。
　コリオリ力Ｆｃと角速度ωとの間には以下の関係が成立する。
　Ｆｃ＝２ｍｖω
　ここで、ｖは、発振中の振動部２００ｂにおける発振方向の速度である。ｍは、振動部２００ｂの質量である。この式に示されているように、コリオリ力Ｆｃから角速度ωを算出し得る。
　［圧電発電素子］
　図１５Ａ、図１５Ｂ、図１６Ａおよび図１６Ｂは、本発明の圧電発電素子の一例を示す。図１６Ａは、図１５Ａに示される圧電発電素子２２ａの断面Ｆ１を示す。図１６Ｂは、図１５Ｂに示される圧電発電素子２２ｂの断面Ｆ２を示す。圧電発電素子２２ａ、２２ｂは、外部から与えられた機械的振動を電気エネルギーに変換する素子である。圧電発電素子２２ａ、２２ｂは、車両および機械の動力振動および走行振動、ならびに歩行時に生じる振動、に包含される種々の振動から発電する自立的な電源装置に好適に適用される。
　図１５Ａ～図１６Ｂに示される圧電発電素子２２ａ、２２ｂは、振動部３００ｂを有する基板３００と、振動部３００ｂに接合された圧電体薄膜３０８とを具備する。
　基板３００は、固定部３００ａと、固定部３００ａから所定の方向に伸びた梁により構成される振動部３００ｂと、を有する。固定部３００ａを構成する材料は、振動部３００ｂを構成する材料と同一であり得る。しかし、これらの材料は互いに異なり得る。互いに異なる材料により構成された固定部３００ａが、振動部３００ｂに接合され得る。
　基板３００を構成する材料は限定されない。当該材料は、例えば、Ｓｉ、ガラス、セラミクス、金属である。基板３００は、Ｓｉ単結晶基板であり得る。基板３００は、例えば、０．１ｍｍ以上０．８ｍｍ以下の厚みを有する。固定部３００ａは振動部３００ｂの厚みと異なる厚みを有し得る。振動部３００ｂの厚みは、振動部３００ｂの共振周波数を変化させて効率的な発電が行えるように調整され得る。
　錘荷重３０６が振動部３００ｂに接合している。錘荷重３０６は、振動部３００ｂの共振周波数を調整する。錘荷重３０６は、例えば、Ｎｉの蒸着薄膜である。錘荷重３０６の材料、形状および質量ならびに錘荷重３０６が接合される位置は、求められる振動部３００ｂの共振周波数に応じて調整され得る。錘荷重３０６は省略され得る。振動部３００ｂの共振周波数が調整されない場合には、錘荷重３０６は不要である。
　圧電体薄膜３０８は、振動部３００ｂに接合している。圧電体薄膜３０８は、圧電体層である（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜１５と、（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜（０．２９≦ｘ≦０．４）１４と、第１の電極３０２および第２の電極３０５と、を備える。（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜１５は、第１の電極３０２および第２の電極３０５の間に挟まれている。圧電体薄膜３０８は、第１の電極３０２、（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜（０．２９≦ｘ≦０．４）１４、（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜１５および第２の電極３０５が、この順に積層された積層構造を有する。
　図１５Ａおよび図１６Ａに示される圧電体薄膜３０８では、第１の電極３０２は、金属電極膜１２およびＬａＮｉＯ３膜１３の積層体である。ＬａＮｉＯ３膜１３が（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜（０．２９≦ｘ≦０．４）１４に接する。当該圧電体薄膜３０８は、金属電極膜１２、ＬａＮｉＯ３膜１３、（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜（０．２９≦ｘ≦０．４）１４、（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜１５および第２の電極３０５が、この順に積層された積層構造を有する。すなわち、図１５Ａおよび図１６Ａに示される圧電体薄膜３０８は、第２の電極３０５を導電膜１７と考えて、図１Ｄに示される圧電体薄膜１ｄと同一である。
　図１５Ｂおよび図１６Ｂに示される圧電体薄膜３０８では、第１の電極３０２は、ＬａＮｉＯ３膜１３である。当該圧電体薄膜３０８は、ＬａＮｉＯ３膜１３、（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜（０．２９≦ｘ≦０．４）１４、（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜１５および第２の電極３０５が、この順に積層された積層構造を有する。すなわち、図１５Ｂおよび図１６Ｂに示される圧電体薄膜３０８は、第２の電極３０５を導電膜１７と考えて、図１Ｃに示される圧電体薄膜１ｃと同一である。
　図１５Ａ～図１６Ｂに示される圧電体薄膜３０８において、金属電極膜１２、ＬａＮｉＯ３膜１３、（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜（０．２９≦ｘ≦０．４）１４および（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜１５は、その好ましい形態を含め、基本的に、本発明の圧電体薄膜に関する上述の説明のとおりである。
　第２の電極３０５は、例えば、Ｃｕ電極膜であり得る。Ｃｕ電極は、（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜１５に対する高い密着性を有することから、好ましい。第２の電極３０５は、導電性材料からなる密着層を表面に有するＰｔ電極膜またはＡｕ電極膜であり得る。密着層を構成する材料は、例えば、Ｔｉである。Ｔｉは、（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜１５に対する高い密着性を有する。
　図１５Ａ～図１６Ｂに示される圧電発電素子では、第１の電極３０２の一部分が露出している。当該一部分は接続端子３０２ａとして機能し得る。
　第１の電極３０２の厚みは、０．０５μｍ以上１μｍ以下が好ましい。第１の電極３０２が金属電極膜１２とＬａＮｉＯ３膜１３との積層体である場合、ＬａＮｉＯ３膜１３の厚みは０．０５μｍ以上０．５μｍ以下が好ましい。（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜（０．２９≦ｘ≦０．４）１４の厚みは、０．０５μｍ以上０．５μｍ以下が好ましい。（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜１５の厚みは、０．５μｍ以上５μｍ以下が好ましい。第２の電極３０５の厚みは、０．０５μｍ以上０．５μｍ以下が好ましい。
　図１５Ａ～図１６Ｂに示される圧電発電素子では、振動部３００ｂを有する基板３００側から見て、第１の電極３０２、（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜（０．２９≦ｘ≦０．４）１４、（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜１５および第２の電極３０５が、この順に積層されている。これらの層の積層順序は逆であり得る。即ち、振動部を有する基板側から見て、第２の電極、（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜、（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜（０．２９≦ｘ≦０．４）および第１の電極（第１の電極は、当該（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜（０．２９≦ｘ≦０．４）に接するＬａＮｉＯ３膜を具備する）が、この順に積層され得る。
　図１５Ａ～図１６Ｂに示される圧電発電素子では、圧電体薄膜３０８は、振動部３００ｂおよび固定部３００ａの双方に接合し得る。圧電体薄膜３０８は、振動部３００ｂのみに接合し得る。
　本発明の圧電発電素子では、複数の振動部３００ｂを有することで、発生する電力量を増大し得る。各振動部３００ｂが有する共振周波数を変化させることにより、広い周波数成分からなる機械的振動への対応が可能となる。
　本発明の圧電発電素子は、上述した本発明の圧電体薄膜の製造方法を応用して、例えば、以下のように製造され得る。ただし、以下に示される方法は、第１の電極３０２が金属電極膜１２を具備する場合の方法である。当業者は、第１の電極３０２が金属電極膜１２を具備しない場合についても、以下の方法を応用し得る。
　最初に、金属電極膜（Ｐｔ膜が好ましい）１２、ＬａＮｉＯ３膜１３、（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜（０．２９≦ｘ≦０．４）１４、（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜１５および導電膜１７を、基板（例えばＳｉ基板）の表面に、この順に形成する。各層（膜）の形成には、上述した薄膜形成手法を適用し得る。当該手法は、スパッタリング法が好ましい。
　次に、導電膜１７をパターニングにより微細加工して、第２の電極３０５を形成する。さらに微細加工により、（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜１５、（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜（０．２９≦ｘ≦０．４）１４、ＬａＮｉＯ３膜１３および金属電極膜１２をパターニングする。ＬａＮｉＯ３膜１３および金属電極膜１２のパターニングにより、接続端子３０２ａが併せて形成される。そして、微細加工により基板をパターニングして、固定部３００ａおよび振動部３００ｂが形成される。このようにして、本発明の圧電発電素子が製造され得る。振動部３００ｂの共振周波数の調整が必要とされる場合は、公知の方法により、錘荷重３０６が振動部３００ｂに接合する。
　微細加工の方法は、例えばドライエッチングである。
　本発明の圧電発電素子は、下地基板を用いた転写を応用して製造され得る。具体的には、例えば、以下の方法を適用し得る。最初に、金属電極膜１２、ＬａＮｉＯ３膜１３、（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜（０．２９≦ｘ≦０．４）１４、（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜１５および導電膜１７を、下地基板の表面に、この順に形成する。次に、形成された積層体を他の新たな基板に、当該基板と当該導電膜１７とが接するように、接合する。次に、下地基板を公知の方法により除去する。次に、各層（膜）を微細加工によりパターニングして、本発明の圧電発電素子が製造され得る。当該積層体および当該新たな基板は、例えば接着層を介して接合し得る。当該接着層の材料は、当該積層体が当該新たな基板に安定して接着する限り限定されない。より具体的には、アクリル樹脂系接着剤、エポキシ樹脂系接着剤、シリコーン系接着剤、およびポリイミド系接着剤が用いられ得る。このとき、接着層は０．２μｍ以上１μｍ以下の厚みを有することが好ましい。
　［圧電発電素子を用いた発電方法］
　上述した本発明の圧電発電素子に振動を与えることにより、第１の電極および第２の電極を介して電力が得られる。
　外部から圧電発電素子２２ａ、２２ｂに機械的振動が与えられると、振動部３００ｂが、固定部３００ａに対して上下に撓む振動を始める。当該振動が、圧電効果による起電力を圧電体層である（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜１５に生じる。このようにして、圧電体層１５を挟持する第１の電極３０２と第２の電極３０５との間に電位差が発生する。圧電体層１５が有する圧電性能が高いほど、第１および第２の電極間に発生する電位差は大きくなる。特に、振動部３００ｂの共振周波数が、外部から素子に与えられる機械的振動の周波数に近い場合、振動部３００ｂの振幅が大きくなることで発電特性が向上する。そのため、錘荷重３０６によって、振動部３００ｂの共振周波数が外部から素子に与えられる機械的振動の周波数に近くなるように調整されることが好ましい。
　（実施例）
　以下、実施例を用いて、本発明をより詳細に説明する。本発明は、以下の実施例に限定されない。
　（実施例１）
　実施例１では、図１Ｅに示される圧電体薄膜を作製した。当該圧電体薄膜は、基板１１、金属電極膜１２、ＬａＮｉＯ３膜１３、（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜（ｘ＝０．３５）（界面層）１４、（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜（圧電体層）１５および導電膜１７を順に具備する。当該圧電体薄膜を、以下のように作製した。
　（１００）の面方位を有するＳｉ単結晶基板の表面に、ＲＦマグネトロンスパッタリングにより、（１１１）配向を有するＰｔ層（厚み１００ｎｍ）を形成した。当該Ｐｔ層は、金属電極膜１２に対応する。ターゲットとして金属Ｐｔを用い、アルゴン（Ａｒ）ガスの雰囲気下にて、ＲＦ出力１５Ｗおよび基板温度３００℃の成膜条件で当該Ｐｔ層を形成した。当該Ｐｔ層を形成する前に、Ｔｉ層（厚み２．５ｎｍ）をＳｉ単結晶基板の表面に形成し、Ｓｉ単結晶基板とＰｔ層との間の密着性を向上させた。当該Ｔｉ層は、金属Ｐｔに代えて金属Ｔｉをターゲットとして用いたこと以外は、当該Ｐｔ層の形成方法と同じ方法によりにより形成された。
　次に、Ｐｔ層の表面に、ＲＦマグネトロンスパッタリングにより、（００１）配向を有するＬａＮｉＯ３膜（厚み２００ｎｍ）を形成した。ターゲットとしてストイキオメトリ組成を有するＬａＮｉＯ３を用い、Ａｒと酸素との混合ガス（流量比Ａｒ／Ｏ２が８０／２０）の雰囲気下にて、ＲＦ出力１００Ｗおよび基板温度３００℃の成膜条件下で当該ＬａＮｉＯ３膜１３を形成した。
　次に、ＬａＮｉＯ３膜の表面に、ＲＦマグネトロンスパッタリングにより、（００１）配向を有する（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜（ｘ＝０．３５）（厚み１００ｎｍ）を形成した。上記の組成を有するターゲットを用い、Ａｒと酸素との混合ガス（流量比Ａｒ／Ｏ２が５０／５０）の雰囲気下にて、ＲＦ出力１７０Ｗおよび基板温度６５０℃の成膜条件下で当該（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜（ｘ＝０．３５）１４を形成した。作製した（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜（ｘ＝０．３５）１４の組成は、エネルギー分散型Ｘ線分光法（ＳＥＭ－ＥＤＸ）によって分析された。ＳＥＭ－ＥＤＸを用いた測定では、酸素（Ｏ）のような軽元素の分析精度が劣るため、当該軽元素の正確な定量は困難であった。しかし、作製した（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜（ｘ＝０．３５）１４に含まれるＮａ，Ｂｉ，Ｂａ，およびＴｉの組成は、ターゲットと同一であることが確認された。
　次に、（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜（ｘ＝０．３５）１４の表面に、ＲＦマグネトロンスパッタリングにより、［（Ｂｉ０．５Ｎａ０．５）ＴｉＯ３］０．９５－［ＢａＴｉＯ３］０．０５膜（厚み２．７μｍ）を形成した。当該膜は、（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜１５に対応する。上記の組成を有するターゲットを用い、Ａｒと酸素との混合ガス（流量比Ａｒ／Ｏ２が５０／５０）の雰囲気下にて、ＲＦ出力１７０Ｗおよび基板温度６５０℃の成膜条件下で当該膜１５を形成した。
　形成した［（Ｂｉ０．５Ｎａ０．５）ＴｉＯ３］０．９５－［ＢａＴｉＯ３］０．０５膜（（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜）の結晶構造を、Ｘ線回折によって解析した。Ｘ線回折は、（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜の上からＸ線を入射して行なわれた。
　図１７は、Ｘ線回折の結果、すなわち、Ｘ線回折のプロファイルを示す。以降の比較例においても、同一のＸ線回折が適用された。図１７は、実施例１のＸ線回折の結果だけでなく、実施例２～６および比較例１～６のＸ線解析の結果も示す。
　図１７は、Ｘ線回折プロファイルの結果を示す。Ｓｉ基板およびＰｔ層に由来する反射ピークを除き、（００１）配向を有する（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜に由来する反射ピークのみが観察された。当該（００１）反射ピークの強度は、２３，３１５ｃｐｓであり、非常に強かった。図１７に示されるプロファイルは、実施例で作製された（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜が極めて高い（００１）配向性を有することを意味する。
　続いて、当該プロファイルにおける（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜に由来する（００１）反射ピークの半値幅を、ロッキングカーブ測定により求めた。ロッキングカーブ測定は、測定対象とする反射ピークの回折角２θに検出器（ｄｅｔｅｃｔｏｒ）を固定した状態で、試料へのＸ線の入射角ωをスキャンさせることによって行われた。測定された半値幅は、膜の主面に垂直な方向に対する結晶軸の傾きの程度に対応している。半値幅が小さいほど、結晶性が高い。測定された半値幅は１．４５°であり、非常に小さかった。これは、実施例で作製された（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜が極めて高い結晶性を有することを意味する。以降の比較例においても、同一のロッキングカーブ測定が適用された。
　次に、（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜の表面に、蒸着により、Ａｕ層（厚み１００ｎｍ）を形成した。当該Ａｕ層は、導電膜１７に対応する。このようにして、実施例の圧電体薄膜が作製された。
　図１８は、実施例の圧電体薄膜のＰ－Ｅヒステリシス曲線を示す。
　図１８に示されるように、Ｐｔ層およびＡｕ層を介して圧電体層へ印加する電圧を増加させると、圧電体薄膜が良好な強誘電特性を現すことが確認された。インピーダンスアナライザを用いて１ｋＨｚにおける誘電損失（ｔａｎδ）を測定した。当該圧電体薄膜のｔａｎδは４．０％であった。これは、当該圧電体薄膜のリーク電流が小さいことを意味する。
　圧電体薄膜の圧電性能は、以下のように評価した。圧電体薄膜を幅２ｍｍ（Ａｕ層の幅を含んで）に切り出して、カンチレバー状に加工した。次に、Ｐｔ層とＡｕ層との間に電位差を印加してカンチレバーを変位させて得られた変位量をレーザー変位計により測定した。次に、測定された変位量を圧電定数ｄ３１に変換し、当該圧電定数ｄ３１により圧電性能を評価した。実施例で作製した圧電体薄膜のｄ３１は－８２ｐＣ／Ｎであった。
　（実施例２）
　ｘ＝０．４０である他は、実施例１と同様に実験を行った。
　実施例２による（００１）反射ピークの強度は、１５，２７２ｃｐｓであり、非常に強かった。測定された半値幅は、非常に小さかった。
　（実施例３）
　ｘ＝０．２９である他は、実施例１と同様に実験を行った。
　実施例２による（００１）反射ピークの強度は、９，９５６ｃｐｓであり、非常に強かった。測定された半値幅は、非常に小さかった。
　（実施例４）
　実施例４では、ＭｇＯ（１００）単結晶基板／Ｐｔ層／０．９３（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－０．０７ＢａＴｉＯ３（ｘ＝０．３５０）から構成される界面層／圧電体層／Ａｕ層から構成される積層構造を形成した。その作製手順は以下の通りである。
　スパッタ法によって、（００１）面方位に配向した膜厚２５０ｎｍのＰｔ層を、ＭｇＯ（１００）単結晶基板上に形成した。ターゲットには金属Ｐｔを使用し、Ａｒガス雰囲気にて、ＲＦパワー１５Ｗ、基板温度４００℃の条件の下、成膜を行った。
　その後、スパッタ法によって、（００１）面に配向した１００ｎｍの膜厚を有する０．９３（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－０．０７ＢａＴｉＯ３（ｘ＝０．３５０）からなる界面層を形成した。上記組成のターゲットを使用し、ガスの流量比がＡｒ／Ｏ２＝５０／５０、ＲＦパワー１７０Ｗ、基板温度６５０℃の条件の下、成膜を行った。ＳＥＭ－ＥＤＸによる組成分析の結果、ターゲットと界面層のＮａ，Ｂｉ，Ｂａ，Ｔｉ組成が同一であることを確認した。
　スパッタ法によって、２．７μｍの膜厚を有する０．９３（Ｂｉ０．５Ｎａ０．５）ＴｉＯ３－０．０７ＢａＴｉＯ３薄膜を形成した。上記組成のターゲットを使用し、ガスの流量比がＡｒ／Ｏ２＝５０／５０、ＲＦパワー１７０Ｗ、基板温度６５０℃の条件の下、成膜を行った。ＳＥＭ－ＥＤＸによる組成分析の結果、ターゲットと圧電体層２０のＮａ，Ｂｉ，Ｂａ，Ｔｉ組成が同一であることを確認した。
　得られた（Ｎａ，Ｂｉ）ＴｉＯ３－ＢａＴｉＯ３圧電体層をＸＲＤによって評価した。観測された反射ピークは、（Ｎａ，Ｂｉ）ＴｉＯ３－ＢａＴｉＯ３圧電体層が（００１）面方位へと配向したことによる反射ピークのみであった。その（００１）ピーク強度も１７９，０９７ｃｐｓと非常に強かった。
　（実施例５）
　実施例５では、Ｓｉ（１００）単結晶基板／ＮｉＯ薄膜／Ｐｔ層／０．９３（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－０．０７ＢａＴｉＯ３（ｘ＝０．３５０）から構成される界面層／圧電体層／Ａｕ層から構成される積層構造を形成した。その作製手順は以下の通りである。
　（００１）面方位に配向したＮａＣｌ型構造を有するＮｉＯ薄膜をプラズマＭＯＣＶＤ法にて、Ｓｉ（１００）単結晶基板上に形成した。原料ガスにニッケルアセチルアセトナートを用い、ＲＦパワー１００Ｗ、基板温度４００℃の条件下で膜厚４００ｎｍの薄膜を形成した。
　その後、スパッタ法によって、（００１）面方位に配向した２５０ｎｍの厚みを有するＰｔ層を形成した。ターゲットには金属Ｐｔを使用し、Ａｒガス雰囲気にて、ＲＦパワー１５Ｗ、基板温度４００℃の条件の下、成膜を行った。
　スパッタ法によって、（００１）面に配向した膜厚１００ｎｍの０．９３（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－０．０７ＢａＴｉＯ３（ｘ＝０．３５０）からなる界面層を形成した。上記組成のターゲットを使用し、ガスの流量比がＡｒ／Ｏ２＝５０／５０、ＲＦパワー１７０Ｗ、基板温度６５０℃の条件の下、成膜を行った。ＳＥＭ－ＥＤＸによる組成分析の結果、ターゲットと界面層のＮａ，Ｂｉ，Ｂａ，Ｔｉ組成が同一であることを確認した。
　スパッタ法によって、膜厚２．７μｍの０．９３（Ｂｉ０．５Ｎａ０．５）ＴｉＯ３－０．０７ＢａＴｉＯ３薄膜を形成した。上記組成のターゲットを使用し、ガスの流量比がＡｒ／Ｏ２＝５０／５０、ＲＦパワー１７０Ｗ、基板温度６５０℃の条件の下、成膜を行った。ＳＥＭ－ＥＤＸによる組成分析の結果、ターゲットと圧電体層のＮａ，Ｂｉ，Ｂａ，Ｔｉ組成が同一であることを確認した。
　作製した（Ｎａ，Ｂｉ）ＴｉＯ３－ＢａＴｉＯ３圧電体層について、ＸＲＤによる構造評価を行った。観測された反射ピークは、（Ｎａ，Ｂｉ）ＴｉＯ３－ＢａＴｉＯ３圧電体層が（００１）面方位へと配向したことによる反射ピークのみであり、その（００１）ピーク強度も３０，９２６ｃｐｓと非常に強かった。
　（実施例６）
　実施例６では、Ｓｉ（１００）単結晶基板に代えて、ステンレス製の金属板をもちいたこと以外は、実施例５と同様に実験した。
　観測された反射ピークは、（Ｎａ，Ｂｉ）ＴｉＯ３－ＢａＴｉＯ３圧電体層が（００１）面方位へと配向したことによる反射ピークのみであり、その（００１）ピーク強度も２８，９２３ｃｐｓと非常に強かった。
　（比較例１）
　比較例１では、図１９に示される構造を有する圧電体薄膜を作製した。当該圧電体薄膜は、（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜（０．２９≦ｘ≦０．４）１４を具備しないこと以外は、実施例１で作製した圧電体薄膜と同一の構造を有した。すなわち、当該圧電体薄膜では、基板１１、金属電極膜１２、ＬａＮｉＯ３膜１３、圧電体層である（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜３１、および導電膜１７が、この順に積層されていた。当該圧電体薄膜は、（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜（０．２９≦ｘ≦０．４）１４を形成しなかったこと以外は実施例１と同様の手法により作製した。
　図１７に示されるように、（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜（０．２９≦ｘ≦０．４）を具備しない比較例１においても、（００１）配向を有する（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜に由来する反射ピークが観察された。しかし、（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜における他の結晶配向（１１０）に由来する反射ピークも観察された。上記（００１）反射ピークの強度は、２，６６１ｃｐｓであり、実施例におけるピーク強度（３，６９２ｃｐｓ）に比べて低かった。これは、比較例１の（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜が、実施例１の（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜と比べてより劣った配向性を有することを意味する。
　上記（００１）反射ピークの半値幅は２．８９°であり、実施例１の半値幅よりも大きかった。これは、比較例１の（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜が、実施例１の（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜と比べてより劣った配向性を有することを意味する。
　次に、（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜３１の表面に、蒸着により、Ａｕ層（厚み１００ｎｍ）を形成した。このようにして、比較例１の圧電体薄膜が作製された。
　圧電体薄膜が具備するＰｔ層およびＡｕ層を用いて、当該圧電体薄膜の強誘電特性および圧電性能の評価を試みた。しかし、圧電体薄膜におけるリーク電流が非常に大きかったため、Ｐ－Ｅヒステリシス曲線を正確に測定することが困難であった（図１８参照）。インピーダンスアナライザを用いて、誘電損失を周波数１ｋＨｚで測定した。当該圧電体薄膜のｔａｎδは４０％であった。比較例１の圧電体薄膜は、このような大きなリーク電流を有するため、比較例１の圧電体薄膜が有する正確な圧電定数ｄ３１の値を求めることは困難であった。推定される圧電定数ｄ３１は、およそ－４０ｐＣ／Ｎであった。
　（比較例２）
　比較例２では、ｘ＝０．４２５であること以外は、実施例１と同様に実験した。
　比較例２による（００１）反射ピークの強度は、１，９６４ｃｐｓであり、非常に弱かった。従って、半値幅を測定する意味はなかった。
　（比較例３）
　比較例３では、ｘ＝０．２８０であること以外は、実施例１と同様に実験した。
　比較例３による（００１）反射ピークの強度は、２，６０７ｃｐｓであり、非常に弱かった。従って、半値幅を測定する意味はなかった。
　（比較例４）
　比較例４では、当該圧電体薄膜が（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜（０．２９≦ｘ≦０．４）を具備しないこと以外は、実施例４で作製した圧電体薄膜と同一の構造を有していた。
　比較例４による（００１）反射ピークの強度は、３０，８９３ｃｐｓであった。しかし、観測された反射ピークには、（Ｎａ，Ｂｉ）ＴｉＯ３－ＢａＴｉＯ３圧電体層２０が（００１）面方位へと配向したことによる反射ピークだけでなく、他の複数の反射ピークが含まれていた。
　（比較例５）
　比較例５では、当該圧電体薄膜が（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜（０．２９≦ｘ≦０．４）を具備しないこと以外は、実施例５で作製した圧電体薄膜と同一の構造を有していた。
　比較例５による（００１）反射ピークの強度は、３，４５４ｃｐｓであり、非常に弱かった。さらに、観測された反射ピークには、（Ｎａ，Ｂｉ）ＴｉＯ３－ＢａＴｉＯ３圧電体層２０が（００１）面方位へと配向したことによる反射ピークだけでなく、他の複数の反射ピークが含まれていた。
　（比較例６）
　比較例６では、当該圧電体薄膜が（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜（０．２９≦ｘ≦０．４）を具備しないこと以外は、実施例６で作製した圧電体薄膜と同一の構造を有していた。
　比較例６による（００１）反射ピークの強度は、３，３１８ｃｐｓであり、非常に弱かった。さらに、観測された反射ピークには、（Ｎａ，Ｂｉ）ＴｉＯ３－ＢａＴｉＯ３圧電体層２０が（００１）面方位へと配向したことによる反射ピークだけでなく、他の複数の反射ピークが含まれていた。
　以下の表１は、実施例および比較例の評価結果を要約している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１に示されるように、（００１）配向を有するＰｔまたはＬａＮｉＯ３膜上に形成した（００１）配向を有する（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜（０．２９≦ｘ≦０．４）が、高い（００１）配向性および高い結晶性を有する（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜を得るために有用であった。
　比較例１、４、５、および６は、当該（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜（０．２９≦ｘ≦０．４）が用いられない場合、高い（００１）配向性および高い結晶性を有する（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜が得られないことを示す。
　比較例２は、ｘが０．４を超えてはならないことを意味する。
　比較例３は、ｘが０．２８未満であってはならないことを意味する。
　当該（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜（０．２９≦ｘ≦０．４）を得るために、（００１）配向を有する電極膜が必要とされることを示す。圧電体薄膜のリーク電流を反映する誘電損失の結果に関しても、同様である。
　本発明は、その意図および本質的な特徴から逸脱しない限り、他の実施形態に適用しうる。この明細書に開示されている実施形態は、あらゆる点で説明的なものであってこれに限定されない。本発明の範囲は、上記説明ではなく添付したクレームによって示されており、クレームと均等な意味および範囲にあるすべての変更はそれに含まれる。
　（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３圧電体層が、高い結晶性、高い（００１）配向性、および小さいリーク電流を有するので、本発明の圧電体薄膜は、高い強誘電特性（例えば、低い誘電損失）および高い圧電性能を有する。本発明の圧電体薄膜は、従来の鉛系酸化物強誘電体に代わる圧電体薄膜として有用である。本発明の圧電体薄膜は、焦電センサ、圧電デバイスのような圧電体薄膜が使用されている分野に好適に使用され得る。その一例として、本発明のインクジェットヘッド、角速度センサおよび圧電発電素子が挙げられる。
　本発明のインクジェットヘッドは、ＰＺＴのような鉛を含有する強誘電材料を含まないにも拘わらず、インクの吐出特性に優れる。当該インクジェットヘッドを用いた画像を形成する方法は、優れた画像の精度および表現性を有する。本発明の角速度センサは、ＰＺＴのような鉛を含有する強誘電材料を含まないにも拘わらず、高いセンサ感度を有する。当該角速度センサを用いた角速度を測定する方法は、優れた測定感度を有する。本発明の圧電発電素子は、ＰＺＴのような鉛を含有する強誘電材料を含まないにも拘わらず、優れた発電特性を有する。当該圧電発電素子を用いた本発明の発電方法は、優れた発電効率を有する。本発明に係るインクジェットヘッド、角速度センサおよび圧電発電素子ならびに画像形成方法、角速度の測定方法および発電方法は、様々な分野および用途に幅広く適用できる。
　１ａ～１ｅ　　圧電体薄膜
　１１　　基板
　１２　　金属電極膜
　１３　　電極膜（ＬａＮｉＯ３膜）
　１４　　（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜（０．２９≦ｘ≦０．４）
　１５　　（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜
　１６ａ～１６ｄ　　積層構造
　１７　　導電膜
　１０１　　圧力室開口部
　１０２　　圧力室
　１０２ａ　　区画壁
　１０２ｂ　　区画壁
　１０３　　個別電極層
　１０４　　圧電体薄膜
　１０５　　共通液室
　１０６　　供給口
　１０７　　インク流路
　１０８　　ノズル孔
　１１１　　振動層
　１１２　　共通電極層
　１１３　　中間層
　１１４　　接着剤
　１２０　　下地基板
　１３０　　基板
　２００　　基板
　２００ａ　　固定部
　２００ｂ　　振動部
　２０２　　第１の電極層
　２０５　　第２の電極層
　２０６　　駆動電極
　２０６ａ　　接続端子
　２０７　　検出電極
　２０７ａ　　接続端子
　２０８　　圧電薄膜
　３００　　基板
　３００ａ　　固定部
　３００ｂ　　振動部
　３０１　　第１の電極層
　３０２　　第１の電極層
　３０５　　第２の電極層
　３０６　　錘荷重
　３０８　　圧電薄膜

Claims (63)

  1. 　圧電体薄膜であって、
    　（００１）配向を有する電極膜と、
    　（００１）配向を有する（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜（０．２９≦ｘ≦０．４）と、
    　（Ｎａ，Ｂｉ）ＴｉＯ３－ＢａＴｉＯ３圧電体層と
    を備え、
    　前記電極膜、前記（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜、および（Ｎａ，Ｂｉ）ＴｉＯ３－ＢａＴｉＯ３圧電体層は、この順に積層されている圧電体薄膜。
  2. 　前記電極膜が金属から構成される、請求項１に記載の圧電体薄膜。
  3. 　前記金属が、白金、パラジウム、または金である、請求項２に記載の圧電体薄膜。
  4. 　前記金属が白金である、請求項３に記載の圧電体薄膜。
  5. 　前記電極膜が酸化物導電体から構成される、請求項１に記載の圧電体薄膜。
  6. 　前記酸化物導電体が、酸化ニッケル、酸化ルテニウム、酸化イリジウム、ルテニウム酸ストロンチウム、またはニッケル酸ランタンである、請求項５に記載の圧電体薄膜。
  7. 　前記酸化物導電体がニッケル酸ランタンである、請求項６に記載の圧電体薄膜。
  8. 　Ｐｔ膜をさらに備え、
    　前記電極膜は、前記Ｐｔ膜および前記（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜との間に挟まれている、請求項５に記載の圧電体薄膜。
  9. 　前記酸化物導電体がニッケル酸ランタンである、請求項８に記載の圧電体薄膜。
  10. 　第１の電極および第２の電極に挟まれた圧電体層を有する圧電体薄膜と、
    　前記圧電体薄膜に接合された振動層と、
    　インクを収容する圧力室を有するとともに、前記振動層における前記圧電体薄膜が接合した面とは反対側の面に接合された圧力室部材と、を備え、
    　前記振動層は、圧電効果に基づく前記圧電体薄膜の変形に応じて当該振動層の膜厚方向に変位するように、前記圧電体薄膜に接合され、
    　前記振動層と前記圧力室部材とは、前記振動層の変位に応じて前記圧力室の容積が変化するとともに、前記圧力室の容積の変化に応じて前記圧力室内のインクが吐出されるように、互いに接合されており、
    　前記第１の電極は、（００１）配向を有する電極膜を具備し、
    　前記圧電体層は、（００１）配向を有する（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜から構成されており、
    　前記第１の電極および前記圧電体層の間に、（００１）配向を有する（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜（０．２９≦ｘ≦０．４）が挟まれており、
    　前記電極膜、前記（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜、前記（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜、および前記第２の電極がこの順に積層されている、
    　インクジェットヘッド。
  11. 　前記電極膜が金属から構成される、請求項１０に記載のインクジェットヘッド。
  12. 　前記金属が、白金、パラジウム、または金である、請求項１１に記載のインクジェットヘッド。
  13. 　前記金属が白金である、請求項１２に記載のインクジェットヘッド。
  14. 　前記電極膜が酸化物導電体から構成される、請求項１０に記載のインクジェットヘッド。
  15. 　前記酸化物導電体が、酸化ニッケル、酸化ルテニウム、酸化イリジウム、ルテニウム酸ストロンチウム、またはニッケル酸ランタンである、請求項１４に記載のインクジェットヘッド。
  16. 　前記酸化物導電体がニッケル酸ランタンである、請求項１５に記載のインクジェットヘッド。
  17. 　Ｐｔ膜をさらに備え、
    　前記電極膜は、前記Ｐｔ膜および前記（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜との間に挟まれている、請求項１４に記載のインクジェットヘッド。
  18. 　前記酸化物導電体がニッケル酸ランタンである、請求項１７に記載のインクジェットヘッド。
  19. 　インクジェットヘッドを用いて画像を形成する方法であって、
    　前記インクジェットヘッドを準備する工程、
    　ここで、前記インクジェットヘッドは、
    　第１の電極および第２の電極に挟まれた圧電体層を有する圧電体薄膜と、
    　前記圧電体薄膜に接合された振動層と、
    　インクを収容する圧力室を有するとともに、前記振動層における前記圧電体薄膜が接合した面とは反対側の面に接合された圧力室部材と、を備え、
    　前記振動層は、圧電効果に基づく前記圧電体薄膜の変形に応じて当該振動層の膜厚方向に変位するように、前記圧電体薄膜に接合され、
    　前記振動層と前記圧力室部材とは、前記振動層の変位に応じて前記圧力室の容積が変化するとともに、前記圧力室の容積の変化に応じて前記圧力室内のインクが吐出されるように、互いに接合されており、
    　前記第１の電極は、（００１）配向を有する電極膜を具備し、
    　前記圧電体層は、（００１）配向を有する（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜から構成されており、
    　前記第１の電極および前記圧電体層の間に、（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜（０．２９≦ｘ≦０．４）が挟まれており、
    　前記電極膜、前記（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜、前記（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜、および前記第２の電極がこの順に積層されており、
    　前記第１の電極および第２の電極を介して前記圧電体層に電圧を印加することにより、圧電効果に基づき、前記圧力室の容積が変化するように前記振動層を当該層の膜厚方向に変位させ、当該変位により前記圧力室からインクを吐出させる工程
    を包含する、方法。
  20. 　前記電極膜が金属から構成される、請求項１９に記載の方法。
  21. 　前記金属が、白金、パラジウム、または金である、請求項２０に記載の方法。
  22. 　前記金属が白金である、請求項２１に記載の方法。
  23. 　前記電極膜が酸化物導電体から構成される、請求項１９に記載の方法。
  24. 　前記酸化物導電体が、酸化ニッケル、酸化ルテニウム、酸化イリジウム、ルテニウム酸ストロンチウム、またはニッケル酸ランタンである、請求項２３に記載の方法。
  25. 　前記酸化物導電体がニッケル酸ランタンである、請求項２４に記載の方法。
  26. 　Ｐｔ膜をさらに備え、
    　前記電極膜は、前記Ｐｔ膜および前記（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜との間に挟まれている、請求項２３に記載の方法。
  27. 　前記酸化物導電体がニッケル酸ランタンである、請求項２６に記載の方法。
  28. 　振動部を有する基板と、
    　前記振動部に接合されるとともに、第１の電極および第２の電極に挟まれた圧電体層を有する圧電体薄膜と、を備え、
    　前記第１の電極は、（００１）配向を有する電極膜を具備し、
    　前記圧電体層は、（００１）配向を有する（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜から構成されており、
    　前記第１の電極および前記圧電体層の間に、（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜（０．２９≦ｘ≦０．４）が挟まれており、
    　前記電極膜、前記（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜、前記（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜、および前記第２の電極がこの順に積層されており、
    　前記第１の電極および第２の電極から選ばれる一方の電極が、前記振動部を発振させる駆動電圧を前記圧電体層に印加する駆動電極と、発振中の前記振動部に加わった角速度によって前記振動部に生じた変形を測定するためのセンス電極とを含む電極群により構成されている角速度センサ。
  29. 　前記電極膜が金属から構成される、請求項２８に記載の角速度センサ。
  30. 　前記金属が、白金、パラジウム、または金である、請求項２９に記載の角速度センサ。
  31. 　前記金属が白金である、請求項３０に記載の角速度センサ。
  32. 　前記電極膜が酸化物導電体から構成される、請求項２８に記載の角速度センサ。
  33. 　前記酸化物導電体が、酸化ニッケル、酸化ルテニウム、酸化イリジウム、ルテニウム酸ストロンチウム、またはニッケル酸ランタンである、請求項３２に記載の角速度センサ。
  34. 　前記酸化物導電体がニッケル酸ランタンである、請求項３３に記載の角速度センサ。
  35. 　Ｐｔ膜をさらに備え、
    　前記電極膜は、前記Ｐｔ膜および前記（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜との間に挟まれている、請求項３２に記載の角速度センサ。
  36. 　前記酸化物導電体がニッケル酸ランタンである、請求項３５に記載の角速度センサ。
  37. 　角速度センサを用いて角速度を測定する方法であって、
    　前記角速度センサを準備する工程、
    　ここで、前記角速度センサは、
    　振動部を有する基板と、
    　前記振動部に接合されるとともに、第１の電極および第２の電極に挟まれた圧電体層を有する圧電体薄膜と、を備え、
    　前記第１の電極は、（００１）配向を有する電極膜を具備し、
    　前記圧電体層は、（００１）配向を有する（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜から構成されており、
    　前記第１の電極および前記圧電体層の間に、（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜（０．２９≦ｘ≦０．４）が挟まれており、
    　前記電極膜、前記（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜、前記（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜、および前記第２の電極がこの順に積層されており、
    　前記第１および第２の電極から選ばれる一方の電極が、駆動電極とセンス電極とを含む電極群により構成されており、
    　駆動電圧を、前記第１および第２の電極から選ばれる他方の電極と前記駆動電極とを介して前記圧電体層に印加することにより、前記振動部を発振させる工程、および
    　発振中の前記振動部に加わった角速度によって前記振動部に生じた変形を、前記他方の電極と前記センス電極とを介して測定することで前記加わった角速度の値を得る工程、
    を包含する、方法。
  38. 　前記電極膜が金属から構成される、請求項３７に記載の方法。
  39. 　前記金属が、白金、パラジウム、または金である、請求項３８に記載の方法。
  40. 　前記金属が白金である、請求項３９に記載の方法。
  41. 　前記電極膜が酸化物導電体から構成される、請求項３７に記載の方法。
  42. 　前記酸化物導電体が、酸化ニッケル、酸化ルテニウム、酸化イリジウム、ルテニウム酸ストロンチウム、またはニッケル酸ランタンである、請求項４１に記載の方法。
  43. 　前記酸化物導電体がニッケル酸ランタンである、請求項４２に記載の方法。
  44. 　Ｐｔ膜をさらに備え、
    　前記電極膜は、前記Ｐｔ膜および前記（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜との間に挟まれている、請求項４１に記載の方法。
  45. 　前記酸化物導電体がニッケル酸ランタンである、請求項４４に記載の方法。
  46. 　振動部を有する基板と、
    　前記振動部に接合されるとともに、第１の電極および第２の電極に挟まれた圧電体層を有する圧電体薄膜と、を備え、
    　前記第１の電極は、（００１）配向を有する電極膜を具備し、
    　前記圧電体層は、（００１）配向を有する（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜から構成されており、
    　前記第１の電極および前記圧電体層の間に、（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜（０．２９≦ｘ≦０．４）が挟まれており、
    　前記電極膜、前記（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜、前記（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜、および前記第２の電極がこの順に積層されている、
    　圧電発電素子。
  47. 　前記電極膜が金属から構成される、請求項４６に記載の圧電発電素子。
  48. 　前記金属が、白金、パラジウム、または金である、請求項４７に記載の圧電発電素子。
  49. 　前記金属が白金である、請求項４８に記載の圧電発電素子。
  50. 　前記電極膜が酸化物導電体から構成される、請求項４６に記載の圧電発電素子。
  51. 　前記酸化物導電体が、酸化ニッケル、酸化ルテニウム、酸化イリジウム、ルテニウム酸ストロンチウム、またはニッケル酸ランタンである、請求項５０に記載の圧電発電素子。
  52. 　前記酸化物導電体がニッケル酸ランタンである、請求項５１に記載の圧電発電素子。
  53. 　Ｐｔ膜をさらに備え、
    　前記電極膜は、前記Ｐｔ膜および前記（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜との間に挟まれている、請求項５０に記載の圧電発電素子。
  54. 　前記酸化物導電体がニッケル酸ランタンである、請求項５３に記載の圧電発電素子。
  55. 　圧電発電素子を用いた発電方法であって、
    　前記圧電発電素子を準備する工程、
    　ここで、前記圧電発電素子は、
    　振動部を有する基板と、
    　前記振動部に接合されるとともに、第１の電極および第２の電極に挟まれた圧電体層を有する圧電体薄膜と、を備え、
    　前記第１の電極は、（００１）配向を有する電極膜を具備し、
    　前記圧電体層は、（００１）配向を有する（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜から構成されており、
    　前記第１の電極および前記圧電体層の間に、（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜（０．２９≦ｘ≦０．４）が挟まれており、
    　前記電極膜、前記（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜、前記（Ｂｉ，Ｎａ，Ｂａ）ＴｉＯ３膜、および前記第２の電極がこの順に積層されており、
    　前記振動部に振動を与えることにより、前記第１および第２の電極を介して電力を得る工程を包含する、方法。
  56. 　前記電極膜が金属から構成される、請求項５５に記載の方法。
  57. 　前記金属が、白金、パラジウム、または金である、請求項５６に記載の方法。
  58. 　前記金属が白金である、請求項５７に記載の方法。
  59. 　前記電極膜が酸化物導電体から構成される、請求項５５に記載の方法。
  60. 　前記酸化物導電体が、酸化ニッケル、酸化ルテニウム、酸化イリジウム、ルテニウム酸ストロンチウム、またはニッケル酸ランタンである、請求項５９に記載の方法。
  61. 　前記酸化物導電体がニッケル酸ランタンである、請求項６０に記載の方法。
  62. 　Ｐｔ膜をさらに備え、
    　前記電極膜は、前記Ｐｔ膜および前記（ＮａｘＢｉ０．５）ＴｉＯ０．５ｘ＋２．７５－ＢａＴｉＯ３膜との間に挟まれている、請求項５９に記載の方法。
  63. 　前記酸化物導電体がニッケル酸ランタンである、請求項６２に記載の方法。
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JP2011528114A JP4835813B1 (ja) 2010-04-15 2011-04-07 圧電体薄膜、インクジェットヘッド、インクジェットヘッドを用いて画像を形成する方法、角速度センサ、角速度センサを用いて角速度を測定する方法、圧電発電素子ならびに圧電発電素子を用いた発電方法
US13/280,000 US8562113B2 (en) 2010-04-15 2011-10-24 Piezoelectric thin film, ink jet head, method of forming image by the ink jet head, angular velocity sensor, method of measuring angular velocity by the angular velocity sensor, piezoelectric generating element, and method of generating electric power using the piezoelectric generating element

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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130120505A1 (en) * 2011-11-10 2013-05-16 Xerox Corporation Bonded silicon structure for high density print head
WO2013132791A1 (ja) * 2012-03-06 2013-09-12 パナソニック株式会社 圧電体膜、インクジェットヘッド、インクジェットヘッドを用いて画像を形成する方法、角速度センサ、角速度センサを用いて角速度を測定する方法、圧電発電素子ならびに圧電発電素子を用いた発電方法
US8591009B2 (en) 2011-04-14 2013-11-26 Panasonic Corporation Piezoelectric film, ink jet head, angular velocity sensor and piezoelectric generating element
CN104094429A (zh) * 2012-01-31 2014-10-08 松下电器产业株式会社 压电致动器器件和其制造方法
JP2014208495A (ja) * 2014-08-11 2014-11-06 東芝テック株式会社 インクジェットヘッドおよびその製造方法
JP2015179804A (ja) * 2014-02-26 2015-10-08 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 圧電体膜ならびにその用途
US9482688B2 (en) 2014-02-26 2016-11-01 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. NBT-BT crystal piezoelectric film and piezoelectric stacking structure comprising the same
CN104094429B (zh) * 2012-01-31 2016-11-30 松下知识产权经营株式会社 压电致动器器件和其制造方法
US9738070B1 (en) 2015-09-11 2017-08-22 Xerox Corporation Integrated piezo printhead
US11018291B2 (en) 2016-12-26 2021-05-25 Seiko Epson Corporation Ultrasonic device and ultrasonic apparatus

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011158492A1 (ja) * 2010-06-16 2011-12-22 パナソニック株式会社 圧電体膜、インクジェットヘッド、インクジェットヘッドを用いて画像を形成する方法、角速度センサ、角速度センサを用いて角速度を測定する方法、圧電発電素子ならびに圧電発電素子を用いた発電方法
WO2013018155A1 (ja) 2011-07-29 2013-02-07 株式会社ユーテック 強誘電体膜およびその製造方法
US8994251B2 (en) * 2012-08-03 2015-03-31 Tdk Corporation Piezoelectric device having first and second non-metal electroconductive intermediate films
EP2749550B1 (en) * 2012-12-28 2017-05-17 Canon Kabushiki Kaisha Piezoelectric material, piezoelectric element, and electronic apparatus
JP6123992B2 (ja) * 2013-03-05 2017-05-10 セイコーエプソン株式会社 液体噴射ヘッド、液体噴射装置、圧電素子及びその製造方法
EP2824091B1 (en) 2013-07-12 2020-02-19 Canon Kabushiki Kaisha Piezoelectric material, piezoelectric element, and electronic equipment
JP6362087B2 (ja) 2013-07-12 2018-07-25 キヤノン株式会社 圧電材料、圧電素子、および電子機器
JP6381294B2 (ja) 2013-07-12 2018-08-29 キヤノン株式会社 圧電材料、圧電素子、および電子機器
TWI550923B (zh) * 2014-05-30 2016-09-21 佳能股份有限公司 壓電材料、壓電元件、壓電元件的製造方法和電子器件
EP2953177B1 (en) 2014-05-30 2017-01-25 Canon Kabushiki Kaisha Piezoelectric material, piezoelectric element, and electronic device
TWI601581B (zh) 2014-05-30 2017-10-11 佳能股份有限公司 壓電材料、壓電元件、壓電元件製造方法和電子設備
CN104609856B (zh) * 2015-01-30 2017-01-04 同济大学 高度择优取向钛酸铋钠-钛酸钡无铅压电薄膜的制备方法
CN109567984B (zh) * 2018-10-31 2020-10-23 肇庆市华师大光电产业研究院 一种电子皮肤及其制备方法和应用

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62202576A (ja) * 1985-04-01 1987-09-07 シヤンハイ　インステイテユ−ト　オブ　セラミクス　アカデミア　シニカ 圧電体セラミクス及びその製法
JPH1160333A (ja) * 1997-08-21 1999-03-02 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 圧電セラミックス
JPH11180769A (ja) * 1997-12-19 1999-07-06 Nissan Motor Co Ltd 圧電セラミックス材料およびその製造方法
JP2001261435A (ja) * 2000-03-17 2001-09-26 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 圧電セラミックス及びその製造方法
JP2007266346A (ja) * 2006-03-29 2007-10-11 Seiko Epson Corp 圧電薄膜、圧電素子、液滴噴射ヘッド、液滴噴射装置および液滴噴射ヘッドの製造方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100411214C (zh) * 2003-12-16 2008-08-13 松下电器产业株式会社 压电体薄膜装置和压电体薄膜装置的驱动方法
JP2007019302A (ja) 2005-07-08 2007-01-25 Hitachi Cable Ltd 圧電薄膜素子及びそれを用いたアクチュエータ並びにセンサ
JP4775772B2 (ja) * 2008-04-01 2011-09-21 セイコーエプソン株式会社 圧電材料および圧電素子
WO2010047049A1 (ja) * 2008-10-24 2010-04-29 パナソニック株式会社 圧電体薄膜とその製造方法、角速度センサ、角速度センサによる角速度の測定方法、圧電発電素子ならびに圧電発電素子を用いた発電方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62202576A (ja) * 1985-04-01 1987-09-07 シヤンハイ　インステイテユ−ト　オブ　セラミクス　アカデミア　シニカ 圧電体セラミクス及びその製法
JPH1160333A (ja) * 1997-08-21 1999-03-02 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 圧電セラミックス
JPH11180769A (ja) * 1997-12-19 1999-07-06 Nissan Motor Co Ltd 圧電セラミックス材料およびその製造方法
JP2001261435A (ja) * 2000-03-17 2001-09-26 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 圧電セラミックス及びその製造方法
JP2007266346A (ja) * 2006-03-29 2007-10-11 Seiko Epson Corp 圧電薄膜、圧電素子、液滴噴射ヘッド、液滴噴射装置および液滴噴射ヘッドの製造方法

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8591009B2 (en) 2011-04-14 2013-11-26 Panasonic Corporation Piezoelectric film, ink jet head, angular velocity sensor and piezoelectric generating element
US20130120505A1 (en) * 2011-11-10 2013-05-16 Xerox Corporation Bonded silicon structure for high density print head
US8727508B2 (en) * 2011-11-10 2014-05-20 Xerox Corporation Bonded silicon structure for high density print head
US9287488B2 (en) 2012-01-31 2016-03-15 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Piezoelectric actuator device and method for manufacturing same
CN104094429A (zh) * 2012-01-31 2014-10-08 松下电器产业株式会社 压电致动器器件和其制造方法
CN104094429B (zh) * 2012-01-31 2016-11-30 松下知识产权经营株式会社 压电致动器器件和其制造方法
JP5344110B1 (ja) * 2012-03-06 2013-11-20 パナソニック株式会社 圧電体膜、インクジェットヘッド、インクジェットヘッドを用いて画像を形成する方法、角速度センサ、角速度センサを用いて角速度を測定する方法、圧電発電素子ならびに圧電発電素子を用いた発電方法
US8998390B2 (en) 2012-03-06 2015-04-07 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Piezoelectric film, ink jet head, method of forming image by the ink jet head, angular velocity sensor, method of measuring angular velocity by the angular velocity sensor, piezoelectric generating element, and method of generating electric power using the piezoelectric generating element
WO2013132791A1 (ja) * 2012-03-06 2013-09-12 パナソニック株式会社 圧電体膜、インクジェットヘッド、インクジェットヘッドを用いて画像を形成する方法、角速度センサ、角速度センサを用いて角速度を測定する方法、圧電発電素子ならびに圧電発電素子を用いた発電方法
JP2015179804A (ja) * 2014-02-26 2015-10-08 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 圧電体膜ならびにその用途
US9482688B2 (en) 2014-02-26 2016-11-01 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. NBT-BT crystal piezoelectric film and piezoelectric stacking structure comprising the same
JP2014208495A (ja) * 2014-08-11 2014-11-06 東芝テック株式会社 インクジェットヘッドおよびその製造方法
US9738070B1 (en) 2015-09-11 2017-08-22 Xerox Corporation Integrated piezo printhead
US11018291B2 (en) 2016-12-26 2021-05-25 Seiko Epson Corporation Ultrasonic device and ultrasonic apparatus

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JP4835813B1 (ja) 2011-12-14
US20120038714A1 (en) 2012-02-16
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