压电元件、压电元件应用器件以及压电元件的制造方法技术

本发明专利技术的目的在于提供一种对于施加电压的位移的线性优良的压电元件、压电元件应用器件以及压电元件的制造方法。上述压电元件是具备形成在基板(10)上的第一电极(60)、形成在上述第一电极(60)上且包括由下述式(1)表示的ABO3型钙钛矿结构的复合氧化物的压电体层(70)、以及形成在上述压电体层(70)上的第二电极80的压电元件，上述压电体层由向(100)面优先取向的多晶构成，具有50nm以上2000nm以下的厚度，并且来源于上述压电体层的(100)面的X射线的衍射峰位置(2θ)为22.51°以上22.95°以下，(KX，Na1‑X)NbO3…(1)。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及压电元件、压电元件应用器件以及压电元件的制造方法。
技术介绍
压电元件一般具有具有机电转换特性的压电体层、和夹持压电体层的两个电极。近年，将这样的压电元件作为驱动源使用的器件(压电元件应用器件)的开发盛行。作为压电元件应用器件，有以喷墨式记录头为代表的液体喷射头、以压电MEMS元件为代表的MEMS元件、以超声波传感器等为代表的超声波测定装置，还有压电致动器装置等。作为压电元件的压电体层的材料(压电材料)之一，提出有铌酸钾钠(KNN；(K，Na)NbO3)(例如参照专利文献1以及2)。在专利文献1中公开有如下的压电体，即，该压电体是由将(NaxKyLiz)NbO3作为主相的晶体构成的压电膜，并且该压电膜是沿上述基板的表面的法线方向向〈001〉轴、〈110〉轴的任一方或双方的晶体轴优先取向的多晶膜，并且向各晶体轴取向的晶体的晶体轴在上述基板的面内方向也朝向相同方向形成。另外，在专利文献2中公开有如下的压电膜元件，该压电膜元件的压电膜的向(001)面方位的取向率为80％以上，并且X射线衍射图案(2θ/θ)中的基于上述压电膜的(001)面的衍射峰的2θ的角度处于22.1°≤2θ≤22.5°的范围。专利文献1：日本特开2008-305916号公报专利文献2：日本特开2009-200468号公报然而，专利文献1的压电膜是单晶体，晶体方位在面内方向在特定方向一致。由于这样的晶体容易产生劈开破坏，所以不被适用于使用机械变形的致动器用途。另外，在专利文献2中，以残留应力为0或几乎不存在的状态定义KNN的(001)面的衍射峰，优选2θ的角度在22.1°≤2θ≤22.5°的范围。然而，相边界(MPB)附近的KNN的晶体系是单斜晶系，由于单斜晶系的极化轴分布于c轴或者从c轴倾斜的方向，所以在施加了电场时出现与极化旋转的举动对应的位移。这是非线性的动作，并且成为因极化的钉扎而无法再利用的位移。因此，例如在作为致动器使用的情况下，产生位移的耐久恶化较大这样的问题。另外，在作为传感器使用的情况下，由于位移的驱动电压依存性包括非线性部分，从而产生使驱动控制变得困难的问题。
技术实现思路
本专利技术鉴于这样的情况而提出的，目的在于提供一种对于施加电压的位移的线性良好的压电元件、压电元件应用器件以及压电元件的制造方法。解决上述课题的本专利技术的方式在于一种压电元件，其特征在于，是具备形成在基板上的第一电极、形成在上述第一电极上且包括由下述式(1)表示的ABO3型钙钛矿结构的复合氧化物的压电体层、以及形成在上述压电体层上的第二电极的压电元件，上述压电体层由向(100)面优先取向的多晶构成，具有50nm以上2000nm以下的厚度，并且来源于上述压电体层的(100)面的X射线的衍射峰位置(2θ)为22.51°以上22.95°以下。应予说明，在本说明书中，在观测X射线衍射峰时使用的线源是CuKα(波长λ＝1.54A)。(KX，Na1-X)NbO3…(1)在所涉及的方式中，KNN的(001)面的衍射峰2θ比残留应力为0的情况高，为22.51°以上22.95°以下，所以成为对于施加电压的位移的线性优良的压电元件。在此，优选在式(1)中，x比0大且为0.91以下。据此，对于施加电压的位移的线性更加优良。另外，优选上述压电体层被赋予晶格在膜厚方向上收缩的拉伸应力。据此，由于压电体层被赋予拉伸应力，所以(100)面的衍射峰2θ更加可靠地进入规定范围。另外，优选上述压电体层通过湿式法制成。据此，能够比较容易地制造具有内部应力的压电体层，(100)面的衍射峰2θ更加可靠地进入规定范围。解决上述课题的本专利技术的其它方式在于一种压电元件应用器件，该压电元件应用器件的特征在于，具备上述任一项所述的压电元件。根据所涉及的方式，KNN的(100)面的衍射峰2θ比残留应力为0的情况高，为22.51°以上22.95°以下，所以能够提供具备对于施加电压的位移的线性优良的压电元件的压电元件应用器件。解决上述课题的本专利技术的其它方式在于一种压电元件的制造方法，该压电元件的制造方法的特征在于，是具备形成在基板上的第一电极、形成在上述第一电极上且包括以下述式(1)表示的ABO3型钙钛矿结构的复合氧化物的压电体层、以及形成在上述压电体层上的第二电极的压电元件的制造方法，对如下的压电体层进行成膜作为上述压电体层，即上述压电体层由向(100)面优先取向的多晶构成，具有50nm以上2000nm以下的厚度，并且来源于(100)面的X射线的衍射峰位置(2θ)为22.51°以上22.95°以下。(KX，Na1-X)NbO3…(1)根据所涉及的方式，KNN的(100)面的衍射峰2θ比残留应力为0的情况高，为22.51°以上22.95°以下的压电体层，所以能够制造对于施加电压的位移的线性优良的压电元件。附图说明图1是表示记录装置的概略结构的图。图2是表示记录头的概略结构的分解立体图。图3是记录头的概略结构的俯视图以及剖视图。图4是说明记录头的制造例的图。图5是说明记录头的制造例的图。图6是表示实施例1、3、以及4的X射线衍射图案的图。图7是表示实施例2的X射线衍射图案的图。图8是表示实施例1～4的X射线衍射图案的位置(2θ)与x的关系的图。图9是表示比较例的X射线衍射图案的图。图10是表示实施例6以及7的施加电压与位移量的关系的图。具体实施方式以下，参照附图对本专利技术的实施方式进行说明。以下的说明表示本专利技术的一方式，能够在本专利技术的范围内任意地变更。在各图中标注相同的符号的部分表示同一构件，适当地省略说明。另外，在图2～5中，X、Y、Z表示相互正交的三个空间轴。在本说明书中，将沿这些轴的方向分别作为X方向、Y方向、以及Z方向进行说明。Z方向表示板、层、以及膜的厚度方向或者层叠方向。X方向以及Y方向表示板、层、以及膜的面内方向。(实施方式1)图1示出作为液体喷射装置的一个例子的喷墨式记录装置(记录装置)的概略结构。在喷墨式记录装置I中，喷墨式记录头单元(头单元II)以可拆装的方式设置于筒2A以及2B。筒2A以及2B构成油墨供给机构。头单元II具有多个喷墨式记录头(记录头)，被搭载于滑架3。滑架3被以在轴向任意移动的方式设置在安装于装置主体4的滑架轴5。该头单元II、滑架3例如分别构成为能够喷出黑色油墨组成物以及彩色油墨组成物。驱动马达6的驱动力经由未图示的多个齿轮以及同步带7被传递至滑架3。由此，滑架3沿滑架轴5移动。另一方面，在装置主体4设置有作为输送机构的输送辊8。通过输送辊8输送纸等作为记录介质的记录薄片S。应予说明，输送机构不局限于输送辊，也可以是带、鼓等。在上述的喷墨式记录头，作为压电致动器装置使用压电元件。通过使用后面详细叙述的压电元件，能够避免喷墨式记录装置I的各种特性(耐老化性、油墨喷射特性等)的降低。接下来，对喷墨式记录头进行说明。图2是表示喷墨式记录头的概略结构的分解立体图。图3(a)是表示喷墨式记录头的概略结构的俯视图(从压电元件侧观察流路形成基板的俯视图)，图3(b)是沿图3(a)的A-A′线的剖视图。在流路形成基板10形成有多个隔壁11。通过隔壁11划分出多个压力产生室12。即，在流路形成基板10，沿X方向(并设喷出相同颜色的油墨的喷嘴开口21的方向)并设有压力产生室本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压电元件，其特征在于，具备：第一电极，其形成在基板上；压电体层，其形成在上述第一电极上，该压电体层包括由下述式(1)表示的ABO3型钙钛矿结构的复合氧化物；以及第二电极，其形成在上述压电体层上，上述压电体层由向(100)面优先取向的多晶构成，具有50nm以上2000nm以下的厚度，并且来源于上述压电体层的(100)面的X射线的衍射峰位置(2θ)为22.51°以上22.95°以下，(KX，Na1‑X)NbO3…(1)。

【技术特征摘要】
2015.03.20 JP 2015-0586901.一种压电元件，其特征在于，具备：第一电极，其形成在基板上；压电体层，其形成在上述第一电极上，该压电体层包括由下述式(1)表示的ABO3型钙钛矿结构的复合氧化物；以及第二电极，其形成在上述压电体层上，上述压电体层由向(100)面优先取向的多晶构成，具有50nm以上2000nm以下的厚度，并且来源于上述压电体层的(100)面的X射线的衍射峰位置(2θ)为22.51°以上22.95°以下，(KX，Na1-X)NbO3…(1)。2.根据权利要求1所述的压电元件，其特征在于，在式(1)中，x比0大且为0.91以下。3.根据权利要求1或者2所述的压电元件，其特征在于，上述压电体层...

【专利技术属性】
技术研发人员：角浩二，古林智一，北田和也，
申请(专利权)人：精工爱普生株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP