压电体膜及其用途制造技术

提供一种具有更高的退极化温度Td的压电体膜。本发明专利技术的压电体膜具备：仅具有(001)取向的(Nax1，Biy1)TiO0.5x1+1.5y1+2﹣BaTiO3层(14)；和仅具有(001)取向的(Nax2，Biy2)TiO0.5x2+1.5y2+2﹣BaTiO3层(15)，其中，0.28≤x1≤0.43、0.49≤y1≤0.60、0.30≤x2≤0.46、0.51≤y2≤0.63。(Nax1，Biy1)TiO0.5x1+1.5y1+2﹣BaTiO3层(14)含有镍，并且具有0.02以上的Ni/Ti摩尔比。

【技术实现步骤摘要】
压电体膜及其用途
本专利技术涉及压电体膜及其用途。
技术介绍
钙钛矿型复合氧化物[(Na，Bi)1-xBax]TiO3(以下称为「NBT﹣BT」)，作为无铅(lead﹣free)铁电材料，现在正在研究开发。专利文献1公开了具有高的退极化温度Td的NBT﹣BT膜。具体而言，专利文献1公开了：通过在摄氏650度的温度下的RF磁控溅射而形成于NaxLa1-x+yNi1-yO3-x层上的(1-α)(Na，Bi，Ba)TiO3﹣αBiQO3层(Q＝Fe、Co、Zn0.5Ti0.5、或Mg0.5Ti0.5)具有大约摄氏180度～摄氏250度的退极化温度Td。(1-α)(Na，Bi，Ba)TiO3﹣αBiQO3层仅具有(001)取向。NaxLa1-x+yNi1-yO3-x层通过在摄氏300度的温度下的RF磁控溅射而形成于具有(111)取向的Pt膜上。非专利文献1公开了测定退极化温度Td的方法。在先技术文献专利文献1：国际公开第2013/114794号专利文献2：国际公开第2010/047049号专利文献3：美国专利第7870787号说明书专利文献4：中国专利申请公开第101981718号说明书非专利文献1：JournaloftheAmericanCeramicSociety93[4](2010)1108-1113
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种具有更高的退极化温度Td的压电体膜及其用途。本专利技术的压电体膜，具备以下的层：仅具有(001)取向的(Nax1，Biy1)TiO0.5x1+1.5y1+2﹣BaTiO3层；和仅具有(001)取向的(Nax2，Biy2)TiO0.5x2+1.5y2+2﹣BaTiO3层，其中，上述(Nax2，Biy2)TiO0.5x2+1.5y2+2﹣BaTiO3层形成于上述(Nax1，Biy1)TiO0.5x1+1.5y1+2﹣BaTiO3层上，上述(Nax1，Biy1)TiO0.5x1+1.5y1+2﹣BaTiO3层含有镍，上述(Nax1，Biy1)TiO0.5x1+1.5y1+2﹣BaTiO3层具有0.02以上的Ni/Ti摩尔比，并且，满足以下的全部4个数式(I)～(IV)：0.28≤x1≤0.43(I)；0.49≤y1≤0.60(II)；0.30≤x2≤0.46(III)；和0.51≤y2≤0.63(IV)。本专利技术的宗旨包含具备该压电体膜的喷墨头、角速度传感器、以及压电发电元件。本专利技术的宗旨还包含使用该喷墨头形成图像的方法、使用该角速度传感器测定角速度的方法、以及使用该压电发电元件发电的方法。本专利技术提供一种具有更高的退极化温度Td的压电体膜及其用途。附图说明图1A表示本实施方式的压电体膜的截面图。图1B表示本实施方式的优选的压电体膜的截面图。图2是表示实施例1中的界面层14的X射线衍射谱图的结果的图。图3是表示实施例1中的压电体层15的X射线衍射谱图的结果的图。图4A是表示一般的压电体材料的电场﹣位移量特性的图。图4B表示图4A的局部放大图。图5示意性地表示本专利技术的喷墨头的一例，部分地表示该喷墨头的截面立体图。图6是示意性地表示图5所示的喷墨头中的、包含压力室部件和促动器部的主要部分，并部分地表示该主要部分的截面的分解立体图。图7是示意性地表示图5所示的喷墨头中的、包含压力室部件和促动器部的主要部分的一例的截面图。图8是示意性地表示本专利技术的角速度传感器的一例的立体图。图9是表示图8所示的角速度传感器的截面E1的截面图。图10是示意性地表示本专利技术的压电发电元件的一例的立体图。图11表示图10所示的压电发电元件的截面图。附图标记说明11基板12金属电极层13LaNiO3层(第1电极)14(Nax1，Biy1)TiO0.5x1+1.5y1+2﹣BaTiO3界面层15(Nax2，Biy2)TiO0.5x2+1.5y2+2﹣BaTiO3压电体层17导电层(第2电极)具体实施方式以下，对本专利技术的实施方式一边参照附图一边进行说明。(术语的定义)本说明书中所使用的术语如下定义。术语「线性」意味着施加电场与位移量之间的线性。优选线性高。「线性高」意味着位移量与施加电场成比例。术语「施加电场」意味着施加于压电体层的电场。术语「位移量」意味着通过施加电场而产生的压电体层的位移量。以下说明位移量与施加电场之间的关系。为了能够测定准确的角速度的角速度传感器、能够喷出准确量的墨的喷墨头、以及能够通过正压电效应来发电的压电发电元件，需要位移量与电场成比例。即需要位移量b和电场a满足以下的等式1。b＝c1a···等式1(c1为常数)本说明书中所使用的术语「比例」意味着a和b的值满足上述等式1。即术语「比例」意味着一次函数。术语「比例」不包含二次函数。图4A表示一般的压电体材料的电场﹣位移量特性的图。图4B表示图5A的局部放大图。如图4B所示，在点A处的切线的斜率，与在点B处的切线的斜率实质上相同。「实质上相同」意味着由在点A处的切线的斜率/在点B处的切线的斜率表示的比率为0.8以上且1.2以下。这意味着位移量b与电场a成比例。点A和点B的施加电场例如分别为0.3V/μm和1.8V/μm。位移量b与电场a具有非一次函数的关系的情况下，难以测定准确的角速度、喷出准确量的墨、以及通过正压电效应来发电。对于能够测定准确的角速度的角速度传感器、能够喷出准确量的墨的喷墨头、以及能够通过正压电效应来发电的压电发电元件而言，不希望位移量b与电场a之间为非一次函数的关系。术语「退极化温度Td」意味着压电体层中所包含的极化通过加热压电体层而完全消失时的温度。即压电体层在比退极化温度Td高的温度下完全失去极化。不具有极化的压电体层，不作为压电体层发挥作用。从回流焊的观点出发，退极化温度Td优选为摄氏180度以上，更优选为摄氏300度以上，进一步更优选为摄氏370度以上。(压电体膜)图1A表示本实施方式的压电体膜的截面图。如图1A所示，本实施方式的压电体膜1a具备(Nax1，Biy1)TiO0.5x1+1.5y1+2﹣BaTiO3层14和(Nax2，Biy2)TiO0.5x2+1.5y2+2﹣BaTiO3层15。为了简洁描述，以下，(Nax1，Biy1)TiO0.5x1+1.5y1+2﹣BaTiO3层14称为「界面层」。(Nax2，Biy2)TiO0.5x2+1.5y2+2﹣BaTiO3层15称为「压电体层」。因此，本实施方式的压电体膜具备界面层14和压电体层15。图1B表示本实施方式的优选的压电体膜的截面图。如图1B所示，本实施方式的压电体膜1a具备基板11、金属电极层12、LaNiO3层13、界面层14、压电体层15、以及导电层17。压电体层15形成于界面层14上。优选压电体层15与界面层14上接触。换言之，优选压电体层15与界面层14上物理性地接触。压电体层15仅具有(001)取向。换言之，压电体层15实质上不具有如(100)取向、(010)取向、(110)取向、或(111)取向那样的、(001)取向以外的取向。这样，压电体层15具有较强的(001)取向。界面层14也仅具有(001)取向。优选界面层14形成于LaNiO3层13上。其理由在本实施方式的压电体膜的制法的记述中进行说明。界面层14含有Ni，使得具有0.02以上的Ni本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压电体膜，具备以下的层：仅具有(001)取向的(Nax1，Biy1)TiO0.5x1+1.5y1+2﹣BaTiO3层；和仅具有(001)取向的(Nax2，Biy2)TiO0.5x2+1.5y2+2﹣BaTiO3层，其中，所述(Nax2，Biy2)TiO0.5x2+1.5y2+2﹣BaTiO3层形成于所述(Nax1，Biy1)TiO0.5x1+1.5y1+2﹣BaTiO3层上，所述(Nax1，Biy1)TiO0.5x1+1.5y1+2﹣BaTiO3层含有镍，所述(Nax1，Biy1)TiO0.5x1+1.5y1+2﹣BaTiO3层具有0.02以上的Ni/Ti摩尔比，并且，满足以下的全部4个数式(I)～(IV)：0.28≤x1≤0.43    (I)；0.49≤y1≤0.60    (II)；0.30≤x2≤0.46    (III)；0.51≤y2≤0.63    (IV)。

【技术特征摘要】
2014.02.26 JP 2014-0349951.一种压电体膜，具备以下的层：仅具有(001)取向的(Nax1，Biy1)TiO0.5x1+1.5y1+2﹣BaTiO3层；和仅具有(001)取向的(Nax2，Biy2)TiO0.5x2+1.5y2+2﹣BaTiO3层，其中，所述(Nax2，Biy2)TiO0.5x2+1.5y2+2﹣BaTiO3层形成于所述(Nax1，Biy1)TiO0.5x1+1.5y1+2﹣BaTiO3层上，所述(Nax1，Biy1)TiO0.5x1+1.5y1+2﹣BaTiO3层含有镍，所述(Nax1，Biy1)TiO0.5x1+1.5y1+2﹣BaTiO3层具有0.02以上的Ni/Ti摩尔比，并且，满足以下的全部4个数式(I)～(IV)：0.28≤x1≤0.43(I)；0.49≤y1≤0.60(II)；0.30≤x2≤0.46(III)；0.51≤y2≤0.63(IV)。2.根据权利要求1所述的压电体膜，所述(Nax2，Biy2)TiO0.5x2+1.5y2+2﹣BaTiO3层与所述(Nax1，Biy1)TiO0.5x1+1.5y1+2﹣BaTiO3层上接触。3.根据权利要求1所述的压电体膜，所述(Nax2，Biy2)TiO0.5x2+1.5y2+2﹣BaTiO3层具有摄氏300度以上的退极化温度Td。4.根据权利要求1所述的压电体膜，所述(Nax2，Biy2)TiO0.5x2+1.5y2+2﹣BaTiO3层具有摄氏420度以下的退极化温度Td。5.根据权利要求1所述的压电体膜，所述Ni/Ti摩尔比为0.05以下，并且，进一步满足以下的全部2个数式(V)～(VI)：1.05≤x2/x1(V)；y2/y1≤1.05(VI)。6.根据权利要求1所述的压电体膜，所述(Nax2，Biy2)TiO0.5x2+1.5y2+2﹣BaTiO3层含有锰。7.根据权利要求5所述的压电体膜，所述(Nax2，Biy2)TiO0.5x2+1.5y2+2﹣BaTiO3层具有满足以下的数式(IX)的线性，0.94≤(施加了0.3V/微米的电场时的压电常数d31/施加了1.8V/微米的电场时的压电常数d31)≤1.00(IX)。8.根据权利要求7所述的压电体膜，所述(Nax2，Biy2)TiO0.5x2+1.5y2+2﹣BaTiO3层具有满足以下的数式(VII)和数式(VIII)的压电常数d31的值，并且，所述(Nax2，Biy2)TiO0.5x2+1.5y2+2﹣BaTiO3层具有摄氏370度以上的退极化温度Td，|施加了0.3V/微米的电场时的压电常数d31|≥71(VII)，|施加了1.8V/微米的电场时的压电常数d31|≥74(VIII)。9.根据权利要求1所述的压电体膜，进一步具备LaNiO3层，所述(Nax1，Biy1)TiO0.5x1+1.5y1+2﹣BaTiO3层夹在所述(Nax2、Biy2)TiO0.5x2+1.5y2+2﹣BaTiO3层与所述LaNiO3层之间。10.一种喷墨头，具备：压电体膜，其被第1电极和第2电极夹着；振动层，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：桥本和弥，田中良明，张替贵圣，足立秀明，藤井映志，
申请(专利权)人：松下知识产权经营株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP