压电元件以及压电元件应用器件制造技术

本发明专利技术提供一种具有铌酸钾钠(KNN)系压电体层且具有优异的泄漏特性的压电元件以及压电元件应用器件。压电元件(300)具备：第一电极(60)；第二电极(80)；以及压电体层(70)，其被设置于所述第一电极(60)和所述第二电极(80)之间，并由包含选自钾、钠、铋以及铌所形成的群组中的至少一方的钙钛矿型氧化物组成，并且压电元件(300)包含：第一钙钛矿层(171)，其被设置于所述压电体层(70)和所述第一电极(60)侧之间，并且由与压电体层(70)的组成不同的钙钛矿型氧化物组成；以及第二钙钛矿层(172)，其被设置于所述压电体层(70)和所述第二电极(80)侧之间，并且由与压电体层(70)的组成不同的钙钛矿型氧化物组成。

【技术实现步骤摘要】
压电元件以及压电元件应用器件
本专利技术涉及具备第一电极、压电体层以及第二电极的压电元件、以及具备压电元件的压电元件应用器件。
技术介绍
一般而言，压电元件具备具有机电转换特性的压电体层、以及夹持压电体层的两个电极。近年来，对于将这样的压电元件作为驱动源而使用的器件(压电元件应用器件)的开发正在盛行。作为压电元件应用器件的一种，具有以喷墨式记录头为代表的液体喷射头、以压电MEMS(MicroElectro-MechanicalSystem，微机电系统)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量装置、以及压电致动器装置等。作为压电元件的压电体层的材料(压电材料)，已知有锆钛酸铅(PZT)。但是，从环境问题的观点出发，要谋求一种非铅或者抑制了铅含量的压电材料。作为不含铅的压电材料，例如，具有含K、Na以及Nb的铌酸钾钠(KNN)系的压电材料。而且，虽然在铌酸钾钠(KNN)系的材料中存在发生漏电流的问题，但已提出一种通过添加稀土类元素从而实施绝缘性对策的技术(参见专利文献1)。但是，根据添加物或其量，会存在无法进行晶体取向而成为随机取向或者出现异相等问题。难以在不出现异相而维持取向的同时确保绝缘性。并且，这样的问题并不限定于搭载于以喷墨式记录头为代表的液体喷射头上的压电致动器所使用的压电元件，也同样存在于其他的压电元件应用器件所使用的压电元件中。专利文献1：日本特开2013-225605号公报
技术实现思路
本专利技术鉴于上述的事实情况而提出，其目的在于，提供一种具有铌酸钾钠(KNN)系压电体层并且泄漏特性优良的压电元件、以及压电元件应用器件。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，具备：第一电极；第二电极；以及压电体层，其被设置于所述第一电极和所述第二电极之间，并由包含选自钾、钠、铋以及铌所形成的群组中至少一方的钙钛矿型氧化物组成，所述压电元件包含：第一钙钛矿层，其被设置于所述压电体层和所述第一电极侧之间，并且由与所述压电体层的组成不同的钙钛矿型氧化物组成；以及第二钙钛矿层，其被设置于所述压电体层和所述第二电极侧之间，并且由与所述压电体层的组成不同的钙钛矿型氧化物组成。在这样的方式中，通过将由包含选自钾、钠、铋以及铌所形成的群组中的至少一方的钙钛矿型氧化物组成的压电体层设为，通过由与压电体层的组成不同的钙钛矿型氧化物组成的第一钙钛矿层和第二钙钛矿层而被夹持的结构，从而成为泄漏特性优异的压电元件。在此，优选为，所述第一钙钛矿层以及所述第二钙钛矿层包含选自铋以及铁所形成的群组中的至少一方。由此，成为通过由包含选自铋以及铁所形成的群组中的至少一方的钙钛矿型氧化物组成的第一钙钛矿层以及第二钙钛矿层来夹着由包含选自钾、钠、铋以及铌所形成的群组中的至少一方的钙钛矿型氧化物所组成的压电体层的结构，从而成为泄漏特性优异的压电元件。另外，优选为，压电体层在(100)面优先取向。由此，成为压电特性特别优异的压电体层。另外，优选为，所述第一钙钛矿层由包含铋或者铁的钙钛矿型氧化物组成，并且在(100)面优先取向。由此，能够使压电体层比较容易在(100)面进行取向。另外，优选为，在所述第一电极和所述第一钙钛矿层之间，或者在所述第一钙钛矿层和所述压电体层之间，设置有取向控制层。由此，能够使压电体层比较容易在(100)面进行取向。另外，优选为，所述第二钙钛矿层由包含铋或者铁的钙钛矿型氧化物组成，并且在(100)面优先取向。由此，成为压电特性十分优异的压电元件。另外，优选为，所述第一钙钛矿层以及第二钙钛矿层分别比所述压电体层更薄。由此，能够实现压电特性更加优异的压电元件。另外，所述第一电极以及所述第二电极可以从选自Pt、Ir以及它们的氧化物中的至少一种材料中进行选择。由此，能够实现压电特性更加优异的压电元件。另外，优选为，在设置有所述第一电极的基板和所述第一电极之间，具备由锆或者氧化锆组成的层。由此，能够防止碱金属向基板的浸透，从而能够实现压电特性更加优异的压电元件。而且，本专利技术的其他方式为一种压电元件应用器件，其特征在于，具备上述压电元件。在这样的方式中，能够实现泄漏特性优异的压电元件应用器件。附图说明图1为表示记录装置的概要结构的图。图2为记录头的分解立体图。图3为记录头的俯视图。图4为记录头的剖视图。图5为表示记录头的制造方法的剖视图。图6为表示记录头的制造方法的剖视图。图7为表示记录头的制造方法的剖视图。图8为表示记录头的制造方法的剖视图。图9为表示记录头的制造方法的剖视图。图10为表示记录头的制造方法的剖视图。图11为表示记录头的制造方法的剖视图。图12为表示实施例一的迟滞特性曲线的图。图13为表示比较例一的迟滞特性曲线的图。图14为表示实施例一的XRD(X-raydiffraction，X射线衍射)的图。图15为表示实施例二的XRD的图。具体实施方式以下，参见附图而对本专利技术的实施方式进行说明。但是，以下的说明表示本专利技术的一种方式，在本专利技术的范围内能够进行任意的变更。在各附图中标以相同的符号的部件表示同一部件，并且适当地省略说明。另外，在图2～图11中，X、Y、Z表示互相正交的三个空间轴。在本说明书中，将沿着上述轴的方向分别作为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。实施方式一图1为具备本专利技术的实施方式所涉及的压电元件应用器件的一个示例即记录头的液体喷射装置的一个示例即喷墨式记录装置。如图所示，在喷墨式记录装置I中，具有多个喷墨式记录头的喷墨式记录头单元(头单元)II被设置成，能够对构成油墨供给构件的墨盒2A以及2B进行拆装。搭载有头单元II的滑架3以在轴方向上移动自如的方式被设置于滑架轴5上，滑架轴5被安装于装置主体4上，滑架3例如被设为分别喷出黑色油墨组成物以及彩色油墨组成物的部件。并且，通过将驱动电机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，而使搭载有头单元II的滑架3沿滑架轴5进行移动。另一方面，在装置主体4上设置有作为输送构件的输送辊8，以使纸等记录介质即记录薄片S通过输送辊8而被输送。输送记录薄片S的输送构件并不限定于输送辊，也可以为带或滚筒等。根据这样的喷墨式记录装置I，由于具备喷墨式记录头(以下，简称为“记录头”)，因此能够以低成本来进行制造。另外，由于还期待提高构成该压电致动器的压电元件的位移特性，从而能够提高喷射特性。利用图2～图4，对以上说明的喷墨式记录装置I所搭载的记录头1的一个示例进行说明。图2为本实施方式所涉及的液体喷射头的一个示例即记录头的分解立体图。图3为流道形成基板的压电元件侧的俯视图。图4为沿着图3的A-A'线切断的剖视图。流道形成基板10(以下，称为“基板10”)例如由单晶硅基板组成，并且形成有压力产生室12。并且，在由多个隔壁11划分出的压力产生室12中，喷出相同颜色的油墨的多个喷嘴开口21沿X方向并列设置。在基板10中的压力产生室12的Y方向的一端部侧，形成有油墨供给通道13和连通通道14。油墨供给通道13被构成为，通过使压力产生室12的一侧从X方向收窄，而使其开口面积变小。另外，连通通道14在X方向上具有与压力产生室12大致相同的宽度。在连通通本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种压电元件，其特征在于，具备：第一电极；第二电极；以及压电体层，其被设置于所述第一电极和所述第二电极之间，并由包含选自钾、钠、铋以及铌所形成的群组中的至少一方的钙钛矿型氧化物组成，所述压电元件包含：第一钙钛矿层，其被设置于所述压电体层和所述第一电极侧之间，并且由与所述压电体层的组成不同的钙钛矿型氧化物组成；以及第二钙钛矿层，其被设置于所述压电体层和所述第二电极侧之间，并且由与所述压电体层的组成不同的钙钛矿型氧化物组成。

【技术特征摘要】
2017.06.09 JP 2017-1141811.一种压电元件，其特征在于，具备：第一电极；第二电极；以及压电体层，其被设置于所述第一电极和所述第二电极之间，并由包含选自钾、钠、铋以及铌所形成的群组中的至少一方的钙钛矿型氧化物组成，所述压电元件包含：第一钙钛矿层，其被设置于所述压电体层和所述第一电极侧之间，并且由与所述压电体层的组成不同的钙钛矿型氧化物组成；以及第二钙钛矿层，其被设置于所述压电体层和所述第二电极侧之间，并且由与所述压电体层的组成不同的钙钛矿型氧化物组成。2.如权利要求1所述的压电元件，其特征在于，所述第一钙钛矿层以及所述第二钙钛矿层包含选自铋以及铁所形成的群组中的至少一方。3.如权利要求1或2所述的压电元件，其特征在于，所述压电体层在(100)面优先取向。4.如权利要求1～3中任一项所述的压电元件，其特征在于，所述第一钙钛矿层由...

【专利技术属性】
技术研发人员：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