用于形成铁电体膜的方法，铁电体膜，铁电体器件和液体排出装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于形成铁电体膜的方法，铁电体膜，铁电体器件和液体排出装置。为了在Ａ位掺杂至少５摩尔％的给体离子，在使得等离子体电位和浮动电位之差至多为３５ｅＶ这样的屏蔽体（２５０）的高度的条件下，以及在至少４００℃的基板温度的条件下，通过溅射在面向靶（Ｔ）的基板（Ｂ）上形成含有式（Ｐ）的钙钛矿型氧化物的铁电体膜（４０），所述屏蔽体（２５０）以非接触的状态环绕在所述基板侧的靶（Ｔ）的外周边，并且包括以一定间隔叠置的屏蔽层（２５０ａ，２５０ａ，…）：（Ｐｂ↓［１－ｘ＋δ］Ｍ↓［ｘ］）（Ｚｒ↓［ｙ］Ｔｉ↓［１－ｙ］）Ｏ↓［ｚ］…（Ｐ），其中Ｍ表示选自Ｂｉ和镧系元素中的至少一种元素，０．０５≤ｘ≤０．４，并且０＜ｙ≤０．７，标准组成是使得δ＝０和ｚ＝３这样的标准组成。

【技术实现步骤摘要】
,铁电体膜,铁电体器件和液体排出装置的制作方法
本专利技术涉及一种，所述铁电体膜含有PZT 类钙钛矿型氧化物。本专利技术也涉及通过所述获得 的铁电体膜。本专利技术还涉及包含该铁电体膜的铁电体器件，以及使用该铁 电体器件的液体排出装置。
技术介绍
迄今为止，压电器件已经用于诸如安装在喷墨式记录头上的致动器的 用途，所述压电器件配置有压电体和用于跨过压电体施加电场的电极，所 述压电体具有压电特性，使得压电体根据跨过压电体施加电场的增强和降 低而膨胀和收縮。作为压电体材料，迄今为止已经广泛采用钙钛矿型氧化物，如锆钛酸铅(PZT)。上述材料是在不施加电场时表现出自发极化的铁 电体物质。从二十世纪60年代己经知道掺杂有价数高于被置换离子的价数的给 体离子的PZT表现出比纯PZT的特性高的特性，如铁电性。作为能够在 A位置换Pl^+离子的给体离子，已知的是B产离子和各种镧系元素阳离子， 如1^3+离子。作为能够在B位置换Zr"离子和/或Ti"离子的给体离子，己 知的是V"离子，Nb5+离子，Ta5+离子，Sb5+离子，Mo"离子，W"离子等。迄今为止，铁电体物质是使用例如下列技术制备的其中将含有所需 组成的组成元素的多种氧化物粒子混合在一起，并且其中将这样获得的混 合粒子进行成型处理和焙烧处理的技术；或者其中将含有所需组成的组成 元素的多种氧化物粒子分散在有机粘结剂中，并且其中将这样获得的分散 体涂布在基板上并且焙烧的技术。使用上述用于制备铁电体物质的技术， 通过在至少600°C的温度，通常在至少1,000°C的温度下焙烧处理，制备 了铁电体物质。使用上述用于制备铁电体物质的技术，因为在高温热平衡 状态下进行生产加工，因此具有不匹配的价数的掺杂剂不能以高浓度掺杂。在例如S. Takahashi， Ferroelectrics (1981)，第41巻，143页描述了关 于各种给体离子对PZT块体陶瓷材料掺杂的研究。图10是说明上述文献 的图14的图表。具体地，图IO是显示给体离子掺杂浓度和介电常数之间 的关系的图表。在图10中，说明了在约1.0摩尔％(在图10的情况下对应 约0.5重量％)的给体离子掺杂浓度，特性变得最佳，而在给体离子掺杂浓 度高于约1.0摩尔％的情况下，特性变差。据推测，在给体离子掺杂浓度 高于约1.0摩尔％的情况下，由于价数不匹配而不能形成固溶体的部分给 体离子在粒子边界经历偏析等，因此导致特性变差。近来，在例如日本未审查专利出版物2006-96647， 2001-206769， 2001-253774和2006-188414中公开了其中给体离子在A位以比在S. Takahashi, Ferroelectrics (1981)，第41巻，143页的文献中的掺杂浓度更高的掺杂浓度掺杂的铁电体物质。在曰本未审査专利出版物2006-96647(其权利要求l)中公开了一种 PZT类铁电体膜，其中Bi在A位以落入大于0摩尔％至小于100摩尔％ 的范围内的掺杂浓度掺杂，并且其中Nb或Ta在B位以落入5摩尔％至 40摩尔％的范围内的掺杂浓度掺杂。所公开的铁电体膜是使用溶胶-凝胶 技术形成的。溶胶-凝胶技术是热平衡处理。在日本未审査专利出版物 2006-96647中公开的铁电体膜的情况下，为了可以促进烧结，并且为了可 以获得热平衡状态，掺杂作为烧结助剂的Si是必要的。(可以参考例如， 日本未审查专利出版物2006-96647的段)。在日本未审查专利出版物2006-96647中，描述了在A位的Bi掺杂的 情况下，能够抑制氧不足，并且能够抑制电流泄漏。(可以参考例如，日本 未审查专利出版物2006-96647的段)。而且，在日本未审查专利出 版物2006-96647中描述了 ，因为Bi的掺杂浓度和Nb或Ta的掺杂浓度被 设定得高，因此极化-电场滞后的矩形性(rectangularity)能够得到提高，并 且极化-电场滞后能够变得适当D (可以参考例如，日本未审查专利出版物 2006-96647的段)。在日本未审査专利出版物2001-206769中公开了一种PZT类块状烧结 体，所述PZT类块状烧结体含有0.01重量％至10重量％的Bi203以及0.015重量％至10重量。/。的GeC)2。而且，在日本未审查专利出版物2001-253774 中公开了一种PZT类块状烧结体，所述PZT类块状烧结体含有0.01重量 %至10重量％的Bi203以及0.01重量％至10重量％的V205。在日本未审 查专利出版物2001-206769和2001-253774中，描述了通过掺杂作为烧结 助剂的Ge或V，烧结处理能够在较低的温度进行。此外，在日本未审査专利出版物2006-188414中公开了一种PZT类块 状烧结体，其中为了价数匹配，共掺杂了作为具有高价数的给体离子的 Bi以及作为具有低价数的受体离子的Sc或In。在日本未审査专利出版物2006-96647， 2001-206769和2001-253774 中描述的铁电体物质的情况下，为了可以促进烧结，并且为了可以获得热 平衡状态，掺杂作为烧结助剂的Si， Ge或V是必要的。然而，在掺杂上 述烧结助剂的情况下，铁电特性变差。因此，使用在日本未审查专利出版 物2006-96647， 2001-206769和2001-253774中公开的技术，未必能够充 分得到在A位的给体离子掺杂的效果。而且，在日本未审查专利出版物2001-253774中使用的V作为在B位 的给体离子。V的离子半径小于Nb和Ta中的每一个的离子半径，并且据 认为作为给体离子的V的作用小于Nb和Ta中的每一个的作用。此外， 优选不使用具有高毒性的V205。在日本未审查专利出版物2006-188414中描述的铁电体物质的情况 下，为了价数匹配，共掺杂了具有高价数的给体离子以及具有低价数的受 体离子。然而，已知的是具有低价数的受体离子起着较低铁电特性的作用。 使用其中共掺杂受体离子的体系，未必能够充分得到给体离子掺杂的效 果。而且，随着近年来在电子设备中所进行的尺寸降低和重量降低，以及 在电子设备中所进行的功能的提高，出现了朝着降低压电器件的尺寸和重 量以及提高压电器件的功能的趋势。例如，在用于喷墨式记录头的压电器 件的情况下，为了可以获得具有良好图像质量的图像，近来已经研究提高 压电器件的排列密度。此外，为了可以提高压电器件的排列密度，近来己 经研究降低压电器件的厚度。铁电体物质应当优选采取薄膜的形式。在日本未审查专利出版物2001-206769， 2001-253774和2006-1884146中，将块状烧结体作为目标。在日本未审查专利出版物2006-96647中，描 述了使用溶胶-凝胶技术形成铁电体膜。使用溶胶-凝胶技术，在设定大的 薄膜厚度的情况下，迅速出现裂纹。因此，使用溶胶-凝胶技术，未必可以 形成厚度大于lnm的薄膜。在用于铁电体存储器等的用途中，铁电体膜可 以是厚度为至多lpm的薄膜。然而，在用于压电器件的用途中，使用厚度 为至多^m的铁电体膜，不能获得足够的位移。因此，在用于压电器件的 用途中，铁电体膜的膜厚度应当优选为至少3pm。可以使用其中重复薄膜 的层压的技术设定大的膜厚度。然而，用于重复薄膜本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通过溅射技术在基板上形成铁电体膜的方法，所述铁电体膜含有由下面显示的式（Ｐ）表示的钙钛矿型氧化物，　其中将具有根据要形成的铁电体膜的膜组成的组成的靶和所述基板设置成相互隔开的形式，　以相对于所述靶为非接触的状态设置环绕在所述基板一侧 的所述靶的外周边的屏蔽体，所述屏蔽体配置有多个相对于叠置方向以一定间隔相互叠置的屏蔽层，并且　在使得通过溅射技术成膜时的等离子体中的等离子体电位Ｖｓ（Ｖ）和浮动电位Ｖｆ（Ｖ）之间的差值Ｖｓ－Ｖｆ（Ｖ）至多等于３５ｅＶ这样的屏蔽体高度的条件 下，以及在使得所述基板的温度至少等于４００℃这样的条件下，通过溅射技术在所述基板上形成所述铁电体膜：　（Ｐｂ↓［１－ｘ＋δ］Ｍ↓［ｘ］）（Ｚｒ↓［ｙ］Ｔｉ↓［１－ｙ］）Ｏ↓［ｚ］　．．．（Ｐ）　其中Ｍ表示选自Ｂｉ和镧系元素中的至少一种元 素，　ｘ表示满足０．０５≤ｘ≤０．４的条件的数值，并且　ｙ表示满足０＜ｙ≤０．７的条件的数值，　标准组成是使得δ＝０和ｚ＝３这样的标准组成，条件是在使得能够获得所述钙钛矿结构这样的范围内，δ值和ｚ值分别可以偏离０和３的标准值。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：新川高见，藤井隆满，
申请(专利权)人：富士胶片株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]