本发明专利技术的压电体膜具备具有（001）取向的NaxLa1-xNiO3－x层和具有（001）取向的(Na,Bi)TiO3－BaTiO3层，x为0.01以上0.1以下，NaxLa1-xNiO3-x（0.01≤x≤0.1）层和(Na,Bi)TiO3－BaTiO3层被叠层。本发明专利技术的目的在于提供一种含有无铅强介电材料、具有低介电损失和与PZT同样的高压电性能的压电体膜及其制造方法。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及具备压电体层的压电体膜。本专利技术还涉及具备该压电体膜的喷墨头和使用该喷墨头形成图像的方法、具备该压电体膜的角速度传感器和使用该传感器测定角速度的方法、以及具备该压电体膜的压电发电元件和使用该元件的发电方法。
技术介绍
锆钛酸铅(PZT Pb (ZrxTi1JO3^O < x < I)是能够储存较大电荷的代表性的强介电材料。PZT被用于电容器和薄膜存储器。PZT具有基于强介电性的热电性和压电性。PZT具有高的压电性能。通过调整组成或添加元素，能够容易地控制PZT的机械品质系数Qm。 这使得PZT在传感器、致动器、超声波电动机、滤波电路和振荡器中的应用成为可能。但是，PZT含有大量的铅。近年来，担心由于来自废弃物的铅的溶出导致对于生态体系和环境的严重的损害。所以，国际上也开始限制铅的使用。因此，需求与PZT不同的不含铅的强介电材料(无铅强介电材料)。现在正在开发的无铅(lead-free)强介电材料的一例是由铋(Bi )、钠(Na)、钡(Ba)和钛(Ti)构成的钙钛矿型复合氧化物Ti03。专利文献I和非专利文献I公开了在钡的量I (= )为5 10%时，该强介电材料大致具有125pC/N的压电常数d33，具有高压电性能。但是，该强介电材料的压电性能比PZT的压电性能低。现有技术文献专利文献专利文献I :日本特公平4-60073号公报专利文献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非专利文献I T. Takenaka et al. , Japanese Journal of Applied Physics, Vol 30，No. 9B, (1991)，pp. 2236-2239
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种含有无铅强介电材料、具有低介电损失和与PZT同样的高压电性能的无铅压电体膜及其制造方法。本专利技术的其他的目的在于提供具备该无铅压电体膜的喷墨头、角速度传感器和压电发电元件。本专利技术的其他目的还在于提供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的发电方法。本专利技术的压电体膜具备具有(001)取向的NaxLa1Ji03_x层和具有(001)取向的(Na, Bi)TiO3 — BaTiO3 层，x 为 0. 01 以上 0. I 以下，NaxLa卜xNi03_x (0. 01 彡 x 彡 0. I)层和(Na, Bi) TiO3 — BaTiO3 层被叠层。附图说明图IA是示意性地表示本专利技术的压电体膜的一个示例的截面图。图IB是示意性地表示本专利技术的压电体膜的其他一个示例的截面图。图IC是示意性地表示本专利技术的压电体膜的另一个示例的截面图。图ID是示意性地表示本专利技术的压电体膜的又一个示例的截面图。 图IE是示意性地表示本专利技术的压电体膜的再一个示例的截面图。图2是示意性地表示本专利技术的喷墨头的一个示例的、部分显示该喷墨头的截面的立体图。图3是示意性地表示图2所示的喷墨头中包括压力室部件和致动部的主要部分的、部分显示该主要部分的截面的分解立体图。图4是示意性地表示图2所示的喷墨头中包括压力室部件和致动部的主要部分的一个示例的截面图。图5是示意性地表示本专利技术的角速度传感器的一个示例的立体图。图6是表示图5所示的角速度传感器的截面El的截面图。图7是示意性地表示本专利技术的压电发电元件的一个示例的立体图。图8是表示图7所示的压电发电元件的截面Fl的截面图。图9是表示实施例I 5和比较例I 3制作的压电体膜的X射线衍射谱的图。图10是表示实施例I和比较例I制作的压电体膜的P-E磁滞曲线的图。具体实施例方式下面，说明本专利技术的实施方式。在以下的说明中，相同部件标以相同的符号，从而省略重复说明。图IA是表示本专利技术的压电体膜的一种方式。图IA所示的压电体膜Ia具有叠层结构16a。叠层结构16a依次具备具有(001)取向的NaxLa^NiCVx层(0.01彡x彡0. 1)13和具有(001)取向的出1，似，8&)!103层15。叠层的这些层彼此接触。该(Bi，Na，Ba)TiO3层15是压电体层。该(Bi，Na, Ba) TiO3层15具有小的漏电流，并且具有高结晶性和高(001)取向性。因此，压电体膜Ia尽管不含铅，仍然具有低介电损失和与PZT同样的高压电性能。LaNiO3层具有化学式ABO3所代表的钙钛矿型的结晶结构。该结晶结构的晶格常数为0. 384nm (假立方晶)，因此，该NaxLa1^xNi03_x层13对于(Bi, Na, Ba) TiO3层15具有良好的晶格匹配性。NaxLa1_xNi03_x层13不论该膜的基底层的组成和结晶结构，都具有(001)取向。例如，可以在具有大不相同的晶格常数(0. 543nm)的单晶Si基板上，形成具有(001)取向的NaxLahNiCVx层13。也可以在由不锈钢等金属构成的基板、由玻璃等非晶材料构成的基板以及陶瓷基板上，形成具有(001)取向的NaxLa^NiCVx层13。NaxLahNiCVx层13可以含有微量的杂质。该杂质典型的是取代La的稀土元素。似!￡1^1_!￡祖03_!￡层13可以在膜厚方向上具有均匀的组成。取而代之，NaxLa1-xNi03 —x层13也可以在膜厚方向上具有X (X表示NaxLahNiCVx层13所含的Na的量)增加或减少的组成。即，与收，似，8&)1103层15 “相接面”的值X可以不同于“不相接面”的值X。由于NaxLai_xNi03_x层13也发挥作为用于形成(Bi，Na，Ba) TiO3层15的界面层的作用，所以在这些层相接的面中，必须要求满足不等式0. 01 < X < 0. INaxLa1 — xNi03_x层13是氧化物导电体。NaxLa1 — xNi03_x层13可以发挥作为向(Bi, Na, Ba) TiO3层15施加电压的第一电极的作用。NaxLahNiCVx层13典型地可以通过溅射法形成。NaxLanNiCVx层13也可以通过脉冲激光沉积法(PLD法)、化学气相沉积法(CVD法)、溶胶凝胶法或气溶胶沉积法(AD)这种薄膜形成方法形成。根据制造压电体膜的本专利技术的方法，通过溅射法，形成具有(001)取向的NaxLa1^NiO3 _x M 13。表示镍酸镧 钠的氧含量的“3 - x”可以包含误差。例如，若X = 0.05，则3 —0. 05 = 2. 95。但是，在钠的量为0. 05时，不只限于镍酸镧 钠的氧含量完全与2. 95 一致。基于压电体层和界面层所具有的晶格常数的相似性或组成的相似性，难以预测适合于具有高结晶性、高取向性和小的漏电流的压电体层的形成的界面层的组成。即，仅通过设置具有与压电体层的晶格常数或组成相似的晶格常数或组成的界面层，无法得到上述预期的压电体层。其理由在于，构成(Bi，Na，Ba)TiO3这种多元系复合氧化物的各元素(除氧元素)具有不同的蒸气压，通常难以形成具有良好的结晶性和良好的取向性、由该复合氧化物构成的薄膜。本专利技术的专利技术人发现，在作为添加有Na的LaNiO3层的NaxLahNiCVx层(0.01 本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：张替贵圣，田中良明，足立秀明，藤井映志，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：
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