本发明专利技术的目的是提供一种具有钙钛矿型复合氧化物(NaxBiy)TiO0.5x+1.5y+2－BaTiO3层、能够测定准确的角速度的角速度传感器、能够排出准确的量的墨水的喷墨头和能够利用正压电效应发电的压电发电元件。在本发明专利技术中，使用具备第一电极、压电体层和第二电极的压电体膜，第一电极具备具有(001)取向的电极层，压电体层具备具有(001)取向的(NaxBiy)TiO0.5x+1.5y+2－BaTiO3（0.30≤x≤0.46且0.51≤y≤0.62）层。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
并且，本专利技术涉及具有压电体膜的喷墨头和使用该头形成图像的方法具有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有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(ZrxTih)OyO <x< I)是能够蓄积大的电荷的代表性的强介电材料。PZT被使用于电容器和薄膜存储器。PZT具有基于强介电性的焦电性和压电性。PZT具有高压电性能。通过组成的调整或者元素的添加，能够容易地控制PZT的机械品质系数 Qm。这能够将PZT应用于传感器、致动器、超声波电机、滤波电路和起振器。但是，PZT含有大量的铅。近年来，由于来自废弃物的铅的溶出，可能对生态系统和环境造成严重的损害。因此，在国际上也开始限制铅的使用。所以要求与PZT不同的不含铅的强介电材料(非铅强介电材料)。现在正在开发的非铅(Iead-free)强介电材料的一个例子是由铋(Bi)、钠(Na)、钡(Ba)和钛(Ti)构成的钙钛矿型复合氧化物[(Bia5Naa5) PyBay=TiCV图12表示专利文献I的图I。图12所示的压电元件具备基板11、电极层12和压电层13。这些层11 13以如下顺序依次层叠。基板11的材料的例如是氧化锆、氧化铝、氧化镁、氮化铝或氮化硅。电极层12的材料的例如是钼。压电层13的材料例如是钙钛矿型复合氧化物[(Bi。. 5NaQ. 5) PyBay] TiO3。本专利技术者们，除了使用Si基板11以外，根据专利文献1，制造出具备Si (100)/Pt (111)/钙钛矿型复合氧化物[(Bia5Naa5) HBay=TiO3的层叠体的压电体膜。但是，如后述的比较例I所示，该压电体膜基本上不在(001)方位上取向。非专利文献I公开有配置基板上的LaNiO3层与该基板的取向方向无关地具有(001)取向。本专利技术者们，基于非专利文献1，在Pt (111)层和钙钛矿型复合氧化物[(Bi0.5Na0.5) ^yBay] TiO3层之间配置有LaNiO3层。S卩，本专利技术者们，制造出具备由Si (100) /Pt(Ill)/(001) LaNiO3层/钙钛矿型复合氧化物[(Bia 5Na0.5) ^yBay] TiO3构成的层叠体的压电体膜。但是，如后述的比较例2所示，该压电体膜在(001)方位上不充分取向。专利文献2公开有具有各种Bi和Na的组成的(NaxBiy) TiOa 5x+1.5y+2 — BaTiO3层。本专利技术者们，基于专利文献2的表I公开的“BNT_08 7”对Bi和Na的组成进行了变更。BNT_08 7 是(NaxBiy) TiOtl.5x+15y+2 —BaTiO3 层(χ = 0.29，y = 0.43)。这能够对(001)方位的充分的取向。即，本专利技术者们，制造出具备由Si (100) /Pt (111) / (001) LaNiO3层/钙钛矿型复合氧化物[(Bia43Natl 29) ^yBayJTiO3构成的层叠体的压电体膜。但是，如后述的比较例3所示，针对所获得压电体膜的施加电场的应变量，以二次函数的方式变化。以下，参照图12说明针对压电体膜的施加电场的应变量。能够测定准确的角速度的角速度传感器、能够排出准确的量的墨水的喷墨头和能够利用正压电效应进行发电的压电发电元件，需要应变量与电场成比例。即，需要应变量B和电场A满足以下的等式I。B=ClA···等式 I (C1 是常数)在本说明书中所使用的用语“比例”意味着电场A和应变量B满足上述等式I。即，用语“比例”意味着一次函数。用语“比例”不包含二次函数。图12的(a)表不应变量与电场成比例的压电体膜的电场一应变量的图表。也参照专利文献2的图4。图12的(b)表示在图12的(a)中由虚线包围的部分的放大图。 如图12的(b)所示，在点A的切线的斜率与在点B的切线的斜率实质上相同。“实质上相同”意味着由在点A的切线的斜率/在点B的切线的斜率表示的比在O. 8以上I. 2以下。这意味着应变量B与电场A成比例。点A和点B的电场强度例如各自是3ν/μπ!和IOV/μ m。另一方面，图12的(C)表示应变量相对电场以二次函数的方式变化的压电体膜的电场一应变量的图表。图12的(d)表示在图12的(c)中由虚线包围的部分的放大图。图12的(d)所示，点C的切线具有比点D的切线小的斜率。这意味着，按照以下的等式2，应变量B相对电场A变化。B = C2A2…等式2 (C2是常数) 点C和点D分别具有与点A和点B相同的电场强度。在应变量B和电场A具有二次函数的关系的情况下，难以测定准确的角速度、排出准确的量的墨水和进行基于正压电效应的发电。能够测定准确的角速度的角速度传感器、能够排出准确的量的墨水的喷墨头和能够利用正压电效应进行发电的压电发电元件，在应变量B与电场A之间不优选具有二次函数的关系。但是，如比较例3所示，所获得的压电体膜的应变量B以图12的(C)和图12的(d)的方式变化。因此，该压电体膜不适用于角速度传感器、喷墨头和压电发电元件。先行技术文献专利文献专利文献I :日本特开2006-165007号公报专利文献2 :美国专利申请公开第2005 / 0109263号说明书专利文献3 :日本特开2001-261435号公报专利文献4 :国际公开第2010/047049号专利文献5 :美国专利申请第7870787号说明书专利文献6 :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:内野研二著《压电/电致伸缩致动器》森北出版株式会社(第24页)
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种具有钙钛矿型复合氧化物(NaxBiy) TiO0.5x+1.5y+2 — BaTiO3层、能够测定准确的角速度的角速度传感器、能够排出准确的量的墨水的喷墨头和能够利用正压电效应发电的压电发电元件。本专利技术的其他的目的是提供使用上述角速度传感器测定角速度的方法、使用上述喷墨头形成图像的方法和使用上述压电发电元件进行发电的方法。本专利技术的角速度传感器具备具有振动部的基板；和与振动部接合的压电体膜，压电体膜具备第一电极、压电体层和第二电极，压电体层夹在第一电极与第二电极之间，第一电极具备具有(001)取向的电极层，压电体层具备具有(001)取向的(NaxBiy)TiO0.5x+i.5y+2 — BaTiO3 (O. 30 彡 χ 彡 O. 46 且 O. 51 彡 y 彡 O. 62)层。(根据专利文献I 3和非专利文献I看到的本专利技术的创造性)专利文献3公开了 过剩的量的Bi改善钙钛矿型复合氧化物[(Bia43Naa29) ^yBay]TiO3的(100)取向性。 比较例3的[(Bia29Naa43) ^yBay=TiO3具有充分的(100)取向性。所以，本领域技术人员不需要进一步改善比较例3的[(Bia29Naa43) HBay=TiO3的取向性。并且，专利文献3既没公开也没暗示过剩的Bi的使用改善应变量B与施加电场A之间的不理想的二次函数的关系。所以，专利文献3既没公开也没暗示其改善的结果，以及应变量B与施加电场A成比例的情况。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例子的截面图。图IB是示意性地表示本专利技术的压电体膜的另一个例子本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.06.30 JP 2010-1487281.一种使用角速度传感器测定角速度的方法，其特征在于，包括 准备包括具有振动部的基板和与所述振动部接合的压电体膜的所述角速度传感器的工序(a)， 其中，所述压电体膜具备第一电极、压电体层和第二电极， 所述压电体层被夹在所述第一电极与所述第二电极之间， 所述第一电极具备具有(OOl)取向的电极层， 所述压电体层具备具有(001)取向的(NaxBiy) TiO0.5x+L5y+2 — BaTiO3层，其中O.30 彡 X 彡 O. 46,0. 51 ^ y ^ O. 62， 所述第一电极和第二电极的任一个构成包含驱动电极和传感电极的电极组； 通过将驱动电压经由从所述第一电极和第二电极的另一个电极以及所述驱动电极施加到所述压电体层，使所述振动部振动的工序(b );和 经由所述另一个电极和所述传感电极，对因施加在振动中的所述振动部的角速度而在所述振动部产生的变形进行测定，由此获得所述施加的角速度的值的工序(C)， 因所述变形而产生的应变量B和所述第一与第二电极之间的电场A满足以下的等式 B = cA (c是常数)。2.如权利要求I所述的压电体膜，其特征在于 所述基板的材料是Si、玻璃或陶瓷。3.如权利要求2所述的压电体膜，其特征在于 所述基板的材料是Si。4.一种角速度传感器，其包括具有振动部的基板和与所述振动部接合的压电体膜，所述角速度传感器的特征在于 所述压电体膜具备第一电极、压电体层和第二电极， 所述压电体层夹在所述第一电极与所述第二电极之间， 所述第一电极具备具有(001)取向的电极层， 所述压电体层具备具有(001)取向的(NaxBiy) TiO0.5x+L5y+2 — BaTiO3层，其中O.30 彡 X 彡 O. 46,0. 51 ^ y ^ O. 62。5.一种使用喷墨头形成图像的方法，其特征在于，包括 准备所述喷墨头的工序(a)， 其中，所述喷墨头具有 压电体膜，其具有被第一电极和第二电极夹着的压电体层； 与所述压电体膜接合的振动层；和 压力室部件，其具有收纳墨水的压力室，并且与所述振动层的与所述压电体膜所接合的面相反一侧的面接合， 所述振动层与所述压电体膜接合，使得所述振动层响应基于压电效应的所述压电体膜的变形而在该振动层的膜厚方向上位移， 所述振动层和所述压力室部件相互接合，使得所述压力室的容积响应所述振动层的位移而变化，并且所述压力室内的墨水响应所述压力室的容积的变化而被排出， 所述第一电极具备具有(001)取向的电极层， 所述压电体层具备由具有(001)取向的(NaxBiy) TiO0.5x+L5y+2 —...
【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：
国别省市：
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