压电元件、液体喷出头以及液体喷出装置的制作方法

1.本公开涉及一种压电元件、液体喷出头以及液体喷出装置。


背景技术：

2.一般而言，压电元件具有在基板上依次层叠了下部电极层、压电体层、上电极层的结构。已知有如下情况，即，在例如压电体层由菱面体晶结构的锆钛酸铅(以下，称为pzt)形成的情况下，如果pzt层向(100)面取向，则压电特性会提高。因此，提出了用于使pzt层向(100)面取向的方法(例如，专利文献1)。在专利文献1中，公开了一种在pzt层的下方具有由镍酸镧形成的取向控制层的结构。
3.但是，在专利文献1所记载的压电元件中，在制造时的热处理等工序中，取向控制层中的镧或镍会向压电体层扩散，从而压电特性有可能会降低。
4.专利文献1：日本特开2004-66600号公报


技术实现要素：

5.本公开可以作为以下的方式来实现。根据本公开的一个方式，提供了一种压电元件。该压电元件为，在基板上层叠有第一电极、晶种层、压电体层和第二电极的压电元件，所述晶种层为，至少包含pb、bi、fe、ti的复合氧化物。
6.此外，根据本公开的一个方式，提供了一种液体喷出头。该液体喷出头具有所述压电元件、和对所述压电元件进行驱动的驱动电路。
7.此外，根据本公开的一个方式，提供了一种液体喷出装置，其具有所述液体喷出头、和对所述液体喷出头的动作进行控制的控制部。
附图说明
8.图1为表示液体喷出装置的概要结构的示意图。
9.图2为液体喷出头的分解立体图。
10.图3为图2的iii-iii线剖视图。
11.图4为压电元件的俯视图。
12.图5为图4的v-v线剖视图。
13.图6为表示实施例(1)～(8)以及比较例的晶种层的组成的表。
14.图7为在比较例的铂上测定的x射线衍射图案。
15.图8为在实施例(1)～(7)的铂上测定的x射线衍射图案。
16.图9为在实施例(1)～(7)的铂上测定的x射线衍射图案的(100)峰附近的放大图。
17.图10为在实施例(1)～(7)的铂上测定的x射线衍射图案的(110)峰附近的放大图。
18.图11为在实施例(1)～(7)的铂上测定的x射线衍射图案的(111)峰附近的放大图。
19.图12为在比较例的氧化锆上测定的x射线衍射图案。
20.图13为在实施例(1)～(7)的氧化锆上测定的x射线衍射图案。
21.图14为在实施例(1)～(7)的氧化锆上测定的x射线衍射图案的(100)峰附近的放大图。
22.图15为在实施例(1)～(7)的氧化锆上测定的x射线衍射图案的(110)峰附近的放大图。
23.图16为在实施例(1)～(7)的氧化锆上测定的x射线衍射图案的(111)峰附近的放大图。
24.图17为在实施例(8)的铱上测定的x射线衍射图案。
具体实施方式
25.a.实施方式：
26.a1.液体喷出装置的整体结构
27.图1为表示实施方式中的液体喷出装置100的概要结构的示意图。液体喷出装置100为，通过相对于介质12而喷出作为液体的油墨的液滴从而进行印刷的喷墨方式的印刷装置。介质12除了印刷纸张之外，还可以采用树脂薄膜或布等任意的材质的印刷对象。在以下的说明中，使用彼此正交的x方向、y方向以及z方向。此外，在对朝向进行特别指定的情况下，将正方向设为“+”、将负方向设为
“‑”
，并在方向标记中同时使用正负符号。在本实施方式中，x方向是，作为液体喷出头26的移动方向的主扫描方向。y方向是，作为与主扫描方向正交的介质输送方向的副扫描方向。-z方向是，油墨的喷出方向。
28.液体喷出装置100具备：液体喷出头26、头移动机构20、液体收纳部14、输送机构16和控制部80。
29.液体收纳部14对向液体喷出头26供给的油墨进行收纳。作为液体收纳部14，可以利用由挠性膜形成的袋状的液体袋、可补充油墨的油墨罐、可拆装的墨盒等。
30.液体喷出头26具有用于喷出油墨的多个喷嘴n。多个喷嘴n在y方向上排列。液体喷出头26从多个喷嘴n朝向介质12喷出从液体收纳部14被供给的油墨。
31.头移动机构20具备输送带21、和对液体喷出头26进行收纳的滑架22。滑架22与输送带21连接，并伴随着输送带21的驱动而在x方向上进行往复移动。输送机构16向+y方向输送介质12。
32.控制部80包含一个或多个cpu(central processing unit：中央处理器)、fpga(field programmable gate array：现场可编程门阵列)等处理电路和半导体存储器等存储电路，并对液体喷出装置100整体的动作进行控制。控制部80与输送机构16、头移动机构20以及液体喷出头26电连接，并对各部进行控制。通过向利用输送机构16而被输送的介质12喷出来自喷嘴n的液体，从而在介质12上印刷图像。
33.a2.液体喷出头的结构
34.图2为实施方式所涉及的液体喷出头26的分解立体图。图3为图2中的iii-iii线剖视图。图4为压电元件44的俯视图。图5为图4中的v-v线剖视图。
35.如图2所示那样，液体喷出头26具有：喷嘴板62、两个吸振体64、流道基板32、压力室基板34、振动板36、配线基板46、驱动电路50和筐体部48。喷嘴板62、吸振体64、流道基板32、压力室基板34、振动板36以及配线基板46为，在y方向上呈长条状的板状部件。喷嘴板62、流道基板32、压力室基板34以及振动板36分别具有相对于x方向上的中心线而大致线对
称的结构。压力室基板34、振动板36以及配线基板46的平面形状的大小与流道基板32以及筐体部48的平面形状的大小相比而较小。在组装时，喷嘴板62以及两个吸振体64、流道基板32、压力室基板34、振动板36、配线基板46以及筐体部48以该顺序层叠在一起，并且通过例如粘接剂而彼此粘接在一起。
36.喷嘴板62为，被形成有多个喷嘴n的板状部件。喷嘴n是，平面形状为大致圆形的贯穿孔。多个喷嘴n沿着y方向而排列。排列有多个喷嘴n的列有两列，两列在x方向上并排。两个吸振体64为可挠性的薄膜，并且在x方向上夹着喷嘴板62而配置。
37.流道基板32具有两个第一开口部32a、多个第二开口部32b、和多个第三开口部32c。第一开口部32a的平面形状为，在y方向上呈长条的矩形。第一开口部32a沿着与流道基板32的y方向平行的边而形成。多个第二开口部32b在y方向上排列。同样地，多个第三开口部32c在y方向上排列。第二开口部32b的列和第三开口部32c的列分别有两列。在x方向上，第一开口部32a、一个第二开口部32b的列、一个第三开口部32c的列、一个第三开口部32c的列、一个第二开口部32b的列和第一开口部32a依次以并排的方式而被形成。此外，在x方向上邻接的第二开口部32b与第三开口部32c以在y方向上的位置大致相同的方式而被形成。
38.在压力室基板34中，形成有多个开口部34a。开口部34a的平面形状为，在x方向上呈长条的矩形。多个开口部34a在y方向上排列。排列有多个开口部34a的列有两列，两列在x方向上并排形成。另外，开口部34a被形成于在从z方向进行观察的情况下，与被形成于流道基板32上的邻接的第二开口部32b以及第三开口部32c重叠的位置处。
39.在振动板36上，在从z方向进行观察的情况下，在与被形成于压力室基板34上的开口部34a重叠的位置上形成有压电元件44。
40.驱动电路50对压电元件44进行驱动。详细而言，驱动电路50由用于驱动压电元件44的驱动信号以及输出基准电压的ic(integrated circuit：集成电路)芯片实现。驱动电路50被安装于配线基板46上。在配线基板46上，形成有用于向驱动电路50输入的输入信号、从驱动电路50输出的驱动信号以及基准电压的配线。如在图3中所示那样，配线基板46与压电元件44经由凸块b而接合。向驱动电路50输入的输入信号例如经由fpc(flexible printedcircuits：柔性印刷电路)而被输入至形成于配线基板46的未图示的端子上。
41.筐体部48为用于贮存油墨的盒子，且具有框形状。在层叠的情况下，在筐体部48的内部空间中配置有压力室基板34、振动板36以及配线基板46。在筐体部48的x方向上的两端部处分别形成有贯穿孔48a。
42.使用图3来对液体喷出头26的剖视结构进行说明。在筐体部48的x方向上的两端部处分别形成有在y方向上延伸的空间rb。空间rb与贯穿孔48a连通。通过流道基板32与吸振体64连接，从而形成了空间ra、供给液室26a以及供给流道26b。空间ra为，第一开口部32a的内部空间。供给液室26a为，由将第一开口部32a与第二开口部32b分隔开来的隔壁32d、和吸振体64包围而成的空间。供给流道26b为，第二开口部32b的内部空间。空间ra与空间rb以及供给液室26a连通，供给液室26a与供给流道26b连通。通过压力室基板34与振动板36连接，从而形成了压力室c。压力室c为，由开口部34a和振动板36包围而成的空间。压力室c与供给流道26b连通。通过流道基板32与喷嘴板62连接，从而形成了连通流道26c。连通流道26c为，第三开口部32c的内部空间。连通流道26c与压力室c以及喷嘴n连通。
43.空间ra以及空间rb作为对向压力室c供给的油墨进行贮留的液体贮留室而发挥功
能。空间rb与在y方向上并排的多个空间ra连通，经由贯穿孔48a而被供给的油墨经由空间rb而贮留于多个空间ra中。被贮留于空间ra的油墨在供给液室26a和供给流道26b中流通并被供给至压力室c。
44.在从z方向进行观察的俯视观察中，在分别与两个压力室c重叠的位置上配置有压电元件44，并以覆盖两个压力室c的方式而配置有配线基板46和驱动电路50。驱动信号以及基准电压从配线基板46经由凸块b而被输入向压电元件44。通过被输入有驱动信号以及基准电压而被施加有电压，从而使压电元件44发生变形，振动板36以与压电元件44的变形联动的方式进行振动，通过压力室c内的压力发生变动，从而使油墨从喷嘴n被喷出。
45.a3.压电元件的结构
46.如图5所示那样，作为基板的振动板36具有硅基板361以及绝缘体层362。压电元件44是在振动板36上依次层叠第一电极441、晶种层442、压电体层443和第二电极444而被形成的。在此，将从z方向进行观察时第一电极441、晶种层442、压电体层443和第二电极444重叠的部分称为能动部440。能动部440为，当在第一电极441与第二电极444之间被施加有电压时，压电体层443会发生变形的部分。
47.在位于硅基板361的+z方向侧、且与绝缘体层362接触的面上，形成有二氧化硅。绝缘体层362由氧化锆(zro2)形成。第一电极441由钛(ti)层和铂(pt)层形成。
48.另外，第一电极441并未被限定于ti层和pt层的多个层，例如可以为ti、pt、铱(ir)、铝(al)、镍(ni)、金(au)、铜(cu)等金属材料中的单层，也可以由这些金属材料中的多个层层叠形成。
49.晶种层442作为用于对后述的压电体层443的取向进行控制的取向控制层而发挥功能。晶种层442为，至少包含铅(pb)、铋(bi)、铁(fe)以及钛(ti)的复合氧化物。详细而言，优选为，晶种层442由以pb
x
bi
(a-x)
feyti
(b-y)
oz所表示的复合氧化物构成。其中，a＞x，b＞y。在此，优选为，x/(a-x)满足下式(1)。
50.0.04＜x/(a-x)＜1.40
···
式(1)
51.进一步地，为了使压电体层443向(100)面取向，优选为，x/(a-x)满足式(2)。
52.x/(a-x)＜0.72
···
式(2)
53.此外，优选为，b＝1，并且优选为，a/b满足式(3)。
54.0.8＜(a/b)＜1.4
···
式(3)
55.优选为，z满足式(4)。
56.2.8＜z＜3.2
···
式(4)
57.另外，上述的晶种层442的组成是，利用后述的溶液法来调配各元素的有机化合物的溶液时的、各元素的摩尔比。在本实施方式中，a＝1.2、b＝1.0、x＝0.1、y＝0.5。晶种层442具有钙钛矿结构。晶种层442的厚度t优选为5nm以上200nm以下，更优选为5nm以上100nm以下。此外，可认为是，晶种层442的介电常数比较高。因此，以压电体层443相对于施加电压的位移量所表示的位移效率较好。另外，晶种层442并不限定于钙钛矿结构，也可以具有具备在fe或ti上配位有六个氧(o)的八面体的、与钙钛矿结构类似的结构，例如铋层状结构等。
58.压电体层443由作为结构元素而包含pb、zr和ti、且具有钙钛矿结构的复合氧化物形成。在本实施方式中，压电体层443由菱面体晶系且具有钙钛矿结构的锆钛酸铅(pzt)形
成。另外，压电体层443并不限于pzt，例如也可以使用锆钛酸铅镧((pb,la)(zr,ti)o3)、铌酸锆钛酸铅(pb(zr,ti,nb)o3)、镁铌锆钛酸铅(pb(zr,ti)(mg,nb)o3)等。此外，压电体层443也可以不一定包含铅，例如也可以使用铌酸钾钠((k,na)nbo3)、钛酸铋钠((bi,na)tio3)、铁酸铋(bifeo)。压电体层443的粒子直径优选为2μm以下，更优选为1μm以下。已知如下情况，即，当压电体层443的粒子直径较大时，在压电体层443中容易产生裂纹。此外，当压电体层443的粒子直径较大时，也存在有压电体层443的耐久性降低的情况。因此，通过将压电体层443的粒子直径设为1μm以下，从而能够抑制在压电体层443中产生裂纹的情况，并能够抑制耐久性的降低。在本实施方式中，压电体层443的粒子直径为几百nm程度。
59.在通过x射线衍射法从层叠方向对被形成在振动板36上的第一电极441以及被形成在晶种层442上的压电体层443进行解析时，在通过x射线衍射法进行测定而得到的x射线衍射图案中，(100)面的峰强度高于(110)面的峰强度。此外，在通过x射线衍射法来对被形成于振动板36上的晶种层442上所形成的压电体层443进行测定而得到的x射线衍射图案中，(100)面的峰强度高于(110)面的峰强度。也就是说，压电体层443在压电元件44中的层叠方向上，向(100)面强烈取向。
60.已知在一般情况下，在构成压电体层443的pzt为菱面体晶结构的情况下，如果向(100)面取向，则位移量变大、也就是压电特性提高。如果将晶种层442设为本实施方式中的复合氧化物，则能够使压电体层443向(100)面取向。因此，通过本实施方式的晶种层442的形成，从而能够提高压电体层443的压电特性。此外，通过将晶种层442的厚度设为5nm以上且200nm以下，从而能够在提高压电体层443的位移效率的同时，使压电体层443良好地向(100)面取向。如果晶种层442的厚度薄于5nm，则晶种层442将难以均质地成膜，从而使压电体层443向(100)面取向的效果降低。如果晶种层442的厚度为200nm以上而过厚，则由于pzt的介电常数高于晶种层442的介电常数，因此将难以向压电体层443施加电压，从而使压电体层443的位移效率降低。此外，由于晶种层442的结构元素接近于压电体层443的结构元素，因此即使晶种层442的结构元素向压电体层443扩散，也能够使压电元件44的压电特性不易降低。此外，由于晶种层442不具有导电性，因此能够采用晶种层442与第一电极441以及第二电极444相接的、本实施方式的压电元件44的结构。另外，还已知如下情况，即，即使不是pzt，只要是具有压电特性、且在(100)方向以外的方向上具有极化轴的结构，则当与pzt同样地被取向在(100)面上时，压电特性也会提高。
61.第二电极444由ir形成。另外，第二电极444并未被限定于ir，例如可以为pt、al、ni、au、cu等金属材料中的单层，也可以由这些金属材料中的多个层层叠形成。
62.如图4所示那样，第一电极441针对每个压力室c、也就是每个能动部440而被形成。第一电极441向+x方向被引出，并独立地与驱动电路50电连接。相对于此，第二电极444以覆盖在y方向上并排的多个能动部440的方式被形成。也就是说，第一电极441以独立的方式被设置于多个能动部440上，第二电极444以共同的方式被设置于多个能动部440上。在第一电极441上，针对每个能动部440而施加有独立的电压，在第二电极444上，针对在y方向上排列的多个能动部440而施加有共同的电压。压电体层443以在邻接的能动部440之间具有贯穿孔443a的方式被形成。贯穿孔443a为，不被形成有压电体层443的区域。晶种层442以覆盖在y方向上并排的多个压电元件44的方式被形成。
63.a4.压电元件的制作方法
64.首先，制作振动板36。具体而言，通过使硅基板361进行热氧化，从而在+z方向的面上形成二氧化硅。接下来，通过溅射法形成zr层，通过使zr进行热氧化从而形成作为绝缘体层362的zro2层。
65.接下来，形成第一电极441。具体而言，通过溅射法，依次层叠ti层以及pt层。接下来，使用光刻法，对ti层和pt层进行图案形成。具体而言，在pt层上，涂布抗蚀剂，在曝光后，对ti和pt进行离子研磨。接下来，通过氧等离子体灰化而去除抗蚀剂，并进行基板清洗。
66.接下来，通过mod(metal organic decomposition：金属有机分解)法而形成晶种层442。具体而言，首先，通过旋涂法，将被调节成以摩尔比计为pb：bi：fe：ti＝10：110：50：50的pb、bi、fe、ti的丙酸溶液涂布在振动板36上。接下来，使用热板，在350℃下进行干燥和脱脂。接下来，通过rta(rapid thermal anneal：快速热退火)，在700℃下进行5分钟加热处理。
67.接下来，通过溶液法而形成压电体层443。具体的形成方法为，首先，通过旋涂法，将被调节成以摩尔比计为pb：zr：ti＝118：52：48的pb、zr和ti的乙酸溶液涂布在晶种层442上。接下来，使用热板，在200℃和410℃下进行干燥和脱脂。接下来，通过rta(rapid thermal anneal：快速热退火)，在40℃下进行5分钟加热处理。
68.接下来，形成第二电极444。具体而言，通过溅射法而层叠ir。接下来，使用光刻法，对ir层进行图案形成。
69.b.其他实施方式：
70.(b1)在上述实施方式中，第一电极441针对每个能动部440而被形成，第二电极444以共同的方式被设置于在y方向上排列的多个能动部440上。相对于此，也可以是第一电极441以共同的方式被设置于在y方向上排列的多个能动部440上，第二电极444针对每个能动部440来设置。
71.(b2)压电元件44的制作方法并不限于上述方法。例如，第一电极441的图案形成时的蚀刻也可以为离子研磨以外的蚀刻方法。此外，晶种层442的形成方法并不限于mod法，也可以为溶胶凝胶法或溅射法等其他方法。
72.(b3)在上述实施方式中，第一电极441以ti层和pt层层叠的方式被形成，并且为了与驱动电路50电连接，第一电极441向+x方向被引出。相对于此，也可以设为如下结构，即，在第一电极441与晶种层442之间包含由ir形成的配线，第一电极441在俯视观察时，不向与能动部440相比靠外侧引出，而是由ir形成的配线与第一电极441以及驱动电路50连通。另外，在该结构的情况下，晶种层442被形成在zro2层、pt层以及ir层上。在该结构中，通过x射线衍射法对被形成在振动板36上的第一电极441、由ir形成的配线、以及被形成在晶种层442上的压电体层443进行测定而得到的x射线衍射图案中，(100)面的峰强度高于(110)面的峰强度。此外，虽然在上述实施方式中，第一电极441以ti层和pt层层叠的方式被形成，但第一电极441也可以是依次层叠ti层、pt层和ir层而被形成的。
73.c.实施例以及比较例：
74.c1：晶种层以及压电体层的制作
75.改变晶种层的组成比、具体而言改变pb的含量来制作实施例(1)～(8)以及比较例。在图6中，示出了所制作的实施例(1)～(8)以及比较例的晶种层的组成。实施例(1)～(8)和比较例的晶种层的组成由pb
x
bi
(a-x)
feyti
(b-y)
oz来表示。在实施例(1)～(8)的晶种层
中，a＝1.2、x为0.05以上且0.9以下的值。在比较例的晶种层中，x＝0，也就是说，其为不含有pb的复合氧化物。实施例(1)～(7)以及比较例的第一电极层的最上层为pt层。实施例(8)为上述其他实施方式(b3)的结构，且在第一电极层上形成有ir层，在ir层上形成有晶种层以及压电体层。在图6中，与晶种层的组成一同记载了表示pb的置换率的x/a。在图6的“下层”一栏中，示出了在进行后述的x射线衍射图案的测定时，进行了测定的部分的晶种层的下层的结构。
76.在各个实验例和比较例中，利用与上述同样的制作方法，在振动板上形成有晶种层和压电体层。具体而言，首先，通过使硅基板进行热氧化，从而形成二氧化硅。接下来，通过溅射法而形成zr层，并通过使zr层进行热氧化从而形成zro2层。对于实施例(1)～(7)和比较例而言，在形成zro2层后，通过溅射法，而依次层叠ti层和pt层。接下来，使用光刻法来对ti层和pt层进行图案形成。接下来，形成晶种层和压电体层。对于实施例(8)而言，在形成zro2层后，依次层叠ti层、pt层、ir层。接下来，使用光刻法，对ti层、pt层和ir层进行图案形成。接下来，形成晶种层和压电体层。
77.对于实施例(1)～(8)而言，晶种层通过旋涂法，而将被调节成为各自的摩尔比的pb、bi、fe、ti的丙酸溶液涂布在振动板上。接下来，使用热板，在350℃下进行干燥以及脱脂。接下来，通过rta(rapid thermal anneal：快速热退火)，在700℃下进行5分钟加热处理。对于比较例而言，使用不含pb的丙酸溶液，在涂布后，进行干燥、脱脂、加热处理，从而形成晶种层。比较例的丙酸溶液的各元素的比率以摩尔比计为bi：fe：ti＝120：50：50。
78.压电体层由pzt形成。压电体层在实施例(1)～(8)和比较例中以同样的方式被形成。具体而言，首先，通过旋涂法，将被调节成为以摩尔比计为pb：zr：ti＝118：52：48的pb、zr以及ti的乙酸溶液涂布在晶种层上。接下来，使用热板，在200℃以及410℃下进行干燥以及脱脂。接下来，通过rta(rapid thermal anneal：快速热退火)，在740℃下进行5分钟加热处理。
79.c2：压电体层的评价
80.对实施例(1)～(8)以及比较例的x射线衍射图案进行测定，并对压电体层的取向程度进行评价。x射线衍射装置为，布鲁克(bruker)公司制d8discover with gadds。测定条件为，管电压：50kv，管电流：100ma，检测器距离：15cm，准直器直径：0.1mm，测定时间：180秒。利用2θ范围：20
°
～40
°
、x范围：-95
°
～-85
°
、步进宽度：0.02
°
、强度标准化法：binnormalized，将通过测定而得到的二维数据转换为x射线衍射强度曲线。在实施例(1)～(7)中，通过ti层以及pt层的图案形成，从而具有形成在pt上的晶种层以及压电体层的部分、和被形成在zro2上的晶种层以及压电体层的部分。在对x射线衍射图案进行测定中，实施了被形成在pt上的晶种层以及压电体层的部分的测定、和被形成在zro2上的晶种层以及压电体层的部分的测定。同样地，在实施例(8)中，通过ti层、pt层以及ir层的图案形成，从而具有被形成在ir上的晶种层以及压电体层的部分、和被形成在zro2上的晶种层以及压电体层的部分。其中，在实施例(8)中，实施了被形成在ir上的晶种层以及压电体层的部分的测定。
81.图7示出了在比较例的pt上测定的x射线衍射图案。图8示出了在实施例(1)～(7)的pt上测定的x射线衍射图案。在比较例的x射线衍射图案中，22
°
附近的(100)面的峰强度较低，并可观察到31
°
附近的(110)面的峰强度，且38
°
附近的(111)面的峰强度较高。相对于
此，在实施例(1)～(7)的pt上测定的x射线衍射图案中，总的说来(100)面的峰强度较高。图9～图11分别是对(100)面的峰附近、(110)峰附近、(111)峰附近进行放大的、实施例(1)～(7)的pt上的x射线衍射图案。如图9所示那样，(100)面的峰强度按照实施例(3)、实施例(2)、实施例(4)、实施例(1)、实施例(5)、实施例(6)、实施例(7)的顺序降低。如图10所示那样，在实施例(6)和实施例(7)中，可观察到(110)面的峰。在实施例(6)以及实施例(7)中，可观察到(110)面的峰，且(100)面的峰强度较低，由此可认为是，在表示pb的置换率的x/(a-x)为1.400以上、x/a为0.583以上的晶种层中，将pzt向(100)面取向的效果较低。另一方面，在实施例(1)～(5)中，未观察到(110)面的峰，且(100)面的峰强度较高，由此可认为是，在x/(a-x)为0.714以下、x/a为0.417以下的晶种层中，将pzt向(100)面取向的效果较高。由以上可知，对于被层叠在pt层上的、由pb
x
bi
(a-x)
feyti
(b-y)
oz表示的晶种层而言，当为满足0.04＜x/(a-x)＜1.40、0.04＜(x/a)＜0.58的组成时，能够使pzt向(100)面取向。进一步地，当为满足x/(a-x)＜0.72、(x/a)＜0.42的组成时，能够提高使pzt向(100)面取向的效果。另外，如图11所示那样，对于实施例(1)～(7)而言，未观察到(111)面的峰。
82.图12示出了在比较例的zro2上测定的x射线衍射图案。图13示出了在实施例(1)～(7)的zro2上测定的x射线衍射图案。在zro2上测定的x射线衍射图案与在pt上测定的x射线衍射图案表示同样的倾向。在比较例的x射线衍射图案中，22
°
附近的(100)面的峰强度较低，32
°
附近的(110)面的峰强度较高。相对于此，在实施例(1)～(7)的zro2上测定的x射线衍射图案中，总的说来(100)面的峰强度较高。图14～图16分别是对(100)面的峰附近、(110)面的峰附近、(111)面的峰附近进行放大的、实施例(1)～(7)的zro2上的x射线衍射图案。如图14所示那样，(100)面的峰强度按照实施例(2)、实施例(1)、实施例(3)、实施例(4)、实施例(5)的顺序降低。此外，在实施例(6)、实施例(7)中，未观察到(100)面的峰。如图15所示那样，在实施例(6)和实施例(7)中，(110)面的峰强度较高。在实施例(6)以及实施例(7)中，(110)面的峰强度较高，且未观察到(100)面的峰，由此可认为是，在x/a为0.583以上的晶种层中，使pzt向(100)面取向的效果较低。另一方面，在实施例(1)～(5)中，未观察到(110)面的峰，或者峰强度较低，而可观察到(100)面的峰，由此可认为是，在x/(a-x)为0.714以下、x/a为0.417以下的晶种层中，使pzt向(100)面取向的效果较高。由以上可知，对于被层叠在zro2上的、由pb
x
bi
(a-x)
feyti
(b-y)
oz表示的晶种层而言，当满足0.04＜x/(a-x)＜1.40、0.04＜(x/a)＜0.58的组成时，能够使pzt向(100)面取向。进一步地，当满足x/(a-x)＜0.72、(x/a)＜0.42的组成时，能够提高使pzt向(100)面取向的效果。另外，如图16所示那样，关于实施例(1)～(7)，未观察到(111)面的峰。
83.图17示出了在实施例(8)的ir上测定的x射线衍射图案。在ir上测定的x射线衍射图案与在pt上测定的x射线衍射图案示出了同样的倾向。在于ir上测定的x射线衍射图案中，(100)面的峰强度较高，且未观察到(110)面的峰强度和(111)面的峰。由以上可知，对于被层叠在ir上的、由pb
x
bi
(a-x)
feyti
(b-y)
oz表示的晶种层而言，也能够使pzt向(100)面取向。另外，实施例(8)的x射线衍射图案类似于包含与实施例(8)相同组成的晶种层的实施例(2)的pt上的x射线衍射图案。因此，可认为是，对于在形成在ir上的晶种层上所形成的、具有实施例(8)的组成以外的组成的压电体层而言，也能够具有向(100)面取向的效果。
84.基于(a)在比较例的pt上测定的x射线衍射图案、(b)在比较例的zro2上测定的x射线衍射图案、(c)在实施例(2)的pt上测定的x射线衍射图案、(d)在实施例(2)的zro2上测定
的x射线衍射图案，使用jcpds card no.330784来进行lotgering因子的评价。lotgering因子为，将最大值设为1的、表示取向的程度的指标。所计算出的lotgering因子如下。
85.(a)0.13
86.(b)0.21
87.(c)0.99
88.(d)0.99
89.实施例(2)中的lotgering因子在pt上以及zro2上的任意一个上均为较高的值，从而pzt向(100)面强烈地取向。
90.在压电元件44的制作工序中，在形成作为第一电极441的ti层以及pt层之后，实施使用光刻法的图案形成。在图案形成的工序中，例如由于少量残留的抗蚀剂等，有时会在第一电极441的表面上形成微小的凹凸。当在第一电极441的表面上形成有凹凸的情况下，将无法良好地形成晶种层442，从而有时压电体层443未被取向在(100)面上。在这一点上，在本实施例所涉及的晶种层442中，如由x射线衍射的结果所示那样，即使在进行了图案形成的情况下，也能够使压电体层443向(100)面取向。
91.此外，由图6、图8、图13、图17可知，在实施方式的晶种层442中，不管晶种层442所层叠的层为pt、zro2、ir中的哪一者，压电体层443均向(100)面取向。也就是说，根据本实施方式的晶种层442，能够不论晶种层442所层叠的层如何，均使压电体层443向(100)面取向。
92.此外，在22
°
附近的(100)面上的峰强度的积分值为相同程度时，与在22
°
的附近均匀分散地产生峰强度相比，优选为，在22
°
附近的局部部分处产生陡峭的峰强度。产生陡峭的峰强度，由于晶体的方向相一致，因此在驱动时，作用于压电体层443的力的方向不会有较大地偏差，从而能够减少裂纹等的产生。在此，在峰强度陡峭的情况下，摇摆曲线的半值宽度变小。也就是说，可以根据摇摆曲线的半值宽度来评价由峰强度的偏差所引起的裂纹的生成难度。具体而言，在本实施方式的测定条件中，(100)面上的摇摆曲线的半值宽度优选为8.4
°
以下，特别优选为3.2
°
以下。
93.此外，压电体层443的+z方向的算术平均粗糙度优选为，较小一些、即为平坦。在为平坦时，由于在压电体层443的+z方向侧层叠设置的第二电极444与压电体层443的接触面积变大，因此能够提高紧贴性，从而更加提高耐久性。此外，在凹凸较大的情况下，压电体443与第三电极444的接触部分被限定于压电体443的凸部分，因此存在有电荷集中于凸部分的可能性。如果设为平坦，则也能够抑制向该特定部分的电荷集中。具体而言，压电体层443的+z方向的算术平均粗糙度优选为2.8nm以下，更优选为1.0nm以下。
94.d.其他方式
95.本公开并不限于上述的实施方式，可以在不脱离其宗旨的范围内以各种各样的结构来实现。例如，为了上述课题的一部分或全部，或者为了实现上述效果的一部分或全部，对于与发明内容一栏中所记载的各个方式中的技术特征相对应的实施方式的技术特征而言，是可以适当地进行替换或组合的。此外，如果该技术特征在本说明书中没有作为必须的内容来进行说明，则可以适当地删除。
96.(1)根据本公开的一方式，提供了一种压电元件。该压电元件为，在基板上层叠有第一电极、晶种层、压电体层和第二电极的压电元件，所述晶种层为，至少包含pb、bi、fe、ti的复合氧化物。根据该方式，能够使压电体层向(100)面取向。
97.(2)在上述方式的压电元件中，所述晶种层中所包含的复合氧化物由pb
x
bi
(a-x)
feyti
(b-y)
oz来表示。其中，a＞x、b＞y。根据该方式，能够使压电体层向(100)面取向。
98.(3)在上述方式的压电元件中，0.04＜x/(a-x)＜1.40。根据该方式，能够使压电体层向(100)面取向。
99.(4)在上述方式的压电元件中，x/(a-x)＜0.72。根据该方式，能够使压电体层向(100)面取向。
100.(5)在上述方式的压电元件中，0.8＜(a/b)＜1.4。根据该方式，能够使压电体层向(100)面取向。
101.(6)在上述方式的压电元件中，b＝1。根据该方式，能够使压电体层向(100)面取向。
102.(7)在上述方式的压电元件中，2.8＜z＜3.2。根据该方式，能够使压电体层向(100)面取向。
103.(8)在上述方式的压电元件中，所述晶种层的厚度为5nm以上、200nm以下。根据该方式，能够使压电体层向(100)面取向。此外，能够使压电体层的介电特性良好。
104.(9)在上述方式的压电元件中，所述晶种层上的所述压电体层的粒子直径为2μm以下。根据该方式，能够抑制在压电体层中产生裂纹的情况。
105.(10)在上述方式的压电元件中，通过x射线衍射法从所述层叠方向对所述压电体层进行解析时，x射线衍射图案的(100)面的峰强度高于(110)面的峰强度。
106.(11)在上述方式的压电元件中，所述第一电极的最上层由p形成，被层叠在所述pt上的所述压电元件的所述(100)面的峰强度高于所述(110)面的峰强度。
107.(12)在上述方式的压电元件中，所述基板的最上层由zro2形成，被层叠在所述zro2上的所述压电元件的所述(100)面的峰强度高于所述(110)面的峰强度。
108.(13)在上述方式的压电元件中，在所述第一电极与所述压电元件之间包含由ir形成的层，被层叠在所述ir上的所述压电元件的所述(100)面的峰强度大于所述(110)面的峰强度。
109.(14)在上述方式的压电元件中，所述压电体层为，至少包含pb、zi、ti、且具有钙钛矿结构的复合氧化物。根据该方式，能够提高被取向在(100)面上的压电体层的压电特性。
110.(15)在上述方式的压电元件中，所述晶种层的所述复合氧化物具有钙钛矿结构。
111.(16)根据本公开的一方式，提供了一种液体喷出头。该液体喷出头具有上述方式的压电元件、和对所述压电元件进行驱动的驱动电路。根据该方式，能够提供一种具备被取向在(100)面上、且具有良好的压电特性的压电元件的液体喷出头。
112.(17)在上述方式的液体喷出头中，所述压电元件包含多个能动部，所述第一电极被独立地设置于所述多个能动部上，所述第二电极被共同地设置于所述多个能动部上。根据该方式，能够提供一种具备拥有良好的压电特性的压电元件、第一电极和第二电极的液体喷出头。
113.(18)在上述方式的液体喷出头中，所述压电元件包含多个能动部，所述第一电极被共同地设置于所述多个能动部上，所述第二电极被独立地设置于所述多个能动部上。根据该方式，能够提供一种具备拥有良好的压电特性的压电元件、第一电极和第二电极的液体喷出头。
114.(19)根据本公开的一个方式，提供了一种液体喷出装置。该液体喷出装置具有上述方式的液体喷出头、和对所述液体喷出头的动作进行控制的控制部。根据该方式，能够提供一种具备如下液体喷出头的液体喷出装置，所述液体喷出头具备拥有良好的压电特性的压电元件、第一电极和第二电极。
115.符号说明
116.12
…
介质；14
…
液体收纳部；16
…
输送机构；20
…
头移动机构；21
…
输送带；22
…
滑架；26
…
液体喷出头；26a
…
供给液室；26b
…
供给流道；26c
…
连通流道；32
…
流道基板；32a
…
第一开口部；32b
…
第二开口部；32c
…
第三开口部；32d
…
隔壁；34
…
压力室基板；34a
…
开口部；36
…
振动板；44
…
压电元件；46
…
配线基板；48
…
筐体部；48a
…
贯穿孔；50
…
驱动电路；62
…
喷嘴板；64
…
吸振体；80
…
控制部；100
…
液体喷出装置；361
…
硅基板；362
…
绝缘体层；440
…
能动部；441
…
第一电极；442
…
晶种层；443
…
压电体层；443a
…
贯穿孔；444
…
第二电极；b
…
凸块；c
…
压力室；n
…
喷嘴；ra、rb
…
空间。