压电体膜及其用图
【技术领域】
[0001] 本发明涉及压电体膜及其用途。
【背景技术】
[0002] 钙钛矿型复合氧化物[(NaJD^BajTiC^ (以下称为「NBT-BT」），作为无铅（lead -free)铁电材料，现在正在研宄开发。
[0003] 专利文献1公开了具有高的退极化温度Td的NBT-BT膜。具体而言，专利文 献1公开了 ：通过在摄氏650度的温度下的RF磁控派射而形成于NaxLah+yNipyOh层上的 (1-a) (Na，Bi，Ba)Ti03-aBiQ03层（Q=Fe、Co、Zn〇.5Ti〇.5、或Mg〇.5Ti〇.5)具有大约摄氏 180度~摄氏250度的退极化温度Td。（l-a)(Na，Bi，Ba)Ti03-aBiQ03层仅具有（001) 取向。NaxLah+yNipyOh层通过在摄氏300度的温度下的RF磁控派射而形成于具有（111) 取向的Pt膜上。
[0004] 非专利文献1公开了测定退极化温度Td的方法。
[0005] 在先技术文献
[0006] 专利文献1 :国际公开第2013/114794号
[0007] 专利文献2 :国际公开第2010/047049号 [0008]专利文献3 :美国专利第7870787号说明书
[0009] 专利文献4 :中国专利申请公开第101981718号说明书
[0010]非专利文献1 : Journal of the American Ceramic Society 93 [4] (2010)1108-1113
【发明内容】
[0011] 本发明的目的是提供一种具有更高的退极化温度Td的压电体膜及其用途。
[0012] 本发明的压电体膜，具备以下的层：
[0013] 仅具有（001)取向的（Naxl，Biyl)TiOa5xl+1.5yl+2 -BaTi03层；和 [0014]仅具有（001)取向的（Nax2,Biy2)TiOQ.5飢 5y2+2 -BaTi03层，其中，
[0015] 上述（Nax2,Biy2)TiO〇 5飢5y2+2 -BaTi03层形成于上述（Naxl，Biyl)TiO〇 5xl+1 5yl+2 -BaTi03层上，
[0016] 上述（Naxl，Biyl)TiOQ.5xl+L5yl+2 -BaTiO3层含有镍，
[0017] 上述（似!￡1，8171)110(|.5!￡1+1. 571+2-8&1103层具有0.02以上的附/11摩尔比，
[0018] 并且，满足以下的全部4个数式（I)~（IV):
[0019] 0.28 彡 xl 彡 0.43 (I);
[0020] 0.49 彡 yl 彡 0.60 (II)；
[0021] 0.30 彡x2 彡 0.46 (III);和
[0022] 0? 51 彡 y2 彡 0? 63 (IV)。
[0023] 本发明的宗旨包含具备该压电体膜的喷墨头、角速度传感器、以及压电发电元件。
[0024] 本发明的宗旨还包含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发电的方法。
[0025] 本发明提供一种具有更高的退极化温度Td的压电体膜及其用途。
【附图说明】
[0026] 图1A表示本实施方式的压电体膜的截面图。
[0027] 图1B表示本实施方式的优选的压电体膜的截面图。
[0028] 图2是表示实施例1中的界面层14的X射线衍射谱图的结果的图。
[0029] 图3是表示实施例1中的压电体层15的X射线衍射谱图的结果的图。
[0030] 图4A是表示一般的压电体材料的电场-位移量特性的图。
[0031] 图4B表不图4A的局部放大图。
[0032] 图5示意性地表示本发明的喷墨头的一例，部分地表示该喷墨头的截面立体图。
[0033] 图6是示意性地表示图5所示的喷墨头中的、包含压力室部件和促动器部的主要 部分，并部分地表示该主要部分的截面的分解立体图。
[0034] 图7是示意性地表示图5所示的喷墨头中的、包含压力室部件和促动器部的主要 部分的一例的截面图。
[0035] 图8是示意性地表示本发明的角速度传感器的一例的立体图。
[0036] 图9是表示图8所示的角速度传感器的截面E1的截面图。
[0037] 图10是示意性地表示本发明的压电发电元件的一例的立体图。
[0038] 图11表示图10所示的压电发电元件的截面图。
[0039] 附图标记说明
[0040] 11 基板
[0041] 12金属电极层
[0042] 13LaNi03层（第 1 电极）
[0043] 14 (Naxl，Biyl)TiOQ.5xl+1.5yl+2-BaTiO3界面层
[0044] 15(似!￡2,8172)110〇5!￡2+1572+2-8&1'10 3压电体层
[0045] 17导电层（第2电极）
【具体实施方式】
[0046] 以下，对本发明的实施方式一边参照附图一边进行说明。
[0047](术语的定义）
[0048] 本说明书中所使用的术语如下定义。
[0049] 术语「线性」意味着施加电场与位移量之间的线性。优选线性高。「线性高」意味 着位移量与施加电场成比例。
[0050] 术语「施加电场」意味着施加于压电体层的电场。
[0051] 术语「位移量」意味着通过施加电场而产生的压电体层的位移量。
[0052] 以下说明位移量与施加电场之间的关系。
[0053] 为了能够测定准确的角速度的角速度传感器、能够喷出准确量的墨的喷墨头、以 及能够通过正压电效应来发电的压电发电元件，需要位移量与电场成比例。即需要位移量 b和电场a满足以下的等式1。
[0054] b=qa? ? ?等式 1 (q为常数）
[0055] 本说明书中所使用的术语「比例」意味着a和b的值满足上述等式1。即术语「比 例」意味着一次函数。术语「比例」不包含二次函数。
[0056] 图4A表不一般的压电体材料的电场-位移量特性的图。图4B表不图5A的局部 放大图。
[0057] 如图4B所示，在点A处的切线的斜率，与在点B处的切线的斜率实质上相同。「实 质上相同」意味着由在点A处的切线的斜率/在点B处的切线的斜率表示的比率为0. 8以 上且1.2以下。这意味着位移量b与电场a成比例。点A和点B的施加电场例如分别为 0? 3V/ym和 1. 8V/ym。
[0058] 位移量b与电场a具有非一次函数的关系的情况下，难以测定准确的角速度、喷出 准确量的墨、以及通过正压电效应来发电。对于能够测定准确的角速度的角速度传感器、能 够喷出准确量的墨的喷墨头、以及能够通过正压电效应来发电的压电发电元件而言，不希 望位移量b与电场a之间为非一次函数的关系。
[0059] 术语「退极化温度Td」意味着压电体层中所包含的极化通过加热压电体层而完全 消失时的温度。即压电体层在比退极化温度Td高的温度下完全失去极化。不具有极化的 压电体层，不作为压电体层发挥作用。从回流焊的观点出发，退极化温度Td优选为摄氏180 度以上，更优选为摄氏300度以上，进一步更优选为摄氏370度以上。
[0060] (压电体膜）
[0061] 图1A表示本实施方式的压电体膜的截面图。如图1A所示，本实施方式的压电体 膜la具备（Naxl，Biyl)TiO 0. 5x1+1. 5yl+2BaTi03 层 14 和（Nax2，Biy2)TiOQ5x2+15y2+2-BaTi03 层 15。
[0062] 为了简洁描述，以下，（Naxl，Biyl)TiOa5xl+1.5yl+2 -BaTiOJ114 称为「界面层」。（Nax2， Biy2)TiOa5x2+1.5y2+2-BaTiOJ115称为「压电体层」。因此，本实施方式的压电体膜具备界面 层14和压电体层15。
[0063] 图1B表示本实施方式的优选的压电体膜的截面图。如图1B所示，本实施方式的 压电体膜la具备基板11、金属电极层12、LaNiOjl13、界面层14、压电体层15、以及导电 层17。
[0064] 压电体层15形成于界面层14上。优选压电体层15与界面层14上接触。换言之， 优选压电体层15与界面层14上物理性地接触。
[0065] 压电体层15仅具有（001)取向。换言之，压电体层15实质上不具有如（1