Mg1/3Nb2/3) 03-0. 32PbTi03-0. 12PbZr03(PMNZT56/32/12)的单晶的[100]板通过固态晶体生长法 (SolidStateCrystalGrowth)来制作。之后，在[100]板的上面以及下面，通过派射法以 20nm的厚度设置钛（Ti)。接着，在钛上以300nm的厚度设置金（Au)。之后，通过使用切块 机切断设置了上述电极的单晶的[100]板，从而制作四个纵横的长度为5mm，厚度为0.5mm 的压电振子。该压电振子的相变温度Trt约为115°C。另外，居里温度Tc为185°C。另外， 使用Sawyer-Tower电路测量到的矫顽电场Ec在室温下为0? 5kV/mm。相对于该压电振子， 在电极间施加1. 5kV/mm的直流电场10分钟。接着，pp的值为0. 3kV/mm以上3kV/mm以下 的正弦曲线的交流电场以10Hz对同一电极间施加20个周期。
[0097] 在极化处理24小时后，测量室温介电常数、介电损耗DF(%)、压电常数d33(pC/ N)、第2衍射角C2、第2半高宽W2、第2衍射角的峰高度等各种特性。另外，第1衍射角C、 第1半高宽W等特性通过对极化前的压电振子或去极后的压电振子执行X射线衍射来测 量。
[0098] 以下的表5以及表6是将施加交流电场进行极化的压电振子的各种特性与没有施 加交流电场的同一形状的PMNZT56/32/12的压电振子的各种特性一起不出的表。另外，表 中的值是各个例子中的四个采样的平均值。
[0099][表 5]
[0100]
[0101] [表 6]
[0102]
[0103] 如由表5、表6得知的那样，在施加了直流电场之后施加pp的电场为lkV/mm以上 3. 5kV/mm以下的交流电场的采样（实施例15至21)与没有施加交流电场的参考例9至12 相比较，介电常数在20%以上50%以下的范围内，在压电常数为16%以上75%以下的范围 增加。另外，介电损耗降低。另外，在该材料下，半高宽比（W2/W)为0.22以上0.33以下， 通过交流极化提高了晶体性。另外，衍射角比（C2/C)成为1.0001以上1.0002以下，并发 现c轴晶格面间距的减少。
[0104](实施例22至实施例30)
[0105]铌镁酸铅一钛酸铅（Pb(Mg1/3Nb2/3) 03-PbTi03)的 0. 71Pb
[0106] (Mg1/3Nb2/3) 03-0. 29PbTi03(PMNT71/29)单晶的[100]板的外形研磨加工成 12X12mm，厚度为0? 05mm以上2. 0mm以下。之后，通过蒸镀装置将金以300nm的厚度设置在 [100]板（12X12mm)的上面以及下面。将上面侧的电极称为第1电极，将下面侧的电极称 为第2电极。接着，通过使用切块机切断设置有上述电极的单晶的[100]板，从而制作纵横 的长度为5mm，厚度为0? 05mm以上2. 0mm以下的厚度不同的多个压电振子。对制作出的多 个压电振子的电极间，以25°C、80°C以及120°C的各个的温度，以0. 1Hz至2000Hz，施加pp 的值具有〇. 8kV/mm的三角波的交流电场0. 1分钟以上30分钟以下。在施加了交流电场之 后，对同一电极间，在室温下施加〇. 5kV/mm的直流电场10分钟。极化处理24小时后，测量 室温介电常数、介电损耗DF(% )、压电常数d33 (pC/N)。
[0107] 以下的表7是表不施加交流电场进行极化的压电振子的各种特性的表。另外，表 中的值是各个例子中的四个采样的平均值。
[0108][表7]
[0109]
[0110] 如由表7得知的那样，厚度（第1电极与第2电极之间的距离）为0.5mm以下的 压电振子的介电常数以及压电常数提高的效果显著。然而，厚度为〇. 5mm以上2. 0mm以下 的压电振子的介电常数以及压电常数的提高较少。另外，当交流的频率超过100Hz时，或当 交流施加时间超过10分钟时，除了介电常数以及压电常数的提高较少之外，还易于发生绝 缘破坏。另外，如果交流施加时的温度超过l〇〇°C，则提高介电?压电特性的效果变小被熟 知。
[0111] (实施例 31)
[0112] 本实施例是与超声波探头相关的实施例。图10是表示本实施方式所涉及的超声 波探头的结构的一个例子的图。以下，针对使用经过上述极化工序制作的压电振子的超声 波探头的结构，参照图10进行说明。
[0113] 如图10所示，超声波探头100具有背衬材料102、信号用FPC(FlexiblePrinted Circuit) 104、单晶压电振动元件106、第1声匹配层108、第2声匹配层110、接地用FPC112、 以及声透镜114。另外，在图10中，为了简化说明，省略单晶压电振动元件1061的前面的第 1、第2声匹配层以及接地用FPC。
[0114] 背衬材料102由橡胶制成，使用具有低声阻抗（AI= 2MRayls以上6MRayls以下） 的材料或硬度高的金属。信号用FPC104设置于背衬材料102的前面侧。在信号用FPC104 的前面侧配置金属配线。单晶压电振动元件106通过切割上述的压电振子（设置有电极的 单晶片）来制作。单晶压电振动元件106具有由在上述实施例1至30中说明的铅复合钙钛 矿化合物构成的单晶压电体和分别设置于单晶压电体的超声波放射面侧（第1面侧）和背 面侧（第2面侧）的未图示的电极（前面电极（第1电极）以及背面电极（第2电极））。 另外，在电极中的单晶压电体侧，也可以设置基电极。第1声匹配层108设置在单晶压电振 动元件106的超声波放射面侧。第1声匹配层108在前面侧和背面侧具有未图示的电极。 第2声匹配层110设置于第1声匹配层108的前面侧。第2声匹配层110在前面侧和背面 侧具有未图示的电极。
[0115] 接地用FPC112在背面侧具有接地用电极。接地用FPC112被设置在第2声匹配层 110的前面侧。第3声匹配层111被设置在接地用FPC112的前面侧。声透镜114被设置在 第3声匹配层111的前面侧。
[0116] 另外，在单晶压电振动元件106的超声波放射面侧，并不限定于三层，也可以配置 两层或四层的声匹配层。此时，可以在接地用FPC112上形成声匹配层，也可以省略。
[0117] 当将多个声匹配层设置在单晶压电振动元件106的超声波放射面侧时，声匹配层 各自的声阻抗从单晶压电振动元件106朝向声透镜114阶段性地变小。例如当声匹配层为 一层时，单晶压电振动元件106的正上方的第一个声匹配层（第1声匹配层108)在25°C下 具有4MRayls以上7MRayls以下的声阻抗。此时，第1声匹配层108例如优选由通过对导 电材料的碳、作为有机物的环氧树脂添加氧化物粒子来调整声阻抗的材料等来制作。
[0118] 当声匹配层为两层时，单晶压电振动元件106的正上方的第1声匹配层108优选 使用在25°C下具有5MRayls以上lOMRayls以下的声阻抗，第二层声匹配层（第2声匹配 层110)具有2MRayls以上4MRayls以下的声阻抗的材料。此时，第1声匹配层108例如由 碳、含有氧化物的环氧树脂的材料来制作。第2声匹配层110例如优选由环氧有机硅或聚 乙烯类树脂材料制成。另外，当在声匹配层中使用绝缘性的环氧材料时，也可以根据需要通 过镀层等对声匹配层的表面赋予导电性。
[0119] 当声匹配层为三层时，第1声匹配层108例如由玻璃材料制成，第2声匹配层110 例如由对碳、环氧填充氧化物的材料来制作。第3声匹配层111优选由聚乙烯类树脂材料 制作。另外，当在声匹配层中使用绝缘性的材料时，也可以根据需要通过镀层等对声匹配层 的表面赋予导电性。
[0120] 图11是表示示出制造本实施方式所涉及的超声波探头的步骤的流程的流程图的 一个例子的图。
[0121] 图11是表示在图10中说明的超声波探头100的制造方法的流程的流程图。首先， 通过在上述压电振子的制造方法中说明的方法，制作压电振子（步骤Sbl至步骤Sb4)。具 体而言，如以下那样制作压电振子。
[0122] 作为本超声波探头中的压电振子，制作铟铌酸铅-铌镁酸铅-钛酸铅 (Pb(In1/2Nb1/2) 03-Pb(Mg1/3Nb2/3) 03-PbTi03)的 0? 24Pb(In1/2Nb1/2) 03-0. 45Pb(Mg1/3Nb2/3) 03-0.31PbTi03(P頂NT24/45/31)的压电单晶（步骤Sbl)。通过在制作出的压电单晶的 晶体取向成为[100]的面切断压电单晶，从而制作单晶片（步骤Sb2)。此时，通过研磨加 工，[100]板的单晶片的外形被整形为12X26mm，厚度整形为0.28mm。之后，在[100]板 (12X26mm)的上面（超声波放射面）以及下面（背面），通过溅射装置，以10nm的厚度来 设置NiCr。接着，在NiCr上，同样地使用溅射装置，以300nm的厚度来设置金。由此，在单 晶片的超声波放射面侧和背面侧制作电极（步骤Sb3)。对所制作的电极间，以规定的频率 (例如，1Hz)，施加规定的pp的值（例如，1. 6kV/mm)的交流电场15个周期（步骤Sb4)。
[0123] 使用执行了上述交流极化的压电振子，制造具有约3MHz的中心频率的医用超声 波探头。背衬材料102通过在环氧树脂中混合金属钨和氧化锌纤维来制作。所制作的背衬 材料102的密度为2. 5。所制作的背衬材料102的声速为2200m/s。所制作的背衬材料102 的声阻抗为5. 5MRayls。所制作的背衬材料102的形状为11. 6X26X12_。在压电振子的 背面侧粘接信号用FPC104。在信号用FPC104的背面侧粘接所制作的背衬材料102 (步骤 Sb5) 〇
[0124] 第1声匹配层108是具有0.4mm的厚度和15MRayls的声阻抗的玻璃板。第1声匹 配层108粘接在设置有电极的压电振子的超声波放射面侧。第2声匹配层110是具有0. 2_ 的厚度和5. 8MRayls的声阻抗的碳。第2声匹配层110粘接于第1声匹配层108的前面侧。 接地用FPC112粘接于第2声匹配层110的前面侧。第3声匹配层111是具有0. 18mm的厚 度和2. 2MRayls的声阻抗的软质环氧树脂。第3声匹配层111粘接于接地用FPC的前面侧 (步骤Sb6)。
[0125] 使用具有50ym的厚度的切块机刀片，由超声波放射面侧将粘接有多个声匹配层 和接地用FPC的单晶片以0. 15mm的宽度切断（步骤Sb7)。通过该切断（阵列切断），制作 合计96通道的单晶压电振动元件106。在切断阵列后，分别对单晶压电振动元件106直流 地施加电压450V(0. 8kV/mm)的电场（比交流极化中的pp的电场小的电场）2分钟。由此， 执行再次极化。另外，也可以省略阵列切断后的直流极化。另外，直流极化也可以在交流极 化前执行。另外，还有时对由于阵列切断而产生的间隙的一部分填充绝缘性的树脂。在第3 声匹配层111的前面粘接声透镜114(步骤Sb8)。通过以上的步骤，制造超声波探头100。
[0126] 通过通常的方法测量所制造的超声波探头100的各通道的特性，并在表8中示出。 另外，作为比较，在表中示出与对压电振子不进行交流极化处理，而在450V(0.8kV/mm)的 电场中施加通常的直流极化5分钟来进行极化的PMNT71/29的压电振子进行比较的特性。
[0127][表8]
[0128]
[0129] 如有表8得知的那样，对压电振子执行交流电场的施加，之后以直流再次极化的 超声波探头100与只以直流再次极化的超声波探头相比较，通道的容量大，得到高的灵敏 度，还得到灵敏度的偏差小的...