压电层叠体及压电元件的制作方法

本发明涉及一种压电层叠体及压电元件。

背景技术：

1、作为具有优异的压电特性及强介电性的材料，已知有钛酸锆酸铅(pb(zr，ti)o3，以下称为pzt。)等钙钛矿型氧化物。由钙钛矿型氧化物构成的压电体被用作在基板上具备下部电极、压电膜及上部电极的压电元件中的压电膜。该压电元件被扩展到存储器、喷墨头(致动器)、微镜器件、角速度传感器、陀螺仪传感器、超声波元件(pmut：piezoelectricmicromachined ultrasonic transducer：压电微机械超声换能器)及振动发电器件各种器件中。

2、将压电元件适用于器件时，压电特性高时有助于节能，因此期望压电元件的压电特性高。

3、专利文献1及专利文献2中提出为了获得高压电常数，将晶体轴从基板的面的法线方向倾斜5°以上的pzt层叠。

4、专利文献1：日本特开平11-307833号公报

5、专利文献2：日本特开2011-181828号公报

6、如专利文献1、2，晶体轴倾斜的pzt膜能够实现高压电常数。另一方面，通过本发明人等的研究，晶体轴倾斜5°以上的pzt膜与晶体轴垂直于基板面的pzt膜相比，明显存在耐电压低等问题。

技术实现思路

1、本发明的技术是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种兼具高压电常数和高耐电压的压电层叠体及压电元件。

2、用于解决上述课题的具体方法包括以下方式。

3、本发明的一种压电层叠体，在基板上依次具备下部电极层及压电膜，其中，压电膜包含钙钛矿型氧化物，压电膜具备：第1区域，钙钛矿型氧化物以(100)面取向或(001)面取向与基板面的法线方向形成的第1角度为5°以上且30°以下的第1钙钛矿晶体为主成分；及第2区域，设置于第1区域与下部电极层之间，钙钛矿型氧化物以(100)面取向或(001)面取向与法线方向形成的第2角度小于5°的第2钙钛矿晶体为主成分，且第2区域的厚度为30nm以上。

4、在本发明的压电层叠体中，在压电膜的第1区域中，第1角度优选为5°以上且15°以下。

5、在本发明的压电层叠体中，压电膜优选在第1区域与第2区域之间不具有与基板大致平行且因层叠引起的晶界。

6、在本发明的压电层叠体中，压电膜优选为溅射膜。

7、在本发明的压电层叠体中，压电膜的第1区域的厚度优选为1μm以上。

8、在本发明的压电层叠体中，在第1区域的第1钙钛矿晶体中，法线方向与第1角度形成的面取向优选为(100)面取向。

9、在本发明的压电层叠体中，第1区域的第1钙钛矿晶体优选为菱面体晶。

10、在本发明的压电层叠体中，钙钛矿型氧化物优选由通式abo3表示，a是a位元素，b为b位元素，o为氧元素，

11、a位元素的主成分为pb。

12、在本发明的压电层叠体中，钙钛矿型氧化物优选是由下述通式(1)表示的化合物，pb{(zrxti1-x)y-1b1y}o3(1)，

13、0＜x＜1、0＜y＜0.4，

14、b1优选为选自v、nb、ta、sb、mo及w中的一种以上的元素。

15、在本发明的压电层叠体中，优选第2区域中的pb组成比大于第1区域中的pb组成比。

16、本发明的压电元件具备本发明的压电层叠体、及设置在压电层叠体的压电膜上的上部电极层。

17、发明效果

18、根据本发明的压电层叠体及压电元件，能够兼具高压电常数和高耐电压。

技术特征：

1.一种压电层叠体，在基板上依次具备下部电极层及压电膜，其中，

2.根据权利要求1所述的压电层叠体，其中，

3.根据权利要求1或2所述的压电层叠体，其中，

4.根据权利要求1或2所述的压电层叠体，其中，

5.根据权利要求1或2所述的压电层叠体，其中，

6.根据权利要求1或2所述的压电层叠体，其中，

7.根据权利要求1或2所述的压电层叠体，其中，

8.根据权利要求1或2所述的压电层叠体，其中，

9.根据权利要求1或2所述的压电层叠体，其中，

10.根据权利要求8所述的压电层叠体，其中，

11.一种压电元件，其具备：

技术总结
本发明涉及压电层叠体及压电元件，其获得兼具高压电常数和高耐电压。所述压电层叠体及压电元件是在基板上依次具备下部电极层及压电膜的压电层叠体及压电元件，其中，压电膜包含钙钛矿型氧化物，压电膜具备：第1区域，钙钛矿型氧化物以(100)面取向或(001)面取向与基板面的法线方向形成的第1角度为5°以上且30°以下的第1钙钛矿晶体为主成分；及第2区域，设置于第1区域与下部电极层之间，钙钛矿型氧化物以(100)面取向或(001)面取向与法线方向形成的第2角度小于5°的第2钙钛矿晶体为主成分，且第2区域的厚度为30nm以上。

技术研发人员：中村诚吾
受保护的技术使用者：富士胶片株式会社
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15