[發明專利]壓電元件以及壓電元件應用裝置

有效

• 申請號: 201711114556.3
• 申請日: 2017-11-13
• 公開（公告）號: CN108068458B
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發明（設計）人: 一色鐵也;兩角浩一
• 申請（專利權）人: 精工愛普生株式會社
• 主分類號: B41J2/045
• 分類號: B41J2/045
• 代理公司: 北京金信知識產權代理有限公司 11225
• 代理人: 黃威;蘇萌萌

本發明提供一種能夠很容易地實施取向控制以及組成控制，并且使用了由具有優異的壓電特性的KNN類復合氧化物構成的壓電薄膜材料的壓電元件以及壓電元件應用裝置。壓電元件具備第一電極、第二電極、以及被配置在第一電極與第二電極之間的壓電體層，壓電體層為，包含鉀、鈉、鈮，且包含優選取向為(100)面的鈣鈦礦型復合氧化物的薄膜，在鈣鈦礦型復合氧化物的結晶結構中包含具有氧八面體的基本晶格結構和氧八面體傾斜了的超晶格結構。

技術領域

本發明涉及一種壓電元件以及具備該壓電元件的壓電元件應用裝置。

背景技術

一般情況下，壓電元件具備：具有電氣機械轉換特性的壓電體層、和對壓電體層進行夾持的兩個電極。近年來，將這種壓電元件作為驅動源來使用的裝置(壓電元件應用裝置)的開發較為盛行。作為開發中的壓電元件應用裝置，可以列舉出噴墨式記錄頭所代表的液體噴射頭、壓電MEMS元件所代表的MEMS構件、超聲波傳感器等所代表的超聲波測量裝置、進而還有壓電致動器裝置等。

在用于壓電體層的壓電材料中要求較高的壓電特性，作為這種壓電材料，眾所周知有具有包含鈦酸鉛(PbTiO₃，以下，稱為“PT”)和鋯酸鉛(PbZrO3，以下，稱為“PZ”)的雙組份體系的鈣鈦礦結構的復合氧化物(鈣鈦礦型復合氧化物)，即，鋯鈦酸鉛(Pb(Zr，Ti)O₃，以下，稱為“PZT”)。

近年來，為了排除鉛對環境的惡劣影響，而期望進行無鉛壓電材料的開發。作為這種無鉛壓電材料，提出了例如鈮酸鉀鈉((K，Na)NbO₃，以下，稱為“KNN”)。此外，還公開了一種通過在該復合氧化物中添加銅(Cu)、鋰(Li)、鉭(Ta)等來改善壓電特性的方法(例如，參照專利文獻1)。

在專利文獻1中，利用由以鈮/鉭酸堿為主相、以與它們不同的金屬氧化物為副相的混合相所組成的壓電陶瓷(塊體陶瓷(Bulk Ceramics))來形成壓電元件。由于所涉及壓電元件由塊體陶瓷構成，因此存在無法進行取向控制的問題。此外，由于是由作為主相的鈮/鉭酸堿構成的，因此由作為副相的金屬氧化物來填補塊體陶瓷中的空隙(void)。由于用于填補該空隙的金屬氧化物需要較多的元素，因此在組成控制這點上也留有課題。

專利文獻1：日本特開2015-205805號公報

發明內容

本發明是鑒于上述實際情況而提出的發明，其目的在于，提供一種能夠很容易地實施取向控制以及組成控制，并且使用了由具有優異的壓電特性的KNN類復合氧化物構成的壓電薄膜材料的壓電元件以及壓電元件應用裝置。

解決上述課題的本發明的方式涉及一種壓電元件，其特征在于，具備第一電極、第二電極、以及被配置在所述第一電極與所述第二電極之間的壓電體層，所述壓電體層為，包含鉀、鈉、鈮，且包含優先取向為(100)面的鈣鈦礦型復合氧化物的薄膜，在所述鈣鈦礦型復合氧化物的結晶結構中包含具有氧八面體的基本晶格結構和所述氧八面體傾斜了的超晶格結構。

在所涉及的方式中，所述壓電體層為，包含鉀、鈉、鈮，且包含優選取向為(100)面的鈣鈦礦型復合氧化物的薄膜，通過在所述鈣鈦礦型復合氧化物的結晶結構中包含具有氧八面體的基本晶格結構和所述氧八面體傾斜了的超晶格結構，從而能夠很容易地實施取向控制以及組成控制，并且能夠設為具有優異的壓電特性的壓電元件。

在此，也可以采用如下方式，即，所述壓電體層以在所述鈣鈦礦型復合氧化物的結晶結構中散布有由所述氧八面體傾斜了的超晶格結構構成的區域的方式而被構成。

根據這種方式，能夠實現所述壓電元件的壓電特性的提高。

此外，解決上述課題的本發明的其他的方式涉及一種壓電元件應用裝置，其特征在于，具備上述任意的方式的壓電元件。

在所涉及的方式中，能夠設為具有優異的壓電特性的壓電元件應用裝置。

附圖說明