[發明專利]壓電元件以及壓電元件應用裝置

有效

• 申請號: 201810159615.7
• 申請日: 2018-02-26
• 公開（公告）號: CN108656749B
• 公開（公告）日: 2019-10-15
• 發明（設計）人: 北田和也;角浩二;酒井朋裕;高橋敏明;淺川勉
• 申請（專利權）人: 精工愛普生株式會社
• 主分類號: B41J2/14
• 分類號: B41J2/14;H01L41/083;H01L41/18
• 代理公司: 北京金信知識產權代理有限公司 11225
• 代理人: 蘇萌萌;張放

本發明提供一種具有由向(100)面結晶取向的KNN構成的壓電體層的壓電元件以及壓電元件應用裝置。壓電元件具有：基板；第一電極，其被形成在基板上；壓電體層，其被形成在第一電極上，且為包含鉀、鈉、以及鈮的多個壓電體膜層疊而成的層疊體；第二電極，其被形成在壓電體層上，壓電體層中的鈉濃度在多個壓電體膜中的第一壓電體膜的第一電極的附近處具有作為鈉濃度的極大值的Na極大值，且從Na極大值起越靠近第二電極則越向鈉濃度減少的方向傾斜，并且在第一壓電體膜與被形成在其正上方的第二壓電體膜的邊界的附近處具有作為鈉濃度的極小值的Na極小值。

技術領域

本發明涉及一種壓電元件以及具備壓電元件的壓電元件應用裝置。

背景技術

一般情況下，壓電元件具有擁有機電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，將這樣的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。作為壓電元件應用裝置的一種，存在有以噴墨式記錄頭為代表的液體噴射頭、以壓電MEMS元件為代表的MEMS元件、以超聲波傳感器等為代表的超聲波測量裝置，進一步還有壓電致動器裝置等。

作為壓電元件的壓電體層的材料(壓電材料)的一種，提出了鈮酸鈉鉀((K，Na)NbO3，以下稱之為“KNN”)的方案。由于KNN顯示出了較高的壓電特性，因此被認為是無鉛壓電材料的有力候補。已知在通常由多結晶形成的壓電體中，主體、薄膜均通過使其向預定的面方位進行結晶取向，從而使壓電特性較大地提高，并且已在嘗試通過結晶取向來提高壓電特性。

例如，在專利文獻1中，記述了如下內容，即，通過作為取向控制層而使用的多結晶的鎳酸鑭(LaNiO₃，以下稱之為“LNO”)、或使用摻雜了鈮(Nb)的鈦酸鍶(Nb：SrTiO₃)的單晶基板，而以向預定的面方位進行結晶取向的方式對作為壓電體的KNN進行控制。

然而，LNO容易在高溫條件下的燒成時向壓電體中擴散，從而容易成為壓電體的組成變化的主要原因。此外，Nb：SrTiO₃單晶基板成本較高，并不實用。

另外，這樣的問題并不僅限于在以噴墨式記錄頭為代表的液體噴射頭上所搭載的壓電致動器所使用的壓電元件中，在被用于其它壓電元件應用裝置的壓電元件中，也存在同樣的問題。

專利文獻1：日本專利第5716799號公報

發明內容

本發明是鑒于這樣的實際情況而完成的發明，其目的在于，提供了一種具有由向(100)面結晶取向的KNN形成的壓電體層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為，一種壓電元件，其特征在于，具有：基板；第一電極，其被形成在所述基板上；壓電體層，其被形成在所述第一電極上，且為包含鉀、鈉、以及鈮的多個壓電體膜層疊而成的層疊體；第二電極，其被形成在所述壓電體層上，所述壓電體層中的鈉濃度在所述多個壓電體膜中的第一壓電體膜的所述第一電極的附近處具有作為所述鈉濃度的極大值的Na極大值，且從所述Na極大值起越靠近所述第二電極則越向所述鈉濃度減少的方向傾斜，并且在所述第一壓電體膜與被形成于所述第一壓電體膜正上方的第二壓電體膜的邊界附近處具有作為所述鈉濃度的極小值的Na極小值。

在所涉及的方式中，能夠獲得具有由向(100)面結晶取向的KNN構成的壓電體層的壓電元件。

在此，優選為，在所述壓電元件中，所述Na極大值相對于所述Na極小值的強度比(Na極大值/Na極小值)為1.05以上。

據此，能夠進一步獲得具有由向(100)面結晶取向的KNN構成的壓電體層的壓電元件。

此外，優選為，在所述壓電元件中，所述Na極大值相對于所述Na極小值的強度比(Na極大值/Na極小值)為1.6以下。

據此，能夠進一步獲得具有由向(100)面結晶取向的KNN構成的壓電體層的壓電元件。