[发明专利]压电薄膜及其制造方法、角速度传感器、利用角速度传感器进行的角速度的测定方法、压电发电元件及使用压电发电元件的发电方法

说明书

技术领域

本发明涉及压电薄膜(即压电体薄膜)及其制造方法。另外，本发明涉及包括压电薄膜的角速度传感器和利用该传感器进行的角速度的测定方法以及包括压电薄膜的压电发电元件和使用该元件的发电方法。

背景技术

钛酸锆酸铅(PZT：Pb(Zr_xTi_1-x)O₃，0＜x＜1)是能够存储大的电荷的代表性的强介电(强磁性，铁磁质)材料，正被用于电容器和薄膜存储器。PZT显示出基于强介电性的热电性以及压电性，而由于表现出高的压电性能，并且通过组成的调整或者元素的添加能够容易地控制其机械的品质因子(quality factor)Qm，因此在传感器、致动器、超声波电动机、滤波电路、振荡元件等中被广泛利用。

另一方面，在PZT中，作为构成元素包含大量的铅。近年来，担心由于来自废弃后的器件的铅的熔析而对生态系统和环境带来严重的破坏，国际上也正在限制铅的使用，而利用PZT不能够应对该限制。从而，谋求不含铅的强介电材料。

当前正在开发的不含铅的强介电材料之一有包括铋(Bi)、钠(Na)、钡(Ba)和钛(Ti)的钙钛矿型复合氧化物[(Bi_0.5Na_0.5)_1-YBa_Y]TiO₃。该材料虽然比不上PZT，但是被报告在钡量Y(＝(Ba/(Bi+Na+Ba)])为5～10％的情况下，作为压电常数d33，表现出125pC/N左右的高的压电性能(参照日本特公平4-60073号公报以及T.Takenakaet al.，Japanese Journal of Applied Physics，Vol.30，No.9B，(1991)，pp.2236-2239)。

在日本特开2007-266346号公报(特别是段落0034，0052～0054)以及N.Scarisoreanu et al.，Applied Surface Science.Vol.252(2006)，pp.4553-4557中，尝试制作了向特定方向取向的(Bi，Na，Ba)TiO₃膜。通过取向，(Bi，Na，Ba)TiO₃膜的极化(polarization，偏振)轴一致，能够期待提高残留极化(剩余极化)、压电性能等强介电特性。在日本特开2007-266346号公报中，记载了如下内容：在电极上形成面方位(100)的LaNiO₃(LNO)膜或者SrRuO₃(SRO)膜之后，进一步在其上形成(Bi，Na，Ba)TiO₃膜，由此能够使该膜向(100)取向。在Scarisoreanu et al.中记载了如下内容：在向面方位(100)取向的MgO基板上，使用脉冲激光沉积(PLD)形成(Bi，Na，Ba)TiO₃膜，由此形成稍微向(100)取向的膜。

但是，虽然与(Bi，Na，Ba)TiO₃膜无关，但是在日本特开平10-182291号公报中记载了通过使用在表面形成有缓冲层的基板能够控制Bi₄Ti₃O₁₂铁电质膜的取向的内容(特别是段落0020)。优选该公报的缓冲层包含构成在其之上形成的铁电质膜的元素的全部或一部分。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特公平4-60073号公报

专利文献2：日本特开2007-266346号公报

专利文献3：日本特开平10-182291号公报

非专利文献

非专利文献1：T.Takenaka et al.，Japanese Journal of AppliedPhysics，Vol.30，No.9B，(1991)，pp.2236-2239

非专利文献2：N.Scarisoreanu et al.，Applied Surface Science.Vol.252(2006)，pp.4553-4557

发明内容

本发明的目的是提供一种压电薄膜及其制造方法，该压电薄膜包含不含铅的非铅的强介电材料，表现出与PZT同等水平的高压电性能。

另外，本发明的目的是提供具备虽然不含铅但表现出与PZT同等水平的高压电性能的强介电材料的角速度传感器以及压电发电元件、利用该角速度传感器进行的角速度的测定方法以及使用该压电发电元件的发电方法。