[发明专利]压电材料和使用该压电材料的压电元件以及使用该压电元件的电子装置

说明书

技术领域

本发明涉及压电材料，更具体地说，涉及不含铅的压电材料。本发明还涉及使用该压电材料的压电元件、多层压电元件、多层压电元件的制造方法、排液头、排液器件、超声波马达、光学器件、振动器件、除尘器件、成像器件和电子装置。

背景技术

含有铅的锆酸钛酸铅是典型的压电材料，并且用于各种压电器件例如致动器、振荡器、传感器和滤光器。但是，已指出一旦将含有铅的压电器件废弃并暴露于酸雨时压电材料中的铅成分可能转移到土壤中以对生态系统产生不利的影响。因此，为了使压电器件不包含铅，积极地进行着有关不含铅的压电材料的研究和开发。

NPL 1报道了将少量的钛酸钡溶解于作为反铁电体的铌酸钠中时，铌酸钠变为铁电体。此外，NPL 1公开了在1,200-1,280℃下烧结以5％-20％的浓度含有钛酸钡的压电材料时得到的剩余极化、矫顽磁场、压电常数、机电耦合系数和机械品质因数。

此外，NPL 1中的材料的居里温度高于作为典型的不含铅的压电材料的钛酸钡的居里温度(110-120℃)。公开了获得了最大压电常数d₃₃＝143pC/N的组成(Na_0.9Ba_0.1)(Nb_0.9Ti_0.1)O₃中的居里温度为230℃。

另一方面，存在如下问题：在NPL 1中获得最大压电常数d₃₃＝143pC/N的组成(Na_0.9Ba_0.1)(Nb_0.9Ti_0.1)O₃中的机械品质因数为140，该机械品质因数低于其他组成的机械品质因数。

此外，PTL 1公开了通过将钴添加到作为铌酸钠和钛酸钡的固溶体的压电陶瓷中来改善压电常数。另一方面，PTL 1的压电材料包括由于其10⁶Ω以下的低的绝缘性而难以极化的样品。

引用列表

专利文献

PTL 1：日本专利申请公开No.2009-227535

非专利文献

NPL 1:J.T.Zeng等，“Journal of the American Ceramic Society，”2006，第89卷，第2828-2832页

发明内容

技术问题

在常规技术中，为了使通过将钛酸钡溶解于铌酸钠而得到的压电材料(以下称为“NN-BT”)的居里温度增加，必须增加铌酸钠的比例并且在高达1,200-1,280℃的温度下烧结该压电材料。此外，为了提高机械品质因数，需要从(Na_0.9Ba_0.1)(Nb_0.9Ti_0.1)O₃改变NN-BT的组成，这种情况下，存在压电常数降低的问题。此外，为了提高压电常数，需要使用已指出其危险性的价格高的钴，这种情况下，存在如下问题：其中添加了钴的NN-BT的绝缘电阻未必高。

为了解决上述问题而完成了本发明，并且提供不含铅和钴的压电材料，其具有令人满意的机械品质因数和令人满意的绝缘性，具有200℃以上的居里温度，并且能够在1,150℃以下的温度下烧结。本发明还提供使用该不含铅的压电材料的压电元件、多层压电元件、排液头、排液器件、超声波马达、光学器件、振动器件、除尘器件、成像器件和电子装置。

问题的解决方案

为了解决上述的问题，本发明的压电材料包括0.04摩尔％-2.00摩尔％的Cu，相对于1摩尔的由下述通式(1)表示的钙钛矿型金属氧化物：

(K_vBi_wBa_1-v-w)_1-yNa_x(Nb_yTi_1-y)O₃(1)

其中满足0<v≤0.39、0<w≤0.39、0.9≤w/v≤1.1、0.80≤x≤0.95和0.85≤y≤0.95的关系。

本发明的压电元件至少包括：第一电极；压电材料；和第二电极，其中该压电材料包括本发明的压电材料。