[发明专利]力检测元件和力转换元件

说明书

相关申请的交叉参考

本申请基于2013年04月24日向日本特许厅提交的日本专利申请第2013-090884号，因此将所述日本专利申请的全部内容以引用的方式并入本文。

技术领域

本发明涉及力检测元件和力转换元件。

背景技术

力检测元件例如具备包含作为杂质导入了硼的金刚石的压电电阻。力检测元件例如利用压电电阻的晶体取向依赖性（結晶方位依存性）。

日本特告平5-13451号公报公开了一种压力检测器。所述压力检测器具有向测量气氛中突出的筒状罩壳。所述罩壳内形成有导入测量压力的压力室。压力室的室壁的一部分包含根据测量压力的变化而变形的隔膜。所述隔膜上设有发出基于隔膜的变形的输出信号的应变计。通过在金刚石单晶板上形成金刚石半导体膜而形成所述应变计。

美国专利5303594号的说明书中公开的高温、高灵敏度的压力传感器，包含金刚石基压电电阻/SiO₂/SiC隔膜的结构。

在“Piezoresistivity in vapor-deposited diamond films”,Appl.Phys.Lett.60(23)8June1992中记载了：形成于基板的（100）面的压电电阻的、与［100］方向有关的压电电阻效应。

日本特告平5-13451号公报中没有记述金刚石半导体膜的晶体取向依赖性。此外，美国专利5303594号说明书中也没有记述使用结晶取向统一的金刚石制作压电电阻、以及利用金刚石基压电电阻的晶体取向依赖性。此外，在''Piezoresistivity in vapor-deposited diamond films'',Appl.Phys.Lett.60(23)8June1992中，公开了形成于基板的（100）面的压电电阻的与［100］方向有关的压电电阻效应。但是，如后所述，判明了：（100）面的［100］方向的压电电阻系数，因晶体取向依赖性而变得极小。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种力检测元件等，所述力检测元件利用了使用了高取向性金刚石的压电电阻的晶体取向依赖性。

本发明提供一种力检测元件（本力检测元件），其具备金刚石基压电电阻，所述金刚石基压电电阻包含导入了作为杂质的硼的高取向性金刚石，所述金刚石基压电电阻的压电电阻系数的绝对值，大于将＜100＞方向作为主轴时的压电电阻系数π11或π12的绝对值。

按照所述的力检测元件，以使金刚石基压电电阻的压电电阻系数的绝对值大于将＜100＞方向作为主轴时的压电电阻系数π11或π12的绝对值的方式，形成金刚石基压电电阻。因此，可以利用使用了高取向性金刚石的压电电阻的晶体取向依赖性，得到各种力检测元件或力转换元件。

此外，优选的是，所述力检测元件还具备：金刚石基板；以及输入电极对，在所述金刚石基压电电阻上相对，所述金刚石基压电电阻形成在所述金刚石基板的（100）面、（110）面、（111）面、或与（100）面、（110）面和（111）面分别等同的晶面上，向所述金刚石基压电电阻施加的应力施加方向，相对于所述输入电极对为相同的方向或垂直的方向或剪切的方向。

此外，在本力检测元件中，优选的是，所述输入电极对是输入输出共用电极对，所述输入输出共用电极对在所述金刚石基压电电阻的两端相对，向所述金刚石基压电电阻施加的应力施加方向是与所述输入输出共用电极对相同的方向或垂直的方向。

此外，在本力检测元件中，优选的是，所述金刚石基压电电阻形成在所述金刚石基板的（100）面或与（100）面等同的晶面上，所述输入输出共用电极对以成为从［011］方向或与其等同的晶体取向（結晶方向）起的－15°～＋15°的角度范围的方式配置。

此外，在本力检测元件中，优选的是，所述金刚石基压电电阻形成在所述金刚石基板的（110）面或与（110）面等同的晶面上，所述输入输出共用电极对以成为从［110］方向或与［110］方向等同的晶体取向起的－60°～＋60°的角度范围内的方式配置，向所述金刚石基压电电阻施加的应力施加方向是与所述输入输出共用电极对相同的方向。

此外，在本力检测元件中，优选的是，所述金刚石基压电电阻形成在所述金刚石基板的（110）面或与（110）面等同的晶面上，所述输入输出共用电极对以成为从［110］方向或与［110］方向等同的晶体取向偏离45°的方向起的－15°～＋15°的角度范围内的方式配置，向所述金刚石基压电电阻施加的应力施加方向是与所述输入输出共用电极对垂直的方向。