[发明专利]压电元件以及压电元件应用装置

说明书

本发明提供一种能够很容易地实施取向控制以及组成控制，并且使用了由具有优异的压电特性的KNN类复合氧化物构成的压电薄膜材料的压电元件以及压电元件应用装置。压电元件具备第一电极、第二电极、以及被配置在第一电极与第二电极之间的压电体层，压电体层为，包含钾、钠、铌，且包含优选取向为(100)面的钙钛矿型复合氧化物的薄膜，在钙钛矿型复合氧化物的结晶结构中包含具有氧八面体的基本晶格结构和氧八面体倾斜了的超晶格结构。

技术领域

本发明涉及一种压电元件以及具备该压电元件的压电元件应用装置。

背景技术

一般情况下，压电元件具备：具有电气机械转换特性的压电体层、和对压电体层进行夹持的两个电极。近年来，将这种压电元件作为驱动源来使用的装置(压电元件应用装置)的开发较为盛行。作为开发中的压电元件应用装置，可以列举出喷墨式记录头所代表的液体喷射头、压电MEMS元件所代表的MEMS构件、超声波传感器等所代表的超声波测量装置、进而还有压电致动器装置等。

在用于压电体层的压电材料中要求较高的压电特性，作为这种压电材料，众所周知有具有包含钛酸铅(PbTiO₃，以下，称为“PT”)和锆酸铅(PbZrO3，以下，称为“PZ”)的双组份体系的钙钛矿结构的复合氧化物(钙钛矿型复合氧化物)，即，锆钛酸铅(Pb(Zr，Ti)O₃，以下，称为“PZT”)。

近年来，为了排除铅对环境的恶劣影响，而期望进行无铅压电材料的开发。作为这种无铅压电材料，提出了例如铌酸钾钠((K，Na)NbO₃，以下，称为“KNN”)。此外，还公开了一种通过在该复合氧化物中添加铜(Cu)、锂(Li)、钽(Ta)等来改善压电特性的方法(例如，参照专利文献1)。

在专利文献1中，利用由以铌/钽酸碱为主相、以与它们不同的金属氧化物为副相的混合相所组成的压电陶瓷(块体陶瓷(Bulk Ceramics))来形成压电元件。由于所涉及压电元件由块体陶瓷构成，因此存在无法进行取向控制的问题。此外，由于是由作为主相的铌/钽酸碱构成的，因此由作为副相的金属氧化物来填补块体陶瓷中的空隙(void)。由于用于填补该空隙的金属氧化物需要较多的元素，因此在组成控制这点上也留有课题。

专利文献1：日本特开2015-205805号公报

发明内容

本发明是鉴于上述实际情况而提出的发明，其目的在于，提供一种能够很容易地实施取向控制以及组成控制，并且使用了由具有优异的压电特性的KNN类复合氧化物构成的压电薄膜材料的压电元件以及压电元件应用装置。

解决上述课题的本发明的方式涉及一种压电元件，其特征在于，具备第一电极、第二电极、以及被配置在所述第一电极与所述第二电极之间的压电体层，所述压电体层为，包含钾、钠、铌，且包含优先取向为(100)面的钙钛矿型复合氧化物的薄膜，在所述钙钛矿型复合氧化物的结晶结构中包含具有氧八面体的基本晶格结构和所述氧八面体倾斜了的超晶格结构。

在所涉及的方式中，所述压电体层为，包含钾、钠、铌，且包含优选取向为(100)面的钙钛矿型复合氧化物的薄膜，通过在所述钙钛矿型复合氧化物的结晶结构中包含具有氧八面体的基本晶格结构和所述氧八面体倾斜了的超晶格结构，从而能够很容易地实施取向控制以及组成控制，并且能够设为具有优异的压电特性的压电元件。

在此，也可以采用如下方式，即，所述压电体层以在所述钙钛矿型复合氧化物的结晶结构中散布有由所述氧八面体倾斜了的超晶格结构构成的区域的方式而被构成。

根据这种方式，能够实现所述压电元件的压电特性的提高。

此外，解决上述课题的本发明的其他的方式涉及一种压电元件应用装置，其特征在于，具备上述任意的方式的压电元件。

在所涉及的方式中，能够设为具有优异的压电特性的压电元件应用装置。

附图说明