[发明专利]压电元件以及压电元件应用装置

说明书

本发明提供一种具有由向(100)面结晶取向的KNN构成的压电体层的压电元件以及压电元件应用装置。压电元件具有：基板；第一电极，其被形成在基板上；压电体层，其被形成在第一电极上，且为包含钾、钠、以及铌的多个压电体膜层叠而成的层叠体；第二电极，其被形成在压电体层上，压电体层中的钠浓度在多个压电体膜中的第一压电体膜的第一电极的附近处具有作为钠浓度的极大值的Na极大值，且从Na极大值起越靠近第二电极则越向钠浓度减少的方向倾斜，并且在第一压电体膜与被形成在其正上方的第二压电体膜的边界的附近处具有作为钠浓度的极小值的Na极小值。

技术领域

本发明涉及一种压电元件以及具备压电元件的压电元件应用装置。

背景技术

一般情况下，压电元件具有拥有机电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，将这样的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。作为压电元件应用装置的一种，存在有以喷墨式记录头为代表的液体喷射头、以压电MEMS元件为代表的MEMS元件、以超声波传感器等为代表的超声波测量装置，进一步还有压电致动器装置等。

作为压电元件的压电体层的材料(压电材料)的一种，提出了铌酸钠钾((K，Na)NbO3，以下称之为“KNN”)的方案。由于KNN显示出了较高的压电特性，因此被认为是无铅压电材料的有力候补。已知在通常由多结晶形成的压电体中，主体、薄膜均通过使其向预定的面方位进行结晶取向，从而使压电特性较大地提高，并且已在尝试通过结晶取向来提高压电特性。

例如，在专利文献1中，记述了如下内容，即，通过作为取向控制层而使用的多结晶的镍酸镧(LaNiO₃，以下称之为“LNO”)、或使用掺杂了铌(Nb)的钛酸锶(Nb：SrTiO₃)的单晶基板，而以向预定的面方位进行结晶取向的方式对作为压电体的KNN进行控制。

然而，LNO容易在高温条件下的烧成时向压电体中扩散，从而容易成为压电体的组成变化的主要原因。此外，Nb：SrTiO₃单晶基板成本较高，并不实用。

另外，这样的问题并不仅限于在以喷墨式记录头为代表的液体喷射头上所搭载的压电致动器所使用的压电元件中，在被用于其它压电元件应用装置的压电元件中，也存在同样的问题。

专利文献1：日本专利第5716799号公报

发明内容

本发明是鉴于这样的实际情况而完成的发明，其目的在于，提供了一种具有由向(100)面结晶取向的KNN形成的压电体层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为，一种压电元件，其特征在于，具有：基板；第一电极，其被形成在所述基板上；压电体层，其被形成在所述第一电极上，且为包含钾、钠、以及铌的多个压电体膜层叠而成的层叠体；第二电极，其被形成在所述压电体层上，所述压电体层中的钠浓度在所述多个压电体膜中的第一压电体膜的所述第一电极的附近处具有作为所述钠浓度的极大值的Na极大值，且从所述Na极大值起越靠近所述第二电极则越向所述钠浓度减少的方向倾斜，并且在所述第一压电体膜与被形成于所述第一压电体膜正上方的第二压电体膜的边界附近处具有作为所述钠浓度的极小值的Na极小值。

在所涉及的方式中，能够获得具有由向(100)面结晶取向的KNN构成的压电体层的压电元件。

在此，优选为，在所述压电元件中，所述Na极大值相对于所述Na极小值的强度比(Na极大值/Na极小值)为1.05以上。

据此，能够进一步获得具有由向(100)面结晶取向的KNN构成的压电体层的压电元件。

此外，优选为，在所述压电元件中，所述Na极大值相对于所述Na极小值的强度比(Na极大值/Na极小值)为1.6以下。

据此，能够进一步获得具有由向(100)面结晶取向的KNN构成的压电体层的压电元件。