專利名稱：壓電元件和壓電激勵器和壓電泵及噴墨式記錄頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及壓電元件，壓電激勵器，壓電泵，噴墨式記錄頭，噴墨打印機(jī)，表面彈性波元件，薄膜壓電諧振器，頻率濾波器，振蕩器，電子電路以及電子儀器。
背景技術(shù)：
作為可以高畫質(zhì)高速打印的打印機(jī)，噴墨打印機(jī)是眾所周知的。噴墨打印機(jī)包括具有內(nèi)容積可變的空腔(cavity)的噴墨式記錄頭，通過邊掃描該記錄頭邊從噴嘴中噴出墨滴，進(jìn)行打印。作為在這樣的噴墨打印機(jī)所用的噴墨式記錄頭中的頭激勵器，以往，廣泛使用以PZT(Pb(Zr，Ti)O3)為代表的壓電體層的壓電元件(例如，參照特開2001-223404號公報(bào))。
另外，在具有壓電體層的其他裝置中，由于要求提高其特性，最好能提供具有良好的壓電特性的壓電體層。
專利文獻(xiàn)1特開2001-223404號公報(bào)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供能夠得到良好的壓電特性的壓電元件。另外，本發(fā)明的其他目的在于提供使用上述壓電元件的壓電激勵器，壓電泵，噴墨式記錄頭，噴墨打印機(jī)，表面彈性波元件，薄膜壓電諧振器，頻率濾波器，振蕩器，電子電路以及電子儀器。
本發(fā)明的第1實(shí)施方式中的壓電元件包含基板；在上述基板上方形成的第1導(dǎo)電層；在上述第1導(dǎo)電層上方形成的由具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的壓電體構(gòu)成的壓電體層；
在上述壓電體層上電連接的第2導(dǎo)電層，上述第1導(dǎo)電層包含一層以上由在(001)優(yōu)先取向的鑭系層狀鈣鈦礦型化合物構(gòu)成的緩沖層。
通過該壓電元件能夠得到良好的壓電特性。其理由如下。
該壓電元件具有由鑭系層狀鈣鈦礦型化合物(以下，稱為“La層狀化合物”)構(gòu)成的緩沖層。由于La層狀化合物是層狀結(jié)構(gòu)，不依賴于構(gòu)成襯底層的材料的結(jié)晶方向，能夠很容易地在(001)優(yōu)先取向。即，緩沖層中幾乎沒有例如，(111)，(110)等取向的La層狀化合物結(jié)晶混入。這樣，通過La層狀化合物的結(jié)晶大部分在(001)上取向，在緩沖層上方形成壓電體層時(shí)，壓電體層繼承緩沖層的結(jié)晶取向，能夠在(001)優(yōu)先取向。由此，壓電元件能夠具有壓電常數(shù)高，對于外加的電壓，產(chǎn)生大的變形的壓電體層。即，通過該壓電元件能夠得到良好的壓電特性。
并且，在本發(fā)明中，所謂的“具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的壓電體”包含具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的壓電體，具有層狀鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的壓電體。
另外，在本發(fā)明中，所謂“優(yōu)先取向”包括，100％的結(jié)晶成為所要求的取向(例如(001)取向)的情況和大部分結(jié)晶在要求的取向上取向(例如90％以上)，剩余的結(jié)晶成為其他取向(例如(111)取向)的情況。
另外，在本發(fā)明中，所謂特定的物體(以下，稱為“A”)上方形成的其他特定物體(以下，稱為“B”)包含在A上直接形成B和在A上通過A上的其他物體形成的B。另外，在本發(fā)明中，所謂在A上方形成B，包括在A上直接形成B的情況和在A上通過A上的其他物體形成B的情況。
在本發(fā)明涉及的壓電元件中，上述鑭系層狀鈣鈦礦型化合物可以包括La2NiO4，La3Ni2O7，La4Ni3O10，La2CuO4以及由這些中的至少2種構(gòu)成的固溶體中的至少1種。
在本發(fā)明涉及的壓電元件中，上述第1導(dǎo)電層可以包含1層以上由電阻率比上述鑭系層狀鈣鈦礦型化合物低的導(dǎo)電材料構(gòu)成的低電阻層。
在本發(fā)明涉及的壓電元件中，上述導(dǎo)電材料可以包含金屬，該金屬的氧化物以及由該金屬構(gòu)成的合金中的至少1種，上述金屬可以是Pt，Ir，Ru，Ag，Au，Cu，Al以及Ni中的至少1種。
在本發(fā)明涉及的壓電元件中，上述第1導(dǎo)電層可以包含上述低電阻層，在上述低電阻層上方形成的上述緩沖層。
在本發(fā)明涉及的壓電元件中，上述第1導(dǎo)電層包含1層以上由具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電性氧化物構(gòu)成的導(dǎo)電性氧化層，上述導(dǎo)電性氧化物，可以在(001)優(yōu)先取向。
在本發(fā)明涉及的壓電元件中，上述第1導(dǎo)電層可以包含上述緩沖層，在上述緩沖層上方形成的上述導(dǎo)電性氧化層。
在本發(fā)明涉及的壓電元件中，上述第1導(dǎo)電層可以包含上述低電阻層；在上述低電阻層上方形成的上述緩沖層；以及在上述緩沖層上方形成的由具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電性氧化物構(gòu)成的導(dǎo)電性氧化層，上述導(dǎo)電性氧化物，可以在(001)優(yōu)先取向。
在本發(fā)明涉及的壓電元件中，上述導(dǎo)電性氧化物可以包含CaRuO3，SrRuO3，BaRuO3，SrVO3，(La，Sr)MnO3，(La，Sr)CrO3，(La，Sr)CoO3和LaNiO3，以及，由這些中的至少2種構(gòu)成的固溶體中的至少1種。
在本發(fā)明涉及的壓電元件中，上述壓電體由通式ABO3表示，A可以包含Pb，B可以包含Zr和Ti中的至少一種。
在本發(fā)明涉及的壓電元件中，上述B還可以包含Nb。
在本發(fā)明涉及的壓電元件中，上述壓電體可以是菱形晶或者正方晶體和菱形晶的混晶，并且在(001)優(yōu)先取向。
本發(fā)明第2實(shí)施方式涉及的壓電元件包含基板，在上述基板上方形成的第1導(dǎo)電層，在上述第1導(dǎo)電層上方形成的，由具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的壓電體層，與上述壓電體層電連接的第2導(dǎo)電層，上述第1導(dǎo)電層包括由具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電性氧化物構(gòu)成的1層以上的導(dǎo)電性氧化層，
由電阻率比上述導(dǎo)電性氧化物低的導(dǎo)電材料構(gòu)成的1層以上低電阻層，上述導(dǎo)電性氧化物在(001)優(yōu)先取向。
本發(fā)明涉及的壓電激勵器具有上述壓電元件。
本發(fā)明涉及的壓電泵具有上述壓電元件。
本發(fā)明涉及的噴墨式記錄頭具有上述壓電元件。
本發(fā)明涉及的噴墨打印機(jī)具有上述噴墨式記錄頭。
本發(fā)明涉及的表面彈性波元件具有上述壓電元件。
本發(fā)明涉及的薄膜壓電諧振器具有上述壓電元件。
本發(fā)明涉及的頻率濾波器具有上述表面彈性波元件和上述薄膜壓電諧振器中的至少一種。
本發(fā)明涉及的振蕩器具有上述表面彈性波元件和上述薄膜壓電諧振器中的至少一種。
本發(fā)明涉及的電子電路具有上述頻率濾波器和上述振蕩器中的至少一種。
本發(fā)明涉及的電子儀器具有上述壓電泵和上述電子電路中的至少一種。


圖1是示意性表示第1實(shí)施方式中的壓電元件的剖面圖。
圖2是示意性表示第1實(shí)施方式中的壓電元件變形例的一個(gè)例子的剖面圖。
圖3是示意性表示第1實(shí)施方式中的壓電元件變形例的一個(gè)例子的剖面圖。
圖4是示意性表示第1實(shí)施方式中的壓電元件變形例的一個(gè)例子的剖面圖。
圖5是示意性表示第1實(shí)施方式中的壓電元件變形例的一個(gè)例子的剖面圖。
圖6是示意性表示第1實(shí)施方式中的壓電元件變形例的一個(gè)例子的剖面圖。
圖7是示意性表示第1實(shí)施方式中的壓電元件變形例的一個(gè)例子的剖面圖。
圖8是示意性表示第1實(shí)施方式中的壓電元件變形例的一個(gè)例子的剖面圖。
圖9是第2實(shí)施方式的噴墨式記錄頭的概略構(gòu)成圖。
圖10是第2實(shí)施方式中的噴墨式記錄頭的分解立體圖。
圖11是用于說明噴墨式記錄頭動作的圖。
圖12是用于說明噴墨式記錄頭動作的圖。
圖13是第3實(shí)施方式中的噴墨打印機(jī)的概略構(gòu)成圖。
圖14是第4實(shí)施方式中壓電泵的概略剖面圖。
圖15第4實(shí)施方式中的壓電泵的概略剖面圖。
圖16是表示第5實(shí)施方式中表面彈性波元件的側(cè)剖面圖。
圖17是表示第6實(shí)施方式中頻率濾波器的立體圖。
圖18是第7實(shí)施方式中振蕩器的立體圖。
圖19是表示將第7實(shí)施方式中的振蕩器應(yīng)用于VCSO的一個(gè)例子的概略圖。
圖20是表示將第7實(shí)施方式中的振蕩器應(yīng)用于VCSO的一個(gè)的例子概略圖。
圖21是表示將第7實(shí)施方式中的振蕩器應(yīng)用于VCSO的一個(gè)的例子概略圖。
圖22是表示PLL電路基本構(gòu)成的框圖。
圖23是表示第8實(shí)施方式中的電子電路構(gòu)成的框圖。
圖24是表示第9實(shí)施方式中的薄膜壓電諧振器的側(cè)剖面圖。
圖25是表示第9實(shí)施方式中的薄膜壓電諧振器的側(cè)剖面圖。
圖中1-基板，2-阻擋層，3-硬質(zhì)層，4-第1導(dǎo)電層，5-壓電體層，6-第2導(dǎo)電層，10-壓電元件，11-基板，14-第1導(dǎo)電層，15-壓電體層，16-第2導(dǎo)電層，17-保護(hù)層，18-基體，20-壓電泵，21-基體，22-壓電部，23-泵室，24-振動板，30-表面彈性波元件，40-低電阻層，41-緩沖層，42-導(dǎo)電性氧化層，46-第2導(dǎo)電性氧化層，47-第2低電阻層，50-噴墨式記錄頭，51-噴嘴板，52-墨室基板，54-壓電部，55-彈性層，56-基體，57-頭主體，58-墨滴，60-框體，61-基板，63-振蕩器，64-基體，66-配線，67-導(dǎo)線，70-輸入端子，71-相位比較器，72-低通濾波器，73-增幅器，80-送話部，82-發(fā)送信號處理電路，82-發(fā)送混合器，83-發(fā)送濾波器，84-發(fā)送電力增幅器，85-接受發(fā)送分波器，86-天線部，87-低雜音增幅器，88-接收濾波器，89-接收混合器，90-接收信號處理電路，91-受話部，9-頻率合成器，93-控制電路，94-輸入部，95-顯示部，140-基體，141-IDT電極，142-IDT電極，143-吸音部，144-吸音部，145-高頻信號源，150-基體，151-IDT電極，152-IDT電極，153-IDT電極，154-高頻信號源，300-電子儀器，310-電子電路，511-噴嘴，521-墨室(ink cavity)，522-側(cè)壁，523-貯存室，524-供給口，531-通孔，600-噴墨打印機(jī)，620-裝置主體，621-送紙器，622-排出口，630-頭部件，631-墨盒，632-字車，640-打印裝置，641-字車電動機(jī)，642-往復(fù)運(yùn)動機(jī)構(gòu)，643-字車導(dǎo)向軸，644-齒形帶，650-給紙裝置，651-給紙電動機(jī)，652-走紙輥，660-控制部，670-操作面板，700-第1薄膜壓電諧振器，701-基板，702-通孔，703-彈性層，704-第1導(dǎo)電層，705-壓電體層，706-第2導(dǎo)電層，708-配線，709-電極，710-襯墊，800-第2薄膜壓電諧振器，801-基板，802-氣隙，803-彈性層，804-第1導(dǎo)電層，805-壓電體層，806-第2導(dǎo)電層。
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖，對適用于本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。
1.第1實(shí)施方式1-1.首先，對第1實(shí)施方式中的壓電元件10進(jìn)行說明。
圖1是表示壓電元件10的剖面圖。壓電元件10包含基板1，在基板1上形成的阻擋層2，在阻擋層2上形成的硬質(zhì)層3，在硬質(zhì)層3上形成的第1導(dǎo)電層4，在第1導(dǎo)電層4上形成的壓電體層5和在壓電體層5上形成的第2導(dǎo)電層6。
作為基板1可以采用例如(110)取向的硅基板等。作為阻擋層2可以采用例如氧化硅層等。阻擋層2在例如，為了形成噴墨式記錄頭50(圖9參照)的墨室521，在從背面?zhèn)任g刻基板1的工序中，起到阻擋蝕刻的作用。另外，阻擋層2和硬質(zhì)層3，在噴墨式記錄頭50中，起作為彈性層55的作用。硬質(zhì)層3可以采用例如氧化釔穩(wěn)定氧化鋯，氧化鈰，氧化鋯等。
第1導(dǎo)電層4包含低電阻層40，在低電阻層40上形成的緩沖層41，和在緩沖層41上形成的導(dǎo)電性氧化層42。第1導(dǎo)電層4是用于在壓電體層5外加電壓的一個(gè)電極。第1導(dǎo)電層4，可以形成例如，和壓電體層5相同的平面形狀。
低電阻層40由電阻率比La層狀化合物低的導(dǎo)電材料構(gòu)成的。該導(dǎo)電材料，可以包含例如，金屬，該金屬的氧化物，以及由該金屬構(gòu)成的合金中的至少1種。其中，作為金屬，可以采用例如，Pt，Ir，Ru，Ag，Au，Cu，Al和Ni中的至少1種。作為金屬的氧化物，可以舉出例如，IrO2，RuO2等。作為由金屬構(gòu)成的合金，可以舉出例如，Pt-Ir，Ir-Al，Ir-Ti，Pt-Ir-Al，Pt-Ir-Ti，Pt-Ir-Al-Ti等。本實(shí)施方式中，不只局限于該導(dǎo)電材料的結(jié)晶取向，也可以在例如，(111)取向。低電阻層40的膜厚可以為例如50nm～150nm程度。
緩沖層41可以由在(001)優(yōu)先取向鑭系層狀鈣鈦礦型化合物(La層狀化合物)構(gòu)成。La層狀化合物可以包含例如，La2NiO4，La3Ni2O7，La4Ni3O10和La2CuO4，以及，這些中的至少2種構(gòu)成的固溶體中的至少1種。La層狀化合物的A位置最好被Pb置換。由此，能夠降低結(jié)晶溫度。這在由溶膠凝繳法形成緩沖層41時(shí)是特別有效的。被Pb置換的量，如果考慮緩沖層41的導(dǎo)電性，可以為例如，10at％以下。緩沖層41的膜厚可以為例如10nm～50nm程度。
導(dǎo)電性氧化層42是由具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電性氧化物構(gòu)成的。導(dǎo)電性氧化物在(001)優(yōu)先取向。并且，導(dǎo)電性氧化物的面內(nèi)方向的結(jié)晶取向是隨機(jī)的。導(dǎo)電性氧化物可以包含例如CaRuO3，SrRuO3，BaRuO3，SrVO3，(La，Sr)MnO3，(La，Sr)CrO3，(La，Sr)CoO3，和LaNiO3，以及，這些中的至少2種構(gòu)成的固溶體中的至少1種。特別是，由于LaNiO3易于在(001)自己取向令人滿意。其中，LaNiO3的A位置最好被Pb置換。由此，能夠降低結(jié)晶溫度。這在由溶膠凝繳法形成導(dǎo)電性氧化層42是特別有效的。另外，通過A位置被Pb置換，能夠使導(dǎo)電性氧化物的晶格常數(shù)，接近構(gòu)成壓電體層5的壓電體的晶格常數(shù)。即，能夠降低導(dǎo)電性氧化層42和壓電體層5的晶格失配。A位置被Pb置換的量，如果考慮導(dǎo)電性氧化層42的導(dǎo)電性，可以為例如，10％以下。導(dǎo)電性氧化層42膜厚，可以為例如0nm～140nm程度。
壓電體層5是由具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的壓電體構(gòu)成的。構(gòu)成壓電體層5的壓電體最后是菱形晶，或者，正方晶體和菱形晶的混晶，并且(001)優(yōu)先取向。這樣的壓電體構(gòu)成的壓電體層5具有高的壓電常數(shù)。
該壓電體可以用例如通式ABO3表示。其中，A可以包含Pb，B可以包含Zr和Ti中的至少一種。此外，B還可以包含V，Nb和Ta中的至少一種。此時(shí)，該壓電體，可以Si和Ge中的至少一種。更具體的說，壓電體包含，例如，鋯酸鈦酸鉛(Pb(Zr，Ti)O3)，鈮酸鋯酸鈦酸鉛(Pb(Zr，Ti，Nb)O3)，鈦酸鉛鑭((Pb，La)TiO3)，鋯酸鈦酸鉛鑭((Pb，La)ZrTiO3)，鎂鈮酸鈦酸鉛(Pb(Mg，Nb)TiO3)，鎂鈮酸鋯酸鈦酸鉛(Pb(Mg，Nb)(Zr，Ti)O3)，鋅鈮酸鈦酸鉛(Pb(Zn，Nb)TiO3)，鈧鈮酸鈦酸鉛(Pb(Sc，Nb)TiO3)和鎳鈮酸鈦酸鉛(Pb(Ni，Nb)TiO3)中的至少一種。鈮酸鋯酸鈦酸鉛(Pb(Zr，Ti，Nb)O3)，為例如，鋯酸鈦酸鉛(Pb(ZrxTiv)O3(x+y＝1))的B位置處的Zr的一部分由Nb置換的物質(zhì)，可以由Pb(Zrx-zNbzTiy)O3表示。其中，B位置的組成比最好為0.4≤x≤0.60.6≥y≥0.40＜z≤0.3如果x，y，z在上述范圍內(nèi)，x，y，z成為壓電體層5的結(jié)晶結(jié)構(gòu)的相界(MPBMorphotropic Phase Boundary)的值，或者M(jìn)PB附近的值。所謂相界是指菱形晶和正方晶體相轉(zhuǎn)變的界限。壓電常數(shù)(d31)在相界附近取極大值。因此，如果x，y，z在上述范圍內(nèi)，就可以容易控制壓電體層5為菱形晶，或者正方晶體和菱形晶的混晶，能夠表現(xiàn)出高的壓電特性。
另外，壓電體可以包含，例如，(Ba1-xSrx)TiO3(0≤X≤0.3)，Bi4Ti3O12，SrBi2Ta2O9，LiNbO3，LiTaO3和KNbO3中的至少1種。另外，壓電體層5的膜厚可以為例如400nm～5000nm程度。
第2導(dǎo)電層6包含，其他導(dǎo)電性氧化層(以下，稱為“第2導(dǎo)電性氧化層”)46和在第2導(dǎo)電性氧化層46上形成的其他低電阻層(以下，稱為“第2低電阻層”)47。第2導(dǎo)電層6是用于對壓電體層5外加電壓的另一個(gè)電極。通過第2導(dǎo)電層6包含第2導(dǎo)電性氧化層46和第2低電阻層47，可以將第2導(dǎo)電層6和第1導(dǎo)電層4，設(shè)為關(guān)于壓電體層5大致對稱。即，可以使壓電元件10的對稱性變好。并且，第2導(dǎo)電層6可以由第2導(dǎo)電性氧化層46或者第2低電阻層47中任意一個(gè)構(gòu)成。第2導(dǎo)電層6可以形成例如，與壓電體層5相同的平面形狀。
第2導(dǎo)電性氧化層46可以由例如，具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電性氧化物(以下，稱為“第2導(dǎo)電性氧化物”)構(gòu)成。作為第2導(dǎo)電性氧化物，可以采用例如，構(gòu)成上述的導(dǎo)電性氧化層42的導(dǎo)電性氧化物。第2導(dǎo)電性氧化層46的膜厚可以為例如0nm～200nm程度。
第2低電阻層47可以由例如，電阻率比第2導(dǎo)電性氧化物低的導(dǎo)電材料構(gòu)成。作為該導(dǎo)電材料可以采用例如，構(gòu)成上述低電阻層40的導(dǎo)電材料。第2低電阻層47的膜厚可以為例如0nm～200nm程度。
1-2.接著，參照圖1，對本實(shí)施方式中的壓電元件10的制造方法進(jìn)行說明。
首先，準(zhǔn)備(110)取向的硅基板作為基板1。
接著，在基板1上形成阻擋層2。阻擋層2可以通過例如，熱氧化法，CVD法等形成。
接著，在阻擋層2上形成硬質(zhì)層3。硬質(zhì)層3可以通過例如CVD法，濺射法，蒸鍍法等形成。
接著，在硬質(zhì)層3上形成低電阻層40。如上所述，在本實(shí)施方式中，由于構(gòu)成低電阻層40的導(dǎo)電材料的結(jié)晶取向沒有特別的限定，可以適當(dāng)?shù)剡x擇低電阻層40的制造條件和制造方法。例如，低電阻層40可以通過濺射法，真空蒸鍍法等形成。另外，進(jìn)行低電阻層40形成時(shí)的溫度，可以為例如，室溫～600℃程度。
接著，在低電阻層40上形成緩沖層41。緩沖層41可以通過例如濺射法，溶膠凝繳法，CVD法，激光燒蝕法，分子束外延法等形成。進(jìn)行緩沖層41形成時(shí)的溫度可以為例如，250℃～500℃程度。
接著，在緩沖層41上形成導(dǎo)電性氧化層42。導(dǎo)電性氧化層42可以通過例如濺射法，溶膠凝繳法等形成。通過以上工序，形成第1導(dǎo)電層4。
接著，在導(dǎo)電性氧化層42上形成壓電體層5。壓電體層5可以由例如濺射法，溶膠凝繳法等形成。
接著，在壓電體層5上形成第2導(dǎo)電性氧化層46。第2導(dǎo)電性氧化層46可以通過例如濺射法，溶膠凝繳法等形成。
接著，在第2導(dǎo)電性氧化層46上形成第2低電阻層47。第2低電阻層47可以通過例如濺射法，真空蒸鍍法等形成。通過以上工序形成第2導(dǎo)電層6。
通過以上工序可以制造本實(shí)施方式中的壓電元件10。
1-3.通過本實(shí)施方式中的壓電元件10，能夠得到良好的壓電特性。其理由如下。
本實(shí)施方式中的壓電元件10具有由La層狀化合物構(gòu)成的緩沖層41。由于La層狀化合物是層狀結(jié)構(gòu)，可以不依賴與構(gòu)成襯底的低電阻層40的導(dǎo)電材料的結(jié)晶方位，容易在(001)優(yōu)先取向。即，緩沖層41中幾乎沒有例如，(111)，(110)等取向的La層狀化合物的結(jié)晶的混入。這樣，通過La層狀化合物結(jié)晶的大部分在(001)上取向，在緩沖層41上形成導(dǎo)電性氧化層42時(shí)，導(dǎo)電性氧化層42，可以繼承緩沖層41的結(jié)晶取向，在(001)優(yōu)先取向。并且，在導(dǎo)電性氧化層42上形成壓電體層5時(shí)，壓電體層5可以繼承導(dǎo)電性氧化層42的結(jié)晶取向，在(001)優(yōu)先取向。由此，壓電元件10可以具有壓電常數(shù)高，對外加電壓形成大的變形的壓電體層5。即，通過本實(shí)施方式中的壓電元件10，能夠得到良好的壓電特性。
另外，如上所述，導(dǎo)電性氧化層42最好由易于在(001)上自己取向的LaNiO3構(gòu)成。但是，例如，作為導(dǎo)電性氧化層42的襯底，不形成緩沖層41時(shí)，通過LaNiO3的制造條件和制造方法，在導(dǎo)電性氧化層42中有時(shí)會混入(110)等上取向的LaNiO3結(jié)晶。與此相對，通過本實(shí)施方式中的壓電元件10的制造方法，如上所述，由于將La層狀化合物構(gòu)成的緩沖層41作為襯底，形成導(dǎo)電性氧化層42，LaNiO3能夠更可靠地在(001)上自己取向。由此，在由LaNiO3構(gòu)成的導(dǎo)電性氧化層42上形成壓電體層5時(shí)，構(gòu)成壓電體層5的結(jié)晶更多，可以繼承導(dǎo)電性氧化層42的結(jié)晶取向，在(001)上取向。
另外，在本實(shí)施方式中的壓電元件10中，在導(dǎo)電性氧化層42上形成壓電體層5形成。即，根據(jù)壓電體層5的材質(zhì)種類，可以適當(dāng)?shù)剡x擇導(dǎo)電性氧化層42的材質(zhì)。由此，可以使例如，構(gòu)成壓電體層5的壓電體的晶格常數(shù)和構(gòu)成導(dǎo)電性氧化層42的導(dǎo)電性氧化物的晶格常數(shù)大致相同。即，可以降低壓電體層5和導(dǎo)電性氧化層42晶格失配。其結(jié)果，可以降低施加在壓電體層5上的應(yīng)力。
另外，在本實(shí)施方式中的壓電元件10中，第1導(dǎo)電層4具有低電阻層40。低電阻層40，由電阻率比La層狀化合物低導(dǎo)電材料構(gòu)成。由此，比較例如第1導(dǎo)電層4沒有低電阻層40時(shí)和第1導(dǎo)電層4具有低電阻層40時(shí)，將第1導(dǎo)電層4作為同樣形狀的情況，第1導(dǎo)電層4具有低電阻層40時(shí)(即，本實(shí)施方式的情況)，第1導(dǎo)電層4整體的電阻小。因此，通過本實(shí)施方式中的壓電元件10，能夠得到良好的壓電特性。
1-4.接著，參照附圖，對本實(shí)施方式中的壓電元件10的變形例進(jìn)行說明。并且，對與上述圖1所示的壓電元件10的不同點(diǎn)進(jìn)行說明，省略了相同點(diǎn)的說明。圖2～圖6是分別示意性表示壓電元件10的變形例的一個(gè)例子的剖面圖。
例如，如圖2所示，第1導(dǎo)電層4可以沒有導(dǎo)電性氧化層42。即，第1導(dǎo)電層4可以由低電阻層40和緩沖層41構(gòu)成。此時(shí)，在緩沖層41上形成壓電體層5時(shí)，壓電體層5可以繼承緩沖層41的結(jié)晶取向，在(001)優(yōu)先取向。
另外，例如，如圖2所示，第2導(dǎo)電層6可以只由第2低電阻層47構(gòu)成。另外，例如，圖中沒有表示，第2導(dǎo)電層6也可以只由第2導(dǎo)電性氧化層46構(gòu)成。在這些情況下，第2導(dǎo)電層6和第1導(dǎo)電層4，可以關(guān)于壓電體層5大致對稱。
另外，例如，如圖3所示，第1導(dǎo)電層4可以沒有低電阻層40。即，第1導(dǎo)電層4由緩沖層41和導(dǎo)電性氧化層42構(gòu)成。
另外，例如，如圖4所示，第1導(dǎo)電層4可以沒有低電阻層40和導(dǎo)電性氧化層42。即，第1導(dǎo)電層4可以只由緩沖層41構(gòu)成。
另外，例如，如圖5所示，第1導(dǎo)電層4可以由2層緩沖層41和被它們夾著的低電阻層40構(gòu)成。另外，例如，圖中沒有表示，第1導(dǎo)電層4也可以由2層緩沖層41和被它們夾著的導(dǎo)電性氧化層42構(gòu)成。
另外，例如，如圖6所示，第1導(dǎo)電層4可以包含緩沖層41，在緩沖層41上形成的導(dǎo)電性氧化層42和在導(dǎo)電性氧化層42上形成的低電阻層40。此時(shí)，在導(dǎo)電性氧化層42上形成低電阻層40時(shí)，低電阻層40可以繼承導(dǎo)電性氧化層42的結(jié)晶取向，在(001)優(yōu)先取向。進(jìn)行低電阻層40形成時(shí)的溫度可以為例如，600℃～700℃程度。并且，在低電阻層40上形成壓電體層5時(shí)，壓電體層5可以繼承低電阻層40的結(jié)晶取向，在(001)優(yōu)先取向。
另外，例如，如圖7所示，第1導(dǎo)電層4可以包含緩沖層41和在緩沖層41上形成的低電阻層40。
另外，例如，如圖8所示，第1導(dǎo)電層4可以包含低電阻層40和在低電阻層40上形成的導(dǎo)電性氧化層42。此時(shí)，在導(dǎo)電性氧化層42上形成壓電體層5時(shí)，壓電體層5可以繼承導(dǎo)電性氧化層42的結(jié)晶取向，在(001)優(yōu)先取向。導(dǎo)電性氧化層42可以由易于在(001)上自己取向的導(dǎo)電性氧化物(例如，LaNiO3等)構(gòu)成。
另外，例如，圖中沒有表示，第1導(dǎo)電層4可以包含導(dǎo)電性氧化層42和在導(dǎo)電性氧化層42上形成的低電阻層40。此時(shí)，在導(dǎo)電性氧化層42上形成低電阻層40時(shí)，低電阻層40可以繼承導(dǎo)電性氧化層42的結(jié)晶取向，在(001)優(yōu)先取向。導(dǎo)電性氧化層42可以由易于在(001)上自己取向的導(dǎo)電性氧化物(例如，LaNiO3等)構(gòu)成。并且，在低電阻層40上形成壓電體層5時(shí)，壓電體層5可以繼承低電阻層40的結(jié)晶取向，在(001)優(yōu)先取向。
并且，上述變形例只是一個(gè)例子，不局限于這些，例如，各層的層疊順序，層數(shù)等可以適當(dāng)?shù)馗淖儭?br> 2.第2實(shí)施方式2-1.接著，對具有第1實(shí)施方式中的壓電元件10的噴墨式記錄頭的一個(gè)實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖9是表示本實(shí)施方式中的噴墨式記錄頭的概略構(gòu)成的側(cè)剖面圖，圖10是該噴墨式記錄頭的分解立體圖。并且，圖10是與通常使用的狀態(tài)下相反表示的。
噴墨式記錄頭(以下，稱為“頭”)50包含如圖9所示，頭主體57和設(shè)置在頭主體57上的壓電部54。并且，如圖9所示的壓電部54相當(dāng)于圖1所示的壓電元件10中的第1導(dǎo)電層4，壓電體層5和第2導(dǎo)電層6。本實(shí)施方式中的噴墨式記錄頭中，壓電元件10可以起到作為壓電激勵器的作用。所謂壓電激勵器是具有推動物體功能的元件。
另外，圖1所示的壓電元件10中的阻擋層2和硬質(zhì)層3相當(dāng)于圖9中的彈性層55。基板1(參照圖1)成為構(gòu)成頭主體57的主要部分的物體。
即，頭50的構(gòu)成如圖10所示，包含噴嘴板51，墨室基板52，彈性層55和連接在彈性層55上的壓電部(振動源)54，它們放在基體56中。并且，該頭50構(gòu)成按需型的壓電噴墨式頭。
噴嘴板51是由例如不銹鋼制的軋制板等構(gòu)成的，并形成一列用于噴出墨滴的多個(gè)噴嘴511。這些噴嘴511間的間距根據(jù)打印精度適當(dāng)?shù)卦O(shè)定。
墨室基板52被粘著(固定)在噴嘴板51。墨室基板52通過基板1(參照圖1)形成的。墨室基板52是由噴嘴板51，側(cè)壁(隔壁)522，和彈性層55劃分形成多個(gè)空腔(墨室)521，貯存室523，供給口524的。貯存室523暫時(shí)貯存由墨盒631(圖13參照)供給的墨水。由供給口524，從貯存室523向各空腔521供給墨水。
空腔521如圖9和圖10所示，對應(yīng)各噴嘴511進(jìn)行配設(shè)。空腔521通過彈性層55的振動使得各自的容積可變?？涨?21以通過該容積變化噴出墨水的方式構(gòu)成。
作為用于得到墨室基板52的母材，即基板1(參照圖1)采用(110)取向的硅單晶基板。由于該(110)取向的硅單晶基板適用于異向性蝕刻法，能夠容易且可靠地形成墨室基板52。
在與墨室基板52的噴嘴板51相反側(cè)配設(shè)彈性層55。
并且，在與彈性層55的墨室基板52相反側(cè)設(shè)置多個(gè)壓電部54。在彈性層55的規(guī)定位置，如圖10所示，形成貫通彈性層55的厚度方向的通孔531。通過通孔531，從墨盒631向貯存室523供給墨水。
各壓電部54電氣以連接在后面所述的壓電元件驅(qū)動電路上，根據(jù)壓電元件驅(qū)動電路的信號，進(jìn)行動作(振動，變形)的方式構(gòu)成。即，各壓電部54起到作為各自振動源(頭激勵器)的功能。彈性層55通過壓電部54的振動(彎曲)，振動(彎曲)，起到瞬間提高空腔521的內(nèi)部壓力的功能。
基體56由例如各種樹脂材料，各種金屬材料等形成。如圖10所示，墨室基板52被固定、支撐在該基體56上。
2-2.接著，對本實(shí)施方式中的噴墨式記錄頭50的動作進(jìn)行說明。本實(shí)施方式中的頭50，在沒有通過壓電元件驅(qū)動電路，輸入規(guī)定的噴出信號狀態(tài)，即，壓電部54的第1導(dǎo)電層4和第2導(dǎo)電層6之間的沒有外加電壓的狀態(tài)下，如圖11所示，在壓電體層5上不產(chǎn)生變形。因此，彈性層55不產(chǎn)生，空腔521也不產(chǎn)生容積變化。因此，不會從噴嘴511噴出墨滴。
另一方面，在通過壓電元件驅(qū)動電路，輸入規(guī)定的噴出信號的狀態(tài)，即，壓電部54的第1導(dǎo)電層4和第2導(dǎo)電層6之間外加電壓的狀態(tài)下，如圖12所示，在壓電體層5中，產(chǎn)生向其短軸方向(如圖12所示的箭頭S方向)彎曲變形。由此，彈性層55彎曲，空腔521的容積發(fā)生變化。此時(shí)，空腔521內(nèi)的壓力瞬間增高，從噴嘴511噴出墨滴58。
即，如果外加電壓，壓電體層5的晶格在相對于面方向垂直的方向(圖12所示的箭頭d的方向)上被拉伸，同時(shí)在面方向上被壓縮。在該狀態(tài)下，對壓電體層5而言，拉伸應(yīng)力f作用在面內(nèi)。因此，通過該拉伸應(yīng)力f，使彈性層55偏離，產(chǎn)生彎曲?？涨?21短軸方向上的壓電體層5的位移量(絕對值)越來越大，彈性層55的彎曲量變大，可以更有效地噴出墨滴。
如果1次墨水噴出結(jié)束，壓電元件驅(qū)動電路停止對第1導(dǎo)電層4和第2導(dǎo)電層6外加電壓。由此，壓電部54回復(fù)如圖11所示的原來的形狀，空腔521的容積增大。并且，此時(shí)，從墨盒631向噴嘴511的壓力(正方向的壓力)作用在墨水上。因此，能夠防止空氣從噴嘴511進(jìn)入空腔521，與墨水的噴出量平衡量的墨水從墨盒631經(jīng)過貯存室523供給空腔521。
這樣，對沒有進(jìn)行墨滴噴出位置的壓電部54，通過壓電元件驅(qū)動電路，依次輸入噴出信號，能夠打印任意的(要求的)文字和圖形等。
2-3.接著，對本實(shí)施方式中的噴墨式記錄頭50的制造方法的一個(gè)例子進(jìn)行說明。
首先，準(zhǔn)備成為墨室基板52的母材，即由(110)取向的硅單晶基板構(gòu)成的基板1。接著，如圖1所示，在基板1上依次形成阻擋層2，硬質(zhì)層3，第1導(dǎo)電層4，壓電體層5，和第2導(dǎo)電層6。
接著，使第2導(dǎo)電層6，壓電體層5和第1導(dǎo)電層4，如圖11和圖12所示，對應(yīng)各自空腔521，制作圖案，如圖9所示，形成對應(yīng)空腔521數(shù)數(shù)量的壓電部54。
接著，對成為墨室基板52的母材(基板1)制作圖案，在對應(yīng)壓電部54的位置分別形成成為空腔521的凹部，另外，在規(guī)定位置形成成為貯存室523和供給口524的凹部。
本實(shí)施方式中，由于作為母材(基板1)采用了(110)取向的硅基板，適合采用使用高濃度堿水溶液的濕法蝕刻(異向性蝕刻法)。通過高濃度堿水溶液進(jìn)行濕法蝕刻時(shí)，如上所述，可以使阻擋層2起到阻止蝕刻的功能。因此，可以更容易進(jìn)行墨室基板52的形成。
這樣，通過蝕刻去除母材(基板1)，直到在其厚度方向上露出彈性層55，形成墨室基板52。此時(shí)，沒有被蝕刻剩下的部分成為側(cè)壁522。
接著，以使形成了多個(gè)噴嘴511的噴嘴板51對應(yīng)各噴嘴511成為各空腔521的凹部的方式，使其位置對準(zhǔn)，以這種狀態(tài)連接。由此，形成多個(gè)空腔521，貯存室523和多個(gè)供給口524。對于噴嘴板51的連接可以采用例如通過粘接劑的粘接法和融著法。接著，將墨室基板52安裝在基體56上。
通過以上工序，可以制造本實(shí)施方式中的噴墨式記錄頭50。
2-4.通過本實(shí)施方式中的噴墨式記錄頭50，如上所述，壓電部54的壓電體層5的壓電常數(shù)(d31)高，成為對應(yīng)外加的電壓，產(chǎn)生更大的變形的元件。即，壓電部54具有良好的壓電特性。由此，彈性層55的彎曲量變大，能夠更有效地噴出墨滴。其中，有效意味著以更少的電壓可以噴相同量的墨滴。即，由于可以簡化驅(qū)動電路，同時(shí)可以降低消耗的電力，可以噴嘴511的間距變?yōu)楦呙芏鹊匦纬?。因此，高密度打印和高速打印成為可能。此外，由于可以縮短空腔521的長軸長度，能使頭整體小型化。
3.第3實(shí)施方式3-1.接著，對具有第2實(shí)施方式中的噴墨式記錄頭50噴墨打印機(jī)機(jī)的一個(gè)實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖13是表示本實(shí)施方式中的噴墨打印機(jī)600的概略構(gòu)成圖。噴墨打印機(jī)600起到作為可以在紙等上打印的打印機(jī)的功能。并且，以下說明中，圖13中的上側(cè)稱為“上部”，下側(cè)稱為“下部”。
噴墨打印機(jī)600具有裝置主體620，在上部后方具有設(shè)置打印用紙P的送紙器621，在下部前方具有排出用紙P的排出口622，在上部面上具有操作面板670。
在裝置主體620內(nèi)部主要設(shè)置了具有往復(fù)運(yùn)動的頭部件630的打印裝置640，每次輸入一張打印用紙P到打印裝置640的供紙裝置650，控制打印裝置640和供紙裝置650的控制部660。
打印裝置640包含頭部件630，成為頭部件630的驅(qū)動源的字車電動機(jī)(carriage motor)641，接受字車電動機(jī)641的旋轉(zhuǎn)，使頭部件630往復(fù)運(yùn)動的往復(fù)運(yùn)動機(jī)構(gòu)642。
頭部件630具有在其下部具有上述多個(gè)噴嘴511的噴墨式記錄頭50，向該噴墨式記錄頭50供給墨水的墨盒631，裝載噴墨式記錄頭50和墨盒631的字車632。
往復(fù)運(yùn)動機(jī)構(gòu)642具有其兩端由框架(圖中沒有表示)支撐的字車導(dǎo)向軸643，與字車導(dǎo)向軸643平行延伸的齒形帶644。字車632被支撐在在字車導(dǎo)向軸643上自由往復(fù)運(yùn)動的同時(shí)，被固定在齒形帶644的一部分上。通過字車電動機(jī)641的動作，通過滑車，使齒形帶644正反向移動，由字車導(dǎo)向軸643引導(dǎo)，頭部件630往復(fù)運(yùn)動。該往復(fù)運(yùn)動時(shí)，由噴墨式記錄頭50噴出適當(dāng)?shù)哪?，進(jìn)行對打印用紙P的打印。
給紙裝置650具有成為其驅(qū)動源的給紙電動機(jī)651和由給紙電動機(jī)651的動作產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的走紙輥652。走紙輥652由夾著打印用紙P的輸送通道(打印用紙P)上下對著的從動輥652a和驅(qū)動輥652b構(gòu)成，驅(qū)動輥652b連接在給紙電動機(jī)651上。
3-2.通過本實(shí)施方式中的噴墨打印機(jī)600，如上所述，由于具有可以高性能，噴嘴高密度化打印的噴墨式記錄頭50，高密度打印和高速打印成為可能。
并且，本發(fā)明的噴墨打印機(jī)600可以使用作為工業(yè)用的液滴噴出裝置。此時(shí)，作為噴出的墨水(液狀材料)，可以將各種功能性材料通過溶劑和分散劑調(diào)整為適當(dāng)?shù)恼扯葋硎褂谩?br> 4.第4的實(shí)施方式4-1.接著，參照附圖，對具有第1實(shí)施方式中的壓電元件10的壓電泵的一個(gè)實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖14和圖15是本實(shí)施方式中的壓電泵20的概略剖面圖。在本實(shí)施方式中的壓電泵20中，壓電元件可以起到壓電激勵器的功能。如圖14和圖15所示的壓電部22是由圖1所示的壓電元件10中的第1導(dǎo)電層4，壓電體層5，和第2導(dǎo)電層6構(gòu)成的，圖1所示的壓電元件10中的阻擋層2和硬質(zhì)層3，在圖14和圖15中，成為振動板24。另外，基板1(參照圖1)，成為構(gòu)成壓電泵20的主要部分的基體21。壓電泵20包含基體21，壓電部22，泵室23，振動板24，吸入側(cè)逆止閥26a和噴出側(cè)逆止閥26b，和吸入口28a和噴出口28b。
接著，對上述壓電泵的動作進(jìn)行說明。
首先，如果向壓電部22供給電壓，電壓就會外加到壓電體層5(參照圖1)的膜厚方向。并且，如圖14所示，壓電部22向泵室23擴(kuò)大的方向(圖14所示的箭頭a的方向)彎曲。另外，與壓電部22一起，振動板24也向泵室23擴(kuò)大的方向彎曲。因此，泵室23內(nèi)的壓力變化，通過逆止閥26a，26b的作用，流體從吸入口28a流入泵室23內(nèi)(圖14所示的箭頭b的方向)。
接著，如果停止向壓電部22供給電壓，就停止了向壓電體層5(參照圖1)的膜厚方向外加電壓。并且，如圖15所示，壓電部22向使泵室23縮小的方向(圖15所示的箭頭a的方向)彎曲。另外，與壓電部22一起，振動板24也向泵室23縮小方向彎曲。因此，泵室23內(nèi)的壓力變化，通過逆止閥26a，26b的作用，流體從噴出口28b向外部噴出(圖15所示的箭頭b的方向)。
壓電泵20可以作為電子儀器，例如個(gè)人計(jì)算機(jī)用，最好是筆記本式個(gè)人計(jì)算機(jī)用的水冷模塊使用。水冷模塊具有包含使用上述壓電泵20驅(qū)動冷卻液的壓電泵20和循環(huán)水路等。
4-3.通過本實(shí)施方式中的壓電泵20，如上所述，由于壓電部22的壓電體層5具有良好的壓電特性，可以有效地進(jìn)行流體的吸入、噴出。因此，通過本實(shí)施方式中的壓電泵20，可以具有大的噴出壓力和噴出量。另外，壓電泵20可以高速動作。并且，能夠謀求壓電泵20整體的小型化。
5.第5實(shí)施方式5-1.接著，參照附圖，對適用于本發(fā)明的第5實(shí)施方式中的表面彈性波元件的一個(gè)例子進(jìn)行說明。
作為本實(shí)施方式的一個(gè)例子的表面彈性波元件30，如圖16所示，包含基板11，第1導(dǎo)電層14，壓電體層15，保護(hù)層17和第2導(dǎo)電層16?；?1，第1導(dǎo)電層14，壓電體層15和保護(hù)層17構(gòu)成基體18。
作為基板11，可以采用例如，(100)單晶硅基板。作為第1導(dǎo)電層14，可以由如圖1所示的壓電元件10中的第1導(dǎo)電層4構(gòu)成。壓電體層15可以由如圖1所示的壓電元件10中的壓電體層5構(gòu)成。保護(hù)層17可以由例如，氧化物或者氮化物等構(gòu)成。保護(hù)層17還起到溫度補(bǔ)償層的功能。作為第2導(dǎo)電層16可以由如圖1所示的壓電元件10中的第2導(dǎo)電層6構(gòu)成。第2導(dǎo)電層16是交叉指狀型電極(Inter-Digital Transducer以下，稱為“IDT電極”)。第2導(dǎo)電層16如果從上部觀察，具有例如圖17和圖18所示的IDT電極141，142，151，152，153那樣的形狀。并且，IDT電極上以可以再形成保護(hù)層。
5-2.通過本實(shí)施方式中的表面彈性波元件30，由于由在圖1所示的壓電元件10中的壓電體層5構(gòu)成的壓電體層15具有良好的壓電特性，表面彈性波元件30自身也變?yōu)楦咝阅艿脑?br> 6.第6實(shí)施方式6-1.接著，參照附圖，對適用于本發(fā)明的第6實(shí)施方式中的頻率濾波器的一個(gè)例子進(jìn)行說明。圖17是示意性表示本實(shí)施方式的一個(gè)例子中的頻率濾波器的圖。
如圖17所示，頻率濾波器具有基體140。作為該基體140，可以采用圖16所示的表面彈性波元件30的基體18。
在基體140的上面形成IDT電極141，142。另外，以夾著IDT電極141，142的方式，在基體140上面形成吸音部143，144。吸音部143，144是吸收在基體140表面?zhèn)鞑サ谋砻鎻椥圆ǖ牟糠?。高頻信號源145連接在基體140上形成的IDT電極141，信號線連接在IDT電極142上。
6-2.接著，對上述頻率濾波器的動作進(jìn)行說明。
在上述構(gòu)成中，如果從高頻信號源145輸出高頻信號，該高頻信號外加到IDT電極141上，由此，在基體140上面產(chǎn)生表面彈性波。從IDT電極141向吸音部143側(cè)傳播的表面彈性波，在吸音部143被吸收，向IDT電極142側(cè)傳播的表面彈性波中，根據(jù)IDT電極142的間距，規(guī)定的特定頻率或者特定范圍的頻率的表面彈性波被轉(zhuǎn)換為電氣信號，通過信號線，在端子146a，146b被取出。并且，上述特定頻率或者特定范圍頻率以外的頻率成分，大部分通過IDT電極142，在吸音部144被吸收。這樣，供給具有本實(shí)施方式的頻率濾波器的IDT電極141的電氣信號中，能夠只得到特定頻率或者特定范圍頻率的表面彈性波(濾波)。
7.第7實(shí)施方式7-1.接著，參照附圖，對適用于本發(fā)明的第7實(shí)施方式中的振蕩器的一個(gè)例子進(jìn)行說明。圖18是示意性表示作為本實(shí)施方式的一個(gè)例子的振蕩器的圖。
如圖18所示，振蕩器具有基體150。作為該基體150，與上述頻率濾波器一樣，可以使用圖16所示的表面彈性波元件30的基體18。
在基體150上面，形成IDT電極151，并且，以夾著IDT電極151的方式，形成IDT電極152，153。高頻信號源154連接在構(gòu)成IDT電極151的一個(gè)梳齒狀電極151a上，信號線連接在另一個(gè)梳齒狀電極151b上。并且，IDT電極151，相當(dāng)于外加電氣信號用電極，IDT電極152，153相當(dāng)于使由IDT電極151產(chǎn)生的表面彈性波的特定頻率數(shù)成分或者特定范圍頻率成分共振的共振用電極。
7-2.接著，對上述振蕩器的動作進(jìn)行說明。
在上述構(gòu)成中，如果由高頻信號源154輸出高頻信號，該高頻信號，外加到IDT電極151的一個(gè)梳齒狀電極151a上，由此在基體150上面產(chǎn)生向IDT電極152側(cè)傳播的表面彈性波和向IDT電極153側(cè)傳播的表面彈性波。這些表面彈性波中的特定頻率成分的表面彈性波，在IDT電極152和IDT電極153被反射，在IDT電極152和IDT電極153之間產(chǎn)生駐波。通過該特定頻率成分的表面彈性波在IDT電極152，153反復(fù)反射，特定頻率成分或者特定范圍的頻率成分共振，增大振幅。該特定頻率成分或者特定范圍頻率成分的表面彈性波的一部分，從IDT電極151的另一個(gè)梳齒狀電極151b取出，與IDT電極152和IDT電極153的共振頻率相應(yīng)頻率(或者，具有某種程度范圍的頻率)的電氣信號可以在端子155a和端子155b取出。
7-3.圖19和圖20是示意性表示將上述振蕩器應(yīng)用于VCSO(VoltageControlled SAW Oscillator電壓控制SAW振蕩器)的一個(gè)例子的圖，圖19是側(cè)面透視圖，圖20是上面透視圖。
VCSO裝配在金屬制(Al或者不銹鋼制)框體60內(nèi)部構(gòu)成的。IC(Integrated Circuit)62和振蕩器63裝配在基板61上。此時(shí)，IC62是根據(jù)從外部電路(圖中沒有表示)輸入的電壓值，控制外加給振蕩器63的頻率的振動電路。
振蕩器63，在基體64上形成IDT電極65a～65c，其構(gòu)成和圖18所示的振蕩器幾乎一樣。作為基體64，和上述圖18所示的振蕩器一樣，可以使用圖16所示的表面彈性波元件30的基體18。
在基板61上制作用于電連接IC62和振蕩器63的配線66的圖案。IC62和配線66，通過例如金線等導(dǎo)線67連接，振蕩器63和配線66由金線等導(dǎo)線68連接。由此，IC62和振蕩器63通過配線66電連接。
并且，VCSO可以將IC62和振蕩器63層疊在同一基板形成。圖21表示IC62和振蕩器63層疊在同一基板61上的VCSO的概略圖。
如圖21所示，VCSO，對于IC62和振蕩器63而言，共同擁有基板61來形成。作為基板61，可以使用例如圖16所示的表面彈性波元件30的基板11。IC62和，振蕩器63具有的電極65a，由圖中沒有表示的元件電氣的連接。作為電極65a，可以使用例如圖16所示的表面彈性波元件30的第2導(dǎo)電層16。作為構(gòu)成IC62的晶體管，可以采用TFT(薄膜晶體管)。
圖19～圖21所示的VCSO可以作為例如，圖22所示的PLL電路的VCO(Voltage Controlled Oscillator)使用。在這里，對PLL電路進(jìn)行簡單地說明。
圖22是表示PLL電路基本構(gòu)成的框圖。PLL電路由，相位比較器71，低通濾波器72，增幅器73和VCO74構(gòu)成。相位比較器71是比較從輸入端子70輸入的信號的相位(或者頻率)和從VCO74輸出的信號的相位(或者頻率)，根據(jù)此差，輸出設(shè)定值的誤差電壓信號的元件。低通濾波器72是只讓從相位比較器71輸出的誤差電壓信號位置的低頻成分通過的元件。增幅器73是放大從低通濾波器72輸出信號的元件。VCO74是根據(jù)輸入的電壓值，使振動的頻率在某個(gè)范圍內(nèi)連續(xù)變化的振動電路。
在這樣的構(gòu)成下，PLL電路以減少從輸入端子70輸入的相位(或者頻率)和從VCO74輸出的信號的相位(或者頻率)之差的方式進(jìn)行動作，使從VCO74輸出的信號的頻率與從輸入端子70輸入的信號的頻率同步。如果從VCO74輸出的信號的頻率與從輸入端子70輸入的信號的頻率同步，然后，去掉一定的相位差，與從輸入端子70輸入的信號一致，另外，輸出順應(yīng)輸入信號變化那樣的信號。
8.第8實(shí)施方式接著，參照附圖，對適用于本發(fā)明的第8實(shí)施方式中的電子電路和電子儀器的一個(gè)例子進(jìn)行說明。圖23是表示作為本實(shí)施方式的一個(gè)例子的電子儀器300的電氣構(gòu)成的框圖。電子儀器300是例如攜帶式電話機(jī)。
電子儀器300具有電子電路310，送話部80，受話部91，輸入部94，顯示部95和天線部86。電子電路310具有發(fā)送信號處理電路81，發(fā)送混合器82，發(fā)送濾波器83，發(fā)送電力增幅器84，接受發(fā)送分波器85，低雜音增幅器87，接收濾波器88，接收混合器89，接收信號處理電路90，頻率合成器92和控制電路93。
在電子電路310中，作為發(fā)送濾波器83和接收濾波器88，可以使用如圖17所示的頻率濾波器。濾波的頻率(通過的頻率)，根據(jù)由發(fā)送混合器82輸出的信號中的需要的頻率，以及，根據(jù)接收混合器89中需要的頻率，用發(fā)送濾波器83和接收濾波器88分別設(shè)定。另外，作為設(shè)置在頻率合成器92內(nèi)的PLL電路(參照圖22)的VCO74，可以使用如圖18所示的振蕩器，或者如圖19～圖21所示的VCSO。
送話部80是由將例如聲波信號轉(zhuǎn)換位電氣信號的麥克風(fēng)等實(shí)現(xiàn)的部件。發(fā)送信號處理電路81，是對由送話部80輸出的電氣信號，實(shí)施例如D/A轉(zhuǎn)換處理，調(diào)制處理等處理的電路。發(fā)送混合器82是使用由頻率合成器92輸出信號，混音由發(fā)送信號處理電路81輸出的信號的部件。發(fā)送濾波器83是只讓中間頻率(以下，標(biāo)明為“IF”)需要的頻率信號通過，剪掉不需要的頻率的信號的部件。由發(fā)送濾波器83輸出的信號，通過轉(zhuǎn)換電路(圖中沒有表示)被轉(zhuǎn)換為RF信號。發(fā)送電力增幅器84是放大由發(fā)送濾波器83輸出的RF信號的電力，向接受發(fā)送分波器85輸出的部件。
接受發(fā)送分波器85是將由發(fā)送電力增幅器84輸出的RF信號向天線部86，由天線部86以電波的形式發(fā)送的部件。另外，接受發(fā)送分波器85是分開由天線部86接收的接收信號，向低雜音增幅器87輸出的部件。低雜音增幅器87是放大來自接受發(fā)送分波器85的接收信號的部件。由低雜音增幅器87輸出的信號通過轉(zhuǎn)換電路(圖中沒有表示)轉(zhuǎn)換為IF。
接收濾波器88，只讓通過轉(zhuǎn)換電路(圖中沒有表示)轉(zhuǎn)換后的IF的需要的頻率的信號通過，剪掉不需要的頻率信號的。接收混合器89使用由頻率合成器92輸出的信號，對由接收濾波器88輸出的信號進(jìn)行混音的部件。接收信號處理電路90是對由接收混合器89輸出的信號，實(shí)施例如A/D轉(zhuǎn)換處理，解調(diào)處理等處理的電路。受話部91是用例如將電氣信號轉(zhuǎn)換為聲波的小型揚(yáng)聲器等實(shí)現(xiàn)的部件。
頻率合成器92是生成向發(fā)送混合器82供給的信號，以及，向接收混合器89供給的信號的電路。頻率合成器92具有PLL電路，分頻由該P(yáng)LL電路輸出的信號，生成新的信號?？刂齐娐?3控制發(fā)送信號處理電路81，接收信號處理電路90，頻率合成器92，輸入部94，和顯示部95。顯示部95對例如攜帶式電話機(jī)的使用者顯示機(jī)器狀態(tài)。輸入部94輸入例如攜帶式電話機(jī)的使用者的指示。
并且，上述例子中，作為電子儀器，例舉攜帶式電話機(jī)，作為電子電路，例舉了設(shè)置再攜帶式電話機(jī)內(nèi)的電子電路，作為其一個(gè)例子，進(jìn)行了說明，但是本發(fā)明不局限于攜帶式電話機(jī)，適用于各種移動體通信儀器以及設(shè)置在其內(nèi)部的電子電路。
此外，不僅是移動體通信儀器，也能夠適用于在接收BS和CS廣播的調(diào)諧器等的安置狀態(tài)使用的通信儀器，以及設(shè)置在其內(nèi)部的電子電路。并且，作為通信載體，不僅是使用在空中傳播的電波的通信儀器，也能夠適用于使用在同軸電纜中傳播的高頻信號或者在光纜中傳播的光信號的HUB等電子儀器和設(shè)置在其內(nèi)部的電子電路。
9.第9實(shí)施方式接著，參照附圖，對適用于本發(fā)明的第9實(shí)施方式中的薄膜壓電諧振器的一個(gè)例子進(jìn)行說明。
9-1.圖24是示意性表示作為本實(shí)施方式一個(gè)例子的第1薄膜壓電諧振器700的圖。第1薄膜壓電諧振器700是振動膜型薄膜壓電諧振器。
第1薄膜壓電諧振器700包含基板701，彈性層703，第1導(dǎo)電層704，壓電體層705和第2導(dǎo)電層706。薄膜壓電諧振器700中的基板701，彈性層703，第1導(dǎo)電層704，壓電體層705和第2導(dǎo)電層706，分別相當(dāng)于圖1所示的壓電元件10中的基板1，阻擋層2與硬質(zhì)層3，第1導(dǎo)電層4，壓電體層5以及第2導(dǎo)電層6。即，第1薄膜壓電諧振器700具有圖1所示的壓電元件10。并且，彈性層703相當(dāng)于阻擋層2和硬質(zhì)層3。
在基板701上形成貫通基板701的通孔702。在第2導(dǎo)電層706上設(shè)置配線708。配線708通過在彈性層703上形成的電極709和襯墊710電連接。
9-2.通過本實(shí)施方式中的第1薄膜壓電諧振器700，壓電體層705的壓電特性良好，因此，具有高的電氣機(jī)械結(jié)合系數(shù)。由此，可以在高頻領(lǐng)域使用薄膜壓電諧振器700。另外，可以使薄膜壓電諧振器700小型(薄型)化，并且，良好地動作。
9-3.圖25是示意性表示作為本實(shí)施方式一個(gè)例子的第2薄膜壓電諧振器800的圖。第2薄膜壓電諧振器800與圖24所示的第1薄膜壓電諧振器700主要的不同之處在于不形成通孔，在基板801和彈性層803之間形成氣隙802。
第2薄膜壓電諧振器80包含基板801，彈性層803，第1導(dǎo)電層804，壓電體層805和第2導(dǎo)電層806。薄膜壓電諧振器800中的基板801，彈性層803，第1導(dǎo)電層804，壓電體層805和第2導(dǎo)電層806分別相當(dāng)于圖1所示的壓電元件10中的基板1，阻擋層2與硬質(zhì)層3，第1導(dǎo)電層4，壓電體層5，以及第2導(dǎo)電層6。即，第2薄膜壓電諧振器800具有圖1所示的壓電元件10。并且，彈性層803相當(dāng)于阻擋層2和硬質(zhì)層3。氣隙802是在基板801和彈性層803之間形成的空間。
9-4.通過本實(shí)施方式中的第2薄膜壓電諧振器800，壓電體層805的壓電特性良好，因此，具有高的電氣機(jī)械結(jié)合系數(shù)。由此，可以在高頻領(lǐng)域使用薄膜壓電諧振器800。另外，可以使薄膜壓電諧振器800小型(薄型)化，并且良好地動作。
9-5.本實(shí)施方式中的壓電薄膜諧振器(例如，第1薄膜壓電諧振器700和第2薄膜壓電諧振器800)可以起到作為諧振器，頻率濾波器，或者，振蕩器的功能。并且，例如，在圖23所示的電子電路310中，可以使用起到作為發(fā)送濾波器83和接收濾波器88，作為頻率濾波器功能的本實(shí)施方式中的壓電薄膜諧振器。另外，作為具有頻率合成器92的振蕩器，可以使用起到作為振蕩器功能的本實(shí)施方式中的壓電薄膜諧振器。
如上所述，對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)地說明，但是可以有很多實(shí)際上沒有脫離本發(fā)明的新發(fā)明的內(nèi)容和效果的變形，這對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠容易理解的。因此，這樣的變形例全都包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。例如，本發(fā)明中的壓電元件，不僅適用于上述裝置，可以適用于各種裝置。例如，本發(fā)明中的壓電元件，可以作為照相機(jī)(包括裝載在攜帶式電話機(jī)或者PDAPersonal Digital Assistant等中的。)的光學(xué)變焦機(jī)構(gòu)中的透鏡驅(qū)動用的壓電激勵器使用。
權(quán)利要求
1.一種壓電元件，其特征在于，包含基板；在所述基板上方形成的第1導(dǎo)電層；在所述第1導(dǎo)電層的上方形成的、由具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的壓電體構(gòu)成的壓電體層；以及與所述壓電體層電連接的第2導(dǎo)電層，所述第1導(dǎo)電層包含1層以上的由在(001)優(yōu)先取向的鑭系層狀鈣鈦礦型化合物構(gòu)成的緩沖層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電元件，其特征在于，所述鑭系層狀鈣鈦礦型化合物包含La2NiO4，La3Ni2O7，La4Ni3O10，和La2CuO4，以及，由這些中的至少2種構(gòu)成的固溶體當(dāng)中的至少1種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的壓電元件，其特征在于，所述第1導(dǎo)電層包含1層以上的由電阻率比所述鑭系層狀鈣鈦礦型化合物低的導(dǎo)電材料構(gòu)成的低電阻層。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的壓電元件，其特征在于，所述導(dǎo)電材料包含金屬、該金屬的氧化物、以及由該金屬構(gòu)成的合金當(dāng)中的至少1種，所述金屬是Pt，Ir，Ru，Ag，Au，Cu，Al，和Ni中的至少1種。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的壓電元件，其特征在于，所述第1導(dǎo)電層包含所述低電阻層、和在所述低電阻層上方形成的所述緩沖層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1～5所述的壓電元件，其特征在于，所述第1導(dǎo)電層包含1層以上的由具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電性氧化物構(gòu)成的導(dǎo)電性氧化層，所述導(dǎo)電性氧化物在(001)優(yōu)先取向。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的壓電元件，其特征在于，所述第1導(dǎo)電層包含所述緩沖層、在所述緩沖層上方形成的所述導(dǎo)電性氧化層。
8.根據(jù)權(quán)利要求3～5中任意一項(xiàng)所述的壓電元件，其特征在于，所述第1導(dǎo)電層包含所述低電阻層；在所述低電阻層上方形成的所述緩沖層；在所述緩沖層的上方形成的，由具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電性氧化物構(gòu)成的導(dǎo)電性氧化層，所述導(dǎo)電性氧化物在(001)優(yōu)先取向。
9.根據(jù)權(quán)利要求6～8中任意一項(xiàng)所述的壓電元件，其特征在于，所述導(dǎo)電性氧化物包含CaRuO3，SrRuO3，BaRuO3，SrVO3，(La，Sr)MnO3，(La，Sr)CrO3，(La，Sr)CoO3，和LaNiO3，以及，由這些中的至少2種構(gòu)成的固溶體當(dāng)中的至少1種。
10.根據(jù)權(quán)利要求1～9中任意一項(xiàng)所述的壓電元件，其特征在于，所述壓電體由通式ABO3表示，A包含Pb，B包含Zr和Ti中的至少一種。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的壓電元件，其特征在于，所述B還包含Nb。
12.根據(jù)權(quán)利要求1～11中任意一項(xiàng)所述的壓電元件，其特征在于，所述壓電體是菱形晶，或者，正方晶體和菱形晶的混晶，并且在(001)優(yōu)先取向。
13.一種壓電元件，其特征在于，包含基板；在所述基板上方形成的第1導(dǎo)電層；在所述第1導(dǎo)電層上方形成的，具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的壓電體層；與所述壓電體層電連接的第2導(dǎo)電層，所述第1導(dǎo)電層包含由具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電性氧化物構(gòu)成的1層以上的導(dǎo)電性氧化層；由電阻率比所述導(dǎo)電性氧化物低的導(dǎo)電材料構(gòu)成的1層以上的低電阻層，所述導(dǎo)電性氧化物在(001)優(yōu)先取向。
14.一種壓電激勵器，其特征在于，具有權(quán)利要求1～13中任意一項(xiàng)所述的壓電元件。
15.一種壓電泵，其特征在于，具有權(quán)利要求1～13中任意一項(xiàng)所述的壓電元件。
16.一種噴墨式記錄頭，其特征在于，具有權(quán)利要求1～13中任意一項(xiàng)所述的壓電元件。
17.一種噴墨式打印機(jī)，其特征在于，具有權(quán)利要求16所述的噴墨式記錄頭。
18.一種表面彈性波元件，其特征在于，具有權(quán)利要求1～13中任意一項(xiàng)所述的壓電元件。
19.一種薄膜壓電諧振器，其特征在于，具有權(quán)利要求1～13中任意一項(xiàng)所述的壓電元件。
20.一種頻率濾波器，其特征在于，具有權(quán)利要求18所述的表面彈性波元件和權(quán)利要求19所述的薄膜壓電諧振器中的至少一方。
21.一種振蕩器，其特征在于，具有權(quán)利要求18所述的表面彈性波元件和權(quán)利要求19所述的薄膜壓電諧振器中的至少一方。
22.一種電子電路，其特征在于，具有權(quán)利要求20所述的頻率濾波器和權(quán)利要求21所述的振蕩器中的至少一方。
23.一種電子儀器，其特征在于，具有權(quán)利要求15所述的壓電泵和權(quán)利要求22所述的電子電路中的至少一方。
全文摘要
一種壓電元件(10)，包含基板(1)；在基板(1)上方形成的第1導(dǎo)電層(4)；在第1導(dǎo)電層(4)上方形成的由具有鈣鈦礦型化合物結(jié)構(gòu)的壓電體構(gòu)成的壓電體層(5)；以及電連接在壓電體層(5)上的第2導(dǎo)電層(6)，第1導(dǎo)電層(4)包含1層以上的由在(001)優(yōu)先取向的鑭系層狀鈣鈦礦型化合物構(gòu)成的緩沖層(41)。由此，本發(fā)明能夠提供可得到良好壓電特性的壓電元件。
文檔編號H01L41/18GK1805164SQ20051013407
公開日2006年7月19日 申請日期2005年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月28日
發(fā)明者巖下節(jié)也, 木島健, 大橋幸司 申請人:精工愛普生株式會社