[发明专利]PTZT压电膜及其压电膜形成用液体组合物的制造方法

说明书

本发明提供一种PTZT压电膜，其由含有Pb、Ta、Zr及Ti的钙钛矿型结构的金属氧化物构成，所述金属氧化物还含有碳，所述碳的含量为80～800质量ppm。该压电膜形成用液体组合物的制造方法中，使Ta醇盐、Zr醇盐、β‑二酮类及二醇回流，向回流而得到的第1合成液中添加Ti醇盐并再次回流，向再次回流而得到的第2合成液中添加Pb化合物并进一步回流，从进一步回流而得到的第3合成液去除溶剂之后，用醇稀释来制造PTZT压电膜形成用液体组合物。该PTZT压电膜形成用液体组合物在将总计Ta醇盐、Zr醇盐及Ti醇盐的量设为1摩尔时，分别以成为7～11摩尔、1.5～3.0摩尔的比例包含二醇、β‑二酮类。

技术领域

本发明涉及一种通过CSD(Chemical Solution Deposition，化学溶液沉积)法形成的PTZT压电膜及其压电膜形成用液体组合物的制造方法。更详细而言，涉及一种压电特性良好、平均击穿时间长且结晶取向度高的PTZT压电膜及其压电膜形成用液体组合物的制造方法。本说明书中PTZT压电膜是指在含有Pb、Zr及Ti的钙钛矿型结构的PZT压电膜中，用Ta取代Ti、Zr的一部分的压电膜。并且，PTZT前体是指PTZT压电膜的前体。

本申请主张基于2015年2月16日于日本申请的专利申请2015-027132号的优先权，并将其内容援用于此。

背景技术

以往，已知由含有Pb、Zr及Ti的ABO₃表示的钙钛矿型结构的PZT块体材料的开发中，通过将B位离子即Ti、Zr的一部分取代为Nb、Ta、W等不同的化合价的施主离子来提高PZT块体的压电特性。基于这样的背景，已公开有一种将Ti的一部分取代为Nb或Ta的PZT系铁电膜(例如，参考专利文献1及2)。并且，报告有如下：掺杂2摩尔％Nb的PZT膜中，压电常数的增益变得最大(例如，参考非专利文献1)。另一方面，报告了将Ti、Zr的一部分取代为Ta的PTZT铁电膜(例如，参考非专利文献2)。

通过将这种由ABO₃表示的钙钛矿化合物的A位或B位原子的一部分取代为更高价数的原子来提高压电常数的方法广泛用于块体材料。另一方面，报告有如下：通过由溶胶-凝胶法为代表的CSD法形成的PZT膜中所添加的La不仅取代作为目标的A位离子以外，还取代不作为目标的B位离子(例如，参考非专利文献3)。关于前述的非专利文献1中报告的Nb添加，Nb原子可以取3、4、5价，由此即使意图以5价取代B位离子来添加，也存在以3价取代A位离子的可能性。实际上，CSD法中如非专利文献1的图11所示，将2摩尔％左右的Nb添加作为最高点而添加其以上的Nb时，会导致压电常数(e_31.f)劣化。

另外，在专利文献3中记载有关于在后述下部电极上形成使结晶取向设为(100)面的取向控制层的铁电薄膜的制造方法。

专利文献1：日本特开2005-333105号公报(权利要求1、权利要求2)

专利文献2：日本特开2006-287254号公报(权利要求2、摘要)

专利文献3：日本特开2012-256850号公报(权利要求1～3)

非专利文献1：W.Zhu et.al.“Domain Wall Motion in A and B site Donor-Doped Pb(Zr_0.52Ti_0.48)O₃Films”，J.Am.Ceram.Soc.，95[9]2906-2913(2012)