[发明专利]压电薄膜、压电薄膜元件、压电致动器和压电传感器

说明书

压电薄膜(3)是包含金属氧化物的压电薄膜(3)，其中，金属氧化物含有铋、钾、钛、铁和元素M，元素M为镁和镍中的至少一种，至少一部分金属氧化物为具有钙钛矿结构的晶体，晶体的(001)面、(110)面或(111)面在压电薄膜(3)的表面的法线方向(dn)上进行取向。

技术领域

本发明涉及压电薄膜、压电薄膜元件、压电致动器、压电传感器、压电转换器、硬盘驱动器、打印头和喷墨打印装置。

背景技术

压电体根据各种目的被加工成各种各样的压电元件。例如，压电致动器通过对压电体施加电压而使压电体变形的逆压电效应，将电压转换成力。压电传感器还通过对压电体施加压力而使压电体变形的压电效应，将力转换成电压。这些压电元件搭载于各种各样的电子设备。近年来的市场中，要求电子设备的小型化和性能的提高，因此，积极研究着使用了压电薄膜的压电元件(压电薄膜元件)。但是，压电体越薄，越难以得到压电效应和逆压电效应，因此，期待开发出在薄膜的状态下具有优异的压电特性的压电体。

目前，作为压电体，大多使用着作为钙钛矿型铁电体的锆钛酸铅(所谓的PZT)。但是，PZT包含伤害人体和环境的铅，因此，作为PZT的代替品，期待开发出无铅(Lead-free)的压电体。例如，非专利文献1中，作为无铅的压电体的一例，记载有BaTiO₃系材料。BaTiO₃系材料即使在无铅的压电体中也具有比较优异的压电特性，特别期待在压电薄膜元件中的应用。

[非专利文献1]

Yiping Guo et al.，Thickness Dependence of Electrical Properties ofHighly(100)-Oriented BaTiO₃ Thin Films Prepared by One-Step Chemical SolutionDeposition，Japanese Journal of Applied Physics，Vol.45，No.2A，2006，pp.855-859

发明内容

本发明的目的在于，提供压电性优异的压电薄膜、压电薄膜元件、以及使用了压电薄膜元件的压电致动器、压电传感器、压电转换器、硬盘驱动器、打印头和喷墨打印装置。

本发明的一个方面提供一种压电薄膜，其为包含金属氧化物的压电薄膜，其中，金属氧化物含有铋、钾、钛、铁和元素M，元素M为镁和镍中的至少一种，至少一部分金属氧化物为具有钙钛矿结构的晶体，晶体的(001)面、(110)面或(111)面在压电薄膜的表面的法线方向上进行取向。

上述金属氧化物可以由下述化学式1表示，下述化学式1中的x、y和z分别可以为正实数，x+y+z可以为1，下述化学式1中的α可以大于0且小于1，下述化学式1中的β可以大于0且小于1，下述化学式1中的M可以表示为Mg_γNi_1－γ，γ可以为0以上1以下。

x(Bi_αK_1－α)TiO₃－yBi(M_βTi_1－β)O₃－zBiFeO₃ (1)

三维坐标系可以由X轴、Y轴和Z轴构成，坐标系中任意的坐标可以表示为(X，Y，Z)，坐标系中的坐标(x，y，z)可以表示上述化学式1中的x、y和z，坐标系中的坐标A可以为(0.300，0.100，0.600)，坐标系中的坐标B可以为(0.450，0.250，0.300)，坐标系中的坐标C可以为(0.200，0.500，0.300)，坐标系中的坐标D可以为(0.100，0.300，0.600)，(x，y，z)可以位于顶点为坐标A、坐标B、坐标C和坐标D的四边形以内。