圧電素子の製造方法、インクジェット式記録ヘッドの製造方法およびインクジェットプリンタの製造方法
【課題】環境に優しく、圧電特性に優れた新規な圧電材料を提供する。
【解決手段】ペロブスカイト型構造を有する圧電材料は，一般式（１）で表される。(Ｂｉ1-xＢａx)（Ｆｅ1-xＴｉx）Ｏ3・・・（１）但し，０＜ｘ＜１である。ｘは、ペロブスカイト型構造のＡサイトにおけるＢａ組成であって、ＢサイトにおけるＴｉ組成である。圧電材料は、環境上問題となる鉛（Ｐｂ）を含まないため、極めて有用である。さらに、鉛フリーでありながら、良好な圧電特性、例えば充分な格子のひずみ量を得ることができる。
【解決手段】ペロブスカイト型構造を有する圧電材料は，一般式（１）で表される。(Ｂｉ1-xＢａx)（Ｆｅ1-xＴｉx）Ｏ3・・・（１）但し，０＜ｘ＜１である。ｘは、ペロブスカイト型構造のＡサイトにおけるＢａ組成であって、ＢサイトにおけるＴｉ組成である。圧電材料は、環境上問題となる鉛（Ｐｂ）を含まないため、極めて有用である。さらに、鉛フリーでありながら、良好な圧電特性、例えば充分な格子のひずみ量を得ることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電材料および圧電素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットプリンタのヘッド等に用いられる圧電素子は、圧電材料からなる圧電体
層を有する。この圧電材料としては、Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3（ＰＺＴ）などが代表的で
ある（例えば特開２００１−２２３４０４号公報参照）。しかしながら、ＰＺＴなどは鉛
（Ｐｂ）を含むため、環境上、非常に問題となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２２３４０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、環境に優しく、圧電特性に優れた新規な圧電材料、および、該圧電材
料からなる圧電体層を有する圧電素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る圧電材料は、
下記一般式（１）で表される。
(Ｂｉ1-xＢａx)（Ｆｅ1-xＴｉx）Ｏ3 ・・・（１）
【０００６】
但し、０＜ｘ＜１である。
【０００７】
この圧電材料は、環境上問題となる鉛（Ｐｂ）を含まないため、極めて有用である。さ
らに、この圧電材料は、鉛フリーでありながら、良好な圧電特性、例えば充分な格子のひ
ずみ量を得ることができる。
【０００８】
本発明に係る圧電材料において、
０＜ｘ≦０．５０であることができる。
【０００９】
本発明に係る圧電材料において、
擬立方晶の表示で（１００）に配向していることができる。
【００１０】
なお、本発明において、例えば、「（１００）に配向」とは、（１００）にすべての結
晶が配向している場合と、（１００）にほとんどの結晶（例えば９０％以上）が配向して
おり、（１００）に配向していない残りの結晶が（１１０）等に配向している場合と、を
含む。即ち、「（１００）に配向」とは、「（１００）に優先配向」ということもできる
。このことは、本発明において、例えば、「（１１０）に配向」という場合も同様である
。
【００１１】
本発明に係る圧電材料において、
擬立方晶の表示で（１１０）に配向していることができる。
【００１２】
本発明に係る圧電材料において、
分極方向は、擬立方晶の表示で［１１１］方向であることができる。
【００１３】
なお、本発明において、「分極方向は、擬立方晶の表示で［１１１］方向である」とは
、分極方向が、擬立方晶の表示で、［１１１］方向に完全に一致している場合と、分極方
向が、擬立方晶の表示で、［１１１］方向から僅かにずれてはいるが、ほぼ［１１１］方
向になっている場合と、を含む。分極方向が、擬立方晶の表示で、ほぼ［１１１］方向に
なっている場合とは、例えば、分極方向が、擬立方晶の表示で、＜１１１＞方向と、＜１
００＞方向との間にあり、分極方向と、＜１１１＞方向との成す角が、例えば１０°以下
である場合などである。
【００１４】
本発明に係る第１の圧電素子は、
基体と、
前記基体の上方に形成された下部電極と、
前記下部電極の上方に形成された圧電体層と、
前記圧電体層の上方に形成された上部電極と、を含み、
前記圧電体層は、下記一般式（１）で表される圧電材料からなる。
(Ｂｉ1-xＢａx)（Ｆｅ1-xＴｉx）Ｏ3 ・・・（１）
【００１５】
但し、０＜ｘ＜１である。
【００１６】
なお、本発明に係る記載では、「上方」という文言を、例えば、「特定のもの（以下「
Ａ」という）の「上方」に形成された他の特定のもの（以下「Ｂ」という）」などと用い
ている。本発明に係る記載では、この例のような場合に、Ａ上に直接Ｂが形成されている
ような場合と、Ａ上に他のものを介してＢが形成されているような場合とが含まれるもの
として、「上方」という文言を用いている。
【００１７】
本発明に係る圧電素子において、
前記基体の上方であって、前記下部電極の下方に形成された弾性層を有することができ
る。
【００１８】
なお、本発明に係る記載では、「下方」という文言を、例えば、「特定のもの（以下「
Ａ」という）の「下方」に形成された他の特定のもの（以下「Ｂ」という）」などと用い
ている。本発明に係る記載では、この例のような場合に、Ａの下に直接Ｂが形成されてい
るような場合と、Ａの下に他のものを介してＢが形成されているような場合とが含まれる
ものとして、「下方」という文言を用いている。
【００１９】
本発明に係る第２の圧電素子は、
基体と、
前記基体の上方に形成された圧電体層と、
前記圧電体層の上方に形成された第１電極と、
前記圧電体層の上方に形成され、前記第１電極と離間している第２電極と、を含み、
前記圧電体層は、下記一般式（１）で表される圧電材料からなる。
(Ｂｉ1-xＢａx)（Ｆｅ1-xＴｉx）Ｏ3 ・・・（１）
【００２０】
但し、０＜ｘ＜１である。
【００２１】
本発明に係る圧電素子において、
０＜ｘ≦０．５０であることができる。
【００２２】
本発明に係る圧電素子において、
前記圧電材料は、擬立方晶の表示で（１００）に配向していることができる。
【００２３】
本発明に係る圧電素子において、
前記圧電材料は、擬立方晶の表示で（１１０）に配向していることができる。
【００２４】
本発明に係る圧電素子において、
前記圧電材料の分極方向は、擬立方晶の表示で［１１１］方向であることができる。
【００２５】
本発明に係る圧電素子において、
前記圧電材料は、ロンボヘドラル構造を有することができる。
【００２６】
本発明に係る圧電素子において、
前記圧電材料は、モノクリニック構造を有することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本実施形態に係る第１の圧電素子を示す断面図。
【図２】本実施形態に係る第２の圧電素子を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明に好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２９】
１．１． まず、本実施形態に係る圧電材料について説明する。本実施形態に係る圧電
材料は、下記一般式（１）で表される。
(Ｂｉ，Ｂａ)（Ｆｅ，Ｔｉ）Ｏ3 ・・・（１）
【００３０】
本実施形態に係る圧電材料は、ペロブスカイト型構造を有する。該圧電材料は、擬立方
晶の表示で（１００）または（１１０）に配向していることが望ましい。該圧電材料の分
極方向は、擬立方晶の表示で［１１１］方向であることが望ましい。擬立方晶の表示で（
１００）または（１１０）に配向しており、分極方向が擬立方晶の表示で［１１１］方向
にある圧電材料は、良好な圧電特性を有することができる。本実施形態に係る圧電材料は
、ロンボヘドラル構造またはモノクリニック構造を有することが望ましい。また、該圧電
材料における各元素の価数は、Ｂｉは＋３価、Ｂａは＋２価、Ｆｅは＋３価、Ｔｉは＋４
価、Ｏは−２価であることが望ましい。これにより、該圧電材料は、電荷中性であること
ができる。
【００３１】
また、前記一般式（１）は、下記一般式（１’）または（１”）で表されることもでき
る。
（Ｂｉ1-xＢａx）（Ｆｅ1-xＴｉx）Ｏ3 ・・・（１’）
（１−ｘ）ＢｉＦｅＯ3−ｘＢａＴｉＯ3 ・・・（１”）
【００３２】
但し、０＜ｘ＜１であり、好ましくは、０＜ｘ≦０．５０である。ｘは、ペロブスカイ
ト型構造のＡサイトにおけるＢａ組成であって、ＢサイトにおけるＴｉ組成である。
【００３３】
１．２． 本実施形態に係る圧電材料は、環境上問題となる鉛（Ｐｂ）を含まないため
、極めて有用である。さらに、本実施形態に係る圧電材料は、鉛フリーでありながら、良
好な圧電特性、例えば充分な格子のひずみ量を得ることができる。このことは、後述する
実験例において確認されている。
【００３４】
２．１． 次に、本実施形態に係る第１の圧電素子１００について説明する。図１は、
本実施形態に係る圧電材料からなる圧電体層６を有する第１の圧電素子１００の一例を模
式的に示す断面図である。
【００３５】
圧電素子１００は、基体２と、基体２の上方に形成された下部電極４と、下部電極４上
に形成され、上述した圧電材料からなる圧電体層６と、圧電体層６上に形成された上部電
極７と、を含む。圧電素子１００は、さらに、基体２の上であって下部電極４の下に形成
された弾性層３を有することができる。下部電極４は、弾性層３上に形成されていること
ができる。なお、圧電素子１００は、弾性層３を有しないこともできる。
【００３６】
基体２としては、例えば、（１１０）配向の単結晶シリコン基板などを用いることがで
き、特に限定されない。基体２は、基板単体あるいは基板上に他の層が積層された積層体
であってもよい。弾性層３は、例えば、インクジェット式記録ヘッドにおける弾性板とし
て適用されることができる。弾性層３としては、例えば、酸化シリコン、酸化ジルコニウ
ムをこの順に積層した膜などを用いることができ、特に限定されない。弾性層３の膜厚は
、例えば１μｍ程度である。基体２は、例えば、弾性層３の下であって、基体２に開口さ
れたキャビティ２０を有することができる。
【００３７】
下部電極４は、圧電体層６に電圧を印加するための一方の電極である。下部電極４の膜
厚は、例えば１００ｎｍ〜３００ｎｍである。下部電極４としては、特に限定されないが
、例えば、白金（Ｐｔ）等の金属膜の上にペロブスカイト型構造の導電性酸化物（例えば
ＬａＮｉＯ3、ＳｒＲｕＯ3など）を積層した膜などを用いることができる。例えば、この
導電性酸化物からなる膜は、上述した圧電材料からなる圧電体層６と同様に、擬立方晶の
表示で（１００）または（１１０）に配向していることが望ましい。これにより、該導電
性酸化物膜の結晶構造および配向を引き継いで、下部電極４の上に、ペロブスカイト型構
造を有し、擬立方晶の表示で（１００）または（１１０）に配向している圧電材料からな
る圧電体層６を容易に得ることができる。
【００３８】
圧電体層６は、上述した本実施形態に係る圧電材料からなる。圧電体層６の膜厚は特に
限定されないが、例えば２００ｎｍ〜１．５μｍである。
【００３９】
上部電極７は、圧電体層６に電圧を印加するための他方の電極である。上部電極７とし
ては、例えば、白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）、酸化イリジウム（ＩｒＯｘ）、ペロ
ブスカイト型構造の導電性酸化物（例えばＬａＮｉＯ3、ＳｒＲｕＯ3等）などの単層、あ
るいは、これらの積層体を用いることができ、特に限定されない。上部電極７の膜厚は、
例えば１００ｎｍ〜２００ｎｍである。
【００４０】
下部電極４、圧電体層６、および上部電極７は、例えば図１に示すようにパターニング
されて、柱状の堆積体（柱状部）５０を構成することができる。
【００４１】
２．２． 次に、本実施形態に係る第１の圧電素子１００の製造方法について図１を参
照しながら説明する。
【００４２】
（Ａ）まず、基体２上に弾性層３を形成する。弾性層３は、例えば、熱酸化法、化学気
相成長（ＣＶＤ）法、スパッタ法、蒸着法などにより形成されることができる。
【００４３】
（Ｂ）次に、弾性層３上に下部電極４を形成する。下部電極４は、例えば、スパッタ法
、スピンコート法、ＣＶＤ法、レーザアブレーション法などにより形成されることができ
る。
【００４４】
（Ｃ）次に、下部電極４上に、本実施形態に係る圧電材料からなる圧電体層６を形成す
る。圧電体層６は、例えば、ゾルゲル法、ＭＯＤ（Metal Organic Decomposition）法な
どを用いて形成されることができる。ゾルゲル法やＭＯＤ法を用いる場合の圧電体層６の
形成方法は、具体的には以下の通りである。
【００４５】
まず、例えば、スピンコート法などを用いて、圧電体層６を形成するための前駆体溶液
を下部電極４上に塗布する（前駆体溶液塗布工程）。前駆体溶液については、例えば、圧
電体層６となる圧電材料の構成金属をそれぞれ含む有機金属化合物を、各構成金属が所望
のモル比となるように混合し、該混合物をアルコールなどの有機溶媒を用いて溶解または
分散させることにより作製できる。圧電材料の構成金属を含む有機金属化合物としては、
例えば、金属アルコキシド、有機酸塩、βジケトン錯体などを用いることができる。圧電
材料の構成金属（Ｂｉ、Ｂａ、Ｆｅ、Ｔｉ）を含む有機金属化合物としては、例えば、以
下のものが挙げられる。
【００４６】
ビスマス（Ｂｉ）を含む有機金属化合物としては、例えばビスマスイソプロポキシドな
どが挙げられる。バリウム（Ｂａ）を含む有機金属化合物としては、例えばバリウムエト
キシドなどが挙げられる。鉄（Ｆｅ）を含む有機金属化合物としては、例えば酢酸鉄など
が挙げられる。チタン（Ｔｉ）を含む有機金属化合物としては、例えばチタンイソプロポ
キシドなどが挙げられる。なお、圧電材料の構成金属を含む有機金属化合物としては、こ
れらに限定されるわけではない。
【００４７】
前駆体溶液には、必要に応じて安定化剤等の各種添加剤を添加することができる。前駆
体溶液に加水分解・重縮合を起こさせる場合には、前駆体溶液に適当な量の水とともに、
触媒として酸または塩基を添加することができる。前駆体溶液への添加剤としては、例え
ば、ジエタノールアミン、酢酸などを挙げることができる。
【００４８】
スピンコートにおけるスピンの回転数は、例えば、初期では５００ｒｐｍ程度とし、続
いて塗布ムラが起こらないように回転数を２０００ｒｐｍ程度に上げることができる。
【００４９】
次に、大気雰囲気下でホットプレート等を用い、前駆体溶液に用いた溶媒の沸点よりも
例えば１０℃程度高い温度で熱処理を行う（乾燥熱処理工程）。
【００５０】
次に、前駆体溶液に用いた有機金属化合物の配位子を分解、除去すべく、大気雰囲気下
でホットプレート等を用い、例えば３００℃〜４００℃程度で熱処理を行う（脱脂熱処理
工程）。
【００５１】
なお、上述した前駆体溶液塗布工程、乾燥熱処理工程、脱脂熱処理工程の一連の工程を
所望の膜厚に応じて適宜回数繰り返すことができる。
【００５２】
次に、結晶化アニール、即ち結晶化のための焼成工程を行うことで圧電体層６を得る。
結晶化アニールは、例えば、ＲＴＡ（Rapid Thermal Annealing）等により、酸素雰囲気
中にて、５５０℃〜６５０℃程度で行われることができる。
【００５３】
なお、圧電体層６は、ゾルゲル法やＭＯＤ法の液相法のみならず、例えば、レーザアブ
レーション法やスパッタ法等の気相法などを用いて形成されることもできる。
【００５４】
（Ｄ）次に、圧電体層６上に上部電極７を形成する。上部電極７は、例えば、スパッタ
法、スピンコート法、化学気相成長（ＣＶＤ）法、レーザアブレーション法などにより形
成されることができる。
【００５５】
（Ｅ）次に、必要に応じて、ポストアニールを行うことができる。これにより、圧電体
層６と上下電極との良好な界面を形成することができ、かつ、圧電体層６の結晶性を改善
することができる。ポストアニールは、例えば、ＲＴＡ等により、酸素雰囲気中にて行わ
れることができる。
【００５６】
（Ｆ）次に、必要に応じて、各部材をエッチングによりパターニングして、例えば、柱
状部５０やキャビティ２０などを形成することができる。
【００５７】
以上の工程によって、本実施形態に係る第１の圧電素子１００を製造することができる
。
【００５８】
２．３． 本実施形態に係る第１の圧電素子１００では、圧電体層６は、上述した圧電
材料からなる。この圧電材料は、上述したように、鉛フリーでありながら、良好な圧電特
性を有することができる。従って、本実施形態によれば、環境に優しく、圧電特性に優れ
た圧電素子を提供することができる。
【００５９】
２．４． 次に、実験例について説明する。
【００６０】
以下の方法によって、本実施形態に係る第１の圧電素子１００の実験サンプルを得た。
【００６１】
まず、（１１０）配向のシリコン基板（基体２）上に、ＳｉＯ2膜を５００ｎｍ、Ｚｒ
Ｏ2膜を５００ｎｍの膜厚で積層して弾性層３を得た。ＳｉＯ2膜を熱酸化法によって形成
し、ＺｒＯ2膜をスパッタ法によって形成した。次に、スパッタ法によって、ＺｒＯ2膜上
に、下部電極４として、Ｐｔ膜を２００ｎｍ、ＬａＮｉＯ3膜を１００ｎｍの膜厚で順に
積層した。Ｐｔ膜およびＬａＮｉＯ3膜のスパッタリングの電力は、２００Ｗとした。得
られたＬａＮｉＯ3膜の配向は、擬立方晶の表示で（１００）に配向していることが確認
された。
【００６２】
次に、ＬａＮｉＯ3膜上に、上述した圧電材料からなる圧電体層６を形成した。本実験
例では、圧電材料として、上述した一般式（１’）：
(Ｂｉ1-xＢａx)（Ｆｅ1-xＴｉx）Ｏ3 ・・・（１’）
におけるｘを、０．０５から、０．０５ずつ、０．６０まで変化させたものを用いた。
【００６３】
圧電体層６は、具体的には、以下のようにして得た。
【００６４】
まず、圧電材料の構成金属を含む有機金属化合物（ビスマスイソプロポキシド、バリウ
ムエトキシド、酢酸鉄、チタンイソプロポキシド）の試薬をそれぞれ用意した。次に、所
望の圧電材料の組成に対応したモル比となるようにこれらを混合するとともに、これらを
ブチルセロソルブに溶解（分散）させた。さらに、この溶液の安定化剤としてジエタノー
ルアミンを添加した。このようにして上述した圧電材料の前駆体溶液を調整した。
【００６５】
次に、この前駆体溶液をスピンコート法によって下部電極４上に塗布した（前駆体溶液
塗布工程）。次に、溶媒の沸点（ブチルセロソルブの場合、１７０℃程度）より約１０℃
高い温度で熱処理（乾燥）して溶媒を除去しゲル化させた（乾燥熱処理工程）。次に、さ
らに４００℃程度に加熱することで膜中に残存している溶媒以外の有機成分を分解／除去
し（脱脂熱処理工程）、膜厚１００ｎｍのアモルファス膜を形成した。以上の工程を５回
繰り返して行った。次に、ＲＴＡにより酸素雰囲気中にて、６００℃で１分間加熱し、結
晶化を行うことで、膜厚５００ｎｍの圧電体層６を形成した。
【００６６】
得られた圧電体層６を構成する圧電材料の結晶構造は、ペロブスカイト型構造であって
、ロンボヘドラル構造またはモノクリニック構造であることが確認された。従って、該圧
電材料の分極方向は、擬立方晶の表示で［１１１］方向であることが推測される。該圧電
材料は、擬立方晶の表示で（１００）に配向していることが確認された。該圧電材料の結
晶構造、分極方向、および配向の同定には、Ｘ線θ−２θ測定およびラマン散乱を用いた
。
【００６７】
次に、スパッタ法によって、圧電体層６上に、上部電極７として、膜厚２００ｎｍのＰ
ｔ膜を形成した。
【００６８】
以上のようにして圧電素子１００の各実験サンプルを得た。これらの実験サンプルの圧
電体層６に対して、上下電極から１００ｋＶ／ｃｍの電界を印加したときの圧電材料の格
子のひずみ量を表１に示す。格子のひずみ量は、電界Ｘ線によるθ−２θ測定から求めた
。
【００６９】
【表１】
【００７０】
表１に示すように、Ｂａ組成（Ｔｉ組成）ｘが０．０５〜０．５０の実験サンプルでは
、格子のひずみ量は、０．１５％以上であり、良好な圧電特性が確認された。なお、参考
例として、ｘが０（ゼロ）の場合の実験サンプルも作製したが、この場合の格子のひずみ
量は、表１に示すように、０．０７％であった。
【００７１】
以上の実験結果から、本実施形態に係る圧電材料が良好な圧電特性を有することが確認
された。
【００７２】
３．１． 次に、本実施形態に係る第２の圧電素子２００について説明する。図２は、
本実施形態に係る圧電材料からなる圧電体層６を有する第２の圧電素子２００の一例を模
式的に示す断面図である。なお、上述した第１の圧電素子１００と同一の部材については
、同一の符合を付し、その詳細な説明を省略する。
【００７３】
圧電素子２００は、基体２と、基体２の上方に形成され、上述した圧電材料からなる圧
電体層６と、圧電体層６上に形成された第１電極４０と、圧電体層６上に形成された第２
電極７０と、を含む。圧電素子２００は、基体２上に形成されたバッファ層３０を有する
ことができる。圧電体層６は、このバッファ層３０上に形成されていることができる。
【００７４】
バッファ層３０は、圧電体層６の結晶配向性を制御する機能を有することができる。な
お、例えば基体２にこの機能がある場合などに、バッファ層３０を設けないこともできる
。バッファ層３０は、例えば、ペロブスカイト型構造を有し、擬立方晶の表示で（１００
）または（１１０）に配向している酸化物からなることが望ましい。これにより、バッフ
ァ層３０の結晶構造および配向を引き継いで、バッファ層３０の上に、ペロブスカイト型
構造を有し、擬立方晶の表示で（１００）または（１１０）に配向している圧電材料から
なる圧電体層６を容易に得ることができる。バッファ層３０を構成する酸化物としては、
例えば、ＬａＮｉＯ3、ＳｒＲｕＯ3などを挙げることができる。
【００７５】
第１電極４０および第２電極７０は、圧電体層６に電圧を印加するための電極である。
第１電極４０および第２電極７０としては、例えば、白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）
、酸化イリジウム（ＩｒＯｘ）、ペロブスカイト型構造の導電性酸化物（例えばＬａＮｉ
Ｏ3、ＳｒＲｕＯ3等）などの単層、あるいは、これらの積層体を用いることができ、特に
限定されない。第１電極４０および第２電極７０の膜厚は、例えば１００ｎｍ〜２００ｎ
ｍである。
【００７６】
３．２． 次に、本実施形態に係る第２の圧電素子２００の製造方法について図２を参
照しながら説明する。
【００７７】
（Ａ）まず、基体２上にバッファ層３０を形成する。バッファ層３０は、例えば、スパ
ッタ法、スピンコート法、ＣＶＤ法、レーザアブレーション法などにより形成されること
ができる。
【００７８】
（Ｂ）次に、バッファ層３０上に圧電体層６を形成する。本工程は、上述した第１の圧
電素子１００の一製造工程と同様であるので、詳細な説明を省略する。
【００７９】
（Ｃ）次に、圧電体層６上に、第１電極４０および第２電極７０を形成する。第１電極
４０および第２電極７０は、例えば、スパッタ法、スピンコート法、ＣＶＤ法、レーザア
ブレーション法などにより形成されることができる。第１電極４０および第２電極７０は
、公知の方法によりパターニングされることができる。
【００８０】
（Ｄ）次に、必要に応じて、ポストアニールを行うことができる。本工程は、上述した
第１の圧電素子１００の一製造工程と同様であるので、詳細な説明を省略する。
【００８１】
以上の工程によって、本実施形態に係る第２の圧電素子２００を製造することができる
。
【００８２】
３．３． 本実施形態に係る第２の圧電素子２００は、第１の圧電素子１００と同様に
、環境に優しく、優れた圧電特性を有することができる。
【００８３】
４． 上記のように、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項
および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解
できよう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。
【００８４】
例えば、上述した本発明の実施形態に係る圧電素子は、例えば、インクジェットプリン
タ等に用いられるインクジェット式記録ヘッド、アクチュエータ、ジャイロセンサ、ＦＢ
ＡＲ（film bulk acoustic resonator）型やＳＭＲ（so lid mounted resonator）型等の
ＢＡＷ（bulk acoustic wave）フィルタ、ＳＡＷ（surface acoustic wave）フィルタ、
超音波モータなどに適用されることができる。本発明の実施形態に係る圧電素子は、圧電
特性に優れており、各種の用途に好適に適用できる。
【符号の説明】
【００８５】
２ 基体、３ 弾性層、４ 下部電極、６ 圧電体層、７ 上部電極、２０ キャビテ
ィ、３０ バッファ層、４０ 第１電極、５０ 柱状部、７０ 第２電極、１００ 第１
の圧電素子，２００ 第２の圧電素子。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電材料および圧電素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットプリンタのヘッド等に用いられる圧電素子は、圧電材料からなる圧電体
層を有する。この圧電材料としては、Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3（ＰＺＴ）などが代表的で
ある（例えば特開２００１−２２３４０４号公報参照）。しかしながら、ＰＺＴなどは鉛
（Ｐｂ）を含むため、環境上、非常に問題となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２２３４０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、環境に優しく、圧電特性に優れた新規な圧電材料、および、該圧電材
料からなる圧電体層を有する圧電素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る圧電材料は、
下記一般式（１）で表される。
(Ｂｉ1-xＢａx)（Ｆｅ1-xＴｉx）Ｏ3 ・・・（１）
【０００６】
但し、０＜ｘ＜１である。
【０００７】
この圧電材料は、環境上問題となる鉛（Ｐｂ）を含まないため、極めて有用である。さ
らに、この圧電材料は、鉛フリーでありながら、良好な圧電特性、例えば充分な格子のひ
ずみ量を得ることができる。
【０００８】
本発明に係る圧電材料において、
０＜ｘ≦０．５０であることができる。
【０００９】
本発明に係る圧電材料において、
擬立方晶の表示で（１００）に配向していることができる。
【００１０】
なお、本発明において、例えば、「（１００）に配向」とは、（１００）にすべての結
晶が配向している場合と、（１００）にほとんどの結晶（例えば９０％以上）が配向して
おり、（１００）に配向していない残りの結晶が（１１０）等に配向している場合と、を
含む。即ち、「（１００）に配向」とは、「（１００）に優先配向」ということもできる
。このことは、本発明において、例えば、「（１１０）に配向」という場合も同様である
。
【００１１】
本発明に係る圧電材料において、
擬立方晶の表示で（１１０）に配向していることができる。
【００１２】
本発明に係る圧電材料において、
分極方向は、擬立方晶の表示で［１１１］方向であることができる。
【００１３】
なお、本発明において、「分極方向は、擬立方晶の表示で［１１１］方向である」とは
、分極方向が、擬立方晶の表示で、［１１１］方向に完全に一致している場合と、分極方
向が、擬立方晶の表示で、［１１１］方向から僅かにずれてはいるが、ほぼ［１１１］方
向になっている場合と、を含む。分極方向が、擬立方晶の表示で、ほぼ［１１１］方向に
なっている場合とは、例えば、分極方向が、擬立方晶の表示で、＜１１１＞方向と、＜１
００＞方向との間にあり、分極方向と、＜１１１＞方向との成す角が、例えば１０°以下
である場合などである。
【００１４】
本発明に係る第１の圧電素子は、
基体と、
前記基体の上方に形成された下部電極と、
前記下部電極の上方に形成された圧電体層と、
前記圧電体層の上方に形成された上部電極と、を含み、
前記圧電体層は、下記一般式（１）で表される圧電材料からなる。
(Ｂｉ1-xＢａx)（Ｆｅ1-xＴｉx）Ｏ3 ・・・（１）
【００１５】
但し、０＜ｘ＜１である。
【００１６】
なお、本発明に係る記載では、「上方」という文言を、例えば、「特定のもの（以下「
Ａ」という）の「上方」に形成された他の特定のもの（以下「Ｂ」という）」などと用い
ている。本発明に係る記載では、この例のような場合に、Ａ上に直接Ｂが形成されている
ような場合と、Ａ上に他のものを介してＢが形成されているような場合とが含まれるもの
として、「上方」という文言を用いている。
【００１７】
本発明に係る圧電素子において、
前記基体の上方であって、前記下部電極の下方に形成された弾性層を有することができ
る。
【００１８】
なお、本発明に係る記載では、「下方」という文言を、例えば、「特定のもの（以下「
Ａ」という）の「下方」に形成された他の特定のもの（以下「Ｂ」という）」などと用い
ている。本発明に係る記載では、この例のような場合に、Ａの下に直接Ｂが形成されてい
るような場合と、Ａの下に他のものを介してＢが形成されているような場合とが含まれる
ものとして、「下方」という文言を用いている。
【００１９】
本発明に係る第２の圧電素子は、
基体と、
前記基体の上方に形成された圧電体層と、
前記圧電体層の上方に形成された第１電極と、
前記圧電体層の上方に形成され、前記第１電極と離間している第２電極と、を含み、
前記圧電体層は、下記一般式（１）で表される圧電材料からなる。
(Ｂｉ1-xＢａx)（Ｆｅ1-xＴｉx）Ｏ3 ・・・（１）
【００２０】
但し、０＜ｘ＜１である。
【００２１】
本発明に係る圧電素子において、
０＜ｘ≦０．５０であることができる。
【００２２】
本発明に係る圧電素子において、
前記圧電材料は、擬立方晶の表示で（１００）に配向していることができる。
【００２３】
本発明に係る圧電素子において、
前記圧電材料は、擬立方晶の表示で（１１０）に配向していることができる。
【００２４】
本発明に係る圧電素子において、
前記圧電材料の分極方向は、擬立方晶の表示で［１１１］方向であることができる。
【００２５】
本発明に係る圧電素子において、
前記圧電材料は、ロンボヘドラル構造を有することができる。
【００２６】
本発明に係る圧電素子において、
前記圧電材料は、モノクリニック構造を有することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本実施形態に係る第１の圧電素子を示す断面図。
【図２】本実施形態に係る第２の圧電素子を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明に好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２９】
１．１． まず、本実施形態に係る圧電材料について説明する。本実施形態に係る圧電
材料は、下記一般式（１）で表される。
(Ｂｉ，Ｂａ)（Ｆｅ，Ｔｉ）Ｏ3 ・・・（１）
【００３０】
本実施形態に係る圧電材料は、ペロブスカイト型構造を有する。該圧電材料は、擬立方
晶の表示で（１００）または（１１０）に配向していることが望ましい。該圧電材料の分
極方向は、擬立方晶の表示で［１１１］方向であることが望ましい。擬立方晶の表示で（
１００）または（１１０）に配向しており、分極方向が擬立方晶の表示で［１１１］方向
にある圧電材料は、良好な圧電特性を有することができる。本実施形態に係る圧電材料は
、ロンボヘドラル構造またはモノクリニック構造を有することが望ましい。また、該圧電
材料における各元素の価数は、Ｂｉは＋３価、Ｂａは＋２価、Ｆｅは＋３価、Ｔｉは＋４
価、Ｏは−２価であることが望ましい。これにより、該圧電材料は、電荷中性であること
ができる。
【００３１】
また、前記一般式（１）は、下記一般式（１’）または（１”）で表されることもでき
る。
（Ｂｉ1-xＢａx）（Ｆｅ1-xＴｉx）Ｏ3 ・・・（１’）
（１−ｘ）ＢｉＦｅＯ3−ｘＢａＴｉＯ3 ・・・（１”）
【００３２】
但し、０＜ｘ＜１であり、好ましくは、０＜ｘ≦０．５０である。ｘは、ペロブスカイ
ト型構造のＡサイトにおけるＢａ組成であって、ＢサイトにおけるＴｉ組成である。
【００３３】
１．２． 本実施形態に係る圧電材料は、環境上問題となる鉛（Ｐｂ）を含まないため
、極めて有用である。さらに、本実施形態に係る圧電材料は、鉛フリーでありながら、良
好な圧電特性、例えば充分な格子のひずみ量を得ることができる。このことは、後述する
実験例において確認されている。
【００３４】
２．１． 次に、本実施形態に係る第１の圧電素子１００について説明する。図１は、
本実施形態に係る圧電材料からなる圧電体層６を有する第１の圧電素子１００の一例を模
式的に示す断面図である。
【００３５】
圧電素子１００は、基体２と、基体２の上方に形成された下部電極４と、下部電極４上
に形成され、上述した圧電材料からなる圧電体層６と、圧電体層６上に形成された上部電
極７と、を含む。圧電素子１００は、さらに、基体２の上であって下部電極４の下に形成
された弾性層３を有することができる。下部電極４は、弾性層３上に形成されていること
ができる。なお、圧電素子１００は、弾性層３を有しないこともできる。
【００３６】
基体２としては、例えば、（１１０）配向の単結晶シリコン基板などを用いることがで
き、特に限定されない。基体２は、基板単体あるいは基板上に他の層が積層された積層体
であってもよい。弾性層３は、例えば、インクジェット式記録ヘッドにおける弾性板とし
て適用されることができる。弾性層３としては、例えば、酸化シリコン、酸化ジルコニウ
ムをこの順に積層した膜などを用いることができ、特に限定されない。弾性層３の膜厚は
、例えば１μｍ程度である。基体２は、例えば、弾性層３の下であって、基体２に開口さ
れたキャビティ２０を有することができる。
【００３７】
下部電極４は、圧電体層６に電圧を印加するための一方の電極である。下部電極４の膜
厚は、例えば１００ｎｍ〜３００ｎｍである。下部電極４としては、特に限定されないが
、例えば、白金（Ｐｔ）等の金属膜の上にペロブスカイト型構造の導電性酸化物（例えば
ＬａＮｉＯ3、ＳｒＲｕＯ3など）を積層した膜などを用いることができる。例えば、この
導電性酸化物からなる膜は、上述した圧電材料からなる圧電体層６と同様に、擬立方晶の
表示で（１００）または（１１０）に配向していることが望ましい。これにより、該導電
性酸化物膜の結晶構造および配向を引き継いで、下部電極４の上に、ペロブスカイト型構
造を有し、擬立方晶の表示で（１００）または（１１０）に配向している圧電材料からな
る圧電体層６を容易に得ることができる。
【００３８】
圧電体層６は、上述した本実施形態に係る圧電材料からなる。圧電体層６の膜厚は特に
限定されないが、例えば２００ｎｍ〜１．５μｍである。
【００３９】
上部電極７は、圧電体層６に電圧を印加するための他方の電極である。上部電極７とし
ては、例えば、白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）、酸化イリジウム（ＩｒＯｘ）、ペロ
ブスカイト型構造の導電性酸化物（例えばＬａＮｉＯ3、ＳｒＲｕＯ3等）などの単層、あ
るいは、これらの積層体を用いることができ、特に限定されない。上部電極７の膜厚は、
例えば１００ｎｍ〜２００ｎｍである。
【００４０】
下部電極４、圧電体層６、および上部電極７は、例えば図１に示すようにパターニング
されて、柱状の堆積体（柱状部）５０を構成することができる。
【００４１】
２．２． 次に、本実施形態に係る第１の圧電素子１００の製造方法について図１を参
照しながら説明する。
【００４２】
（Ａ）まず、基体２上に弾性層３を形成する。弾性層３は、例えば、熱酸化法、化学気
相成長（ＣＶＤ）法、スパッタ法、蒸着法などにより形成されることができる。
【００４３】
（Ｂ）次に、弾性層３上に下部電極４を形成する。下部電極４は、例えば、スパッタ法
、スピンコート法、ＣＶＤ法、レーザアブレーション法などにより形成されることができ
る。
【００４４】
（Ｃ）次に、下部電極４上に、本実施形態に係る圧電材料からなる圧電体層６を形成す
る。圧電体層６は、例えば、ゾルゲル法、ＭＯＤ（Metal Organic Decomposition）法な
どを用いて形成されることができる。ゾルゲル法やＭＯＤ法を用いる場合の圧電体層６の
形成方法は、具体的には以下の通りである。
【００４５】
まず、例えば、スピンコート法などを用いて、圧電体層６を形成するための前駆体溶液
を下部電極４上に塗布する（前駆体溶液塗布工程）。前駆体溶液については、例えば、圧
電体層６となる圧電材料の構成金属をそれぞれ含む有機金属化合物を、各構成金属が所望
のモル比となるように混合し、該混合物をアルコールなどの有機溶媒を用いて溶解または
分散させることにより作製できる。圧電材料の構成金属を含む有機金属化合物としては、
例えば、金属アルコキシド、有機酸塩、βジケトン錯体などを用いることができる。圧電
材料の構成金属（Ｂｉ、Ｂａ、Ｆｅ、Ｔｉ）を含む有機金属化合物としては、例えば、以
下のものが挙げられる。
【００４６】
ビスマス（Ｂｉ）を含む有機金属化合物としては、例えばビスマスイソプロポキシドな
どが挙げられる。バリウム（Ｂａ）を含む有機金属化合物としては、例えばバリウムエト
キシドなどが挙げられる。鉄（Ｆｅ）を含む有機金属化合物としては、例えば酢酸鉄など
が挙げられる。チタン（Ｔｉ）を含む有機金属化合物としては、例えばチタンイソプロポ
キシドなどが挙げられる。なお、圧電材料の構成金属を含む有機金属化合物としては、こ
れらに限定されるわけではない。
【００４７】
前駆体溶液には、必要に応じて安定化剤等の各種添加剤を添加することができる。前駆
体溶液に加水分解・重縮合を起こさせる場合には、前駆体溶液に適当な量の水とともに、
触媒として酸または塩基を添加することができる。前駆体溶液への添加剤としては、例え
ば、ジエタノールアミン、酢酸などを挙げることができる。
【００４８】
スピンコートにおけるスピンの回転数は、例えば、初期では５００ｒｐｍ程度とし、続
いて塗布ムラが起こらないように回転数を２０００ｒｐｍ程度に上げることができる。
【００４９】
次に、大気雰囲気下でホットプレート等を用い、前駆体溶液に用いた溶媒の沸点よりも
例えば１０℃程度高い温度で熱処理を行う（乾燥熱処理工程）。
【００５０】
次に、前駆体溶液に用いた有機金属化合物の配位子を分解、除去すべく、大気雰囲気下
でホットプレート等を用い、例えば３００℃〜４００℃程度で熱処理を行う（脱脂熱処理
工程）。
【００５１】
なお、上述した前駆体溶液塗布工程、乾燥熱処理工程、脱脂熱処理工程の一連の工程を
所望の膜厚に応じて適宜回数繰り返すことができる。
【００５２】
次に、結晶化アニール、即ち結晶化のための焼成工程を行うことで圧電体層６を得る。
結晶化アニールは、例えば、ＲＴＡ（Rapid Thermal Annealing）等により、酸素雰囲気
中にて、５５０℃〜６５０℃程度で行われることができる。
【００５３】
なお、圧電体層６は、ゾルゲル法やＭＯＤ法の液相法のみならず、例えば、レーザアブ
レーション法やスパッタ法等の気相法などを用いて形成されることもできる。
【００５４】
（Ｄ）次に、圧電体層６上に上部電極７を形成する。上部電極７は、例えば、スパッタ
法、スピンコート法、化学気相成長（ＣＶＤ）法、レーザアブレーション法などにより形
成されることができる。
【００５５】
（Ｅ）次に、必要に応じて、ポストアニールを行うことができる。これにより、圧電体
層６と上下電極との良好な界面を形成することができ、かつ、圧電体層６の結晶性を改善
することができる。ポストアニールは、例えば、ＲＴＡ等により、酸素雰囲気中にて行わ
れることができる。
【００５６】
（Ｆ）次に、必要に応じて、各部材をエッチングによりパターニングして、例えば、柱
状部５０やキャビティ２０などを形成することができる。
【００５７】
以上の工程によって、本実施形態に係る第１の圧電素子１００を製造することができる
。
【００５８】
２．３． 本実施形態に係る第１の圧電素子１００では、圧電体層６は、上述した圧電
材料からなる。この圧電材料は、上述したように、鉛フリーでありながら、良好な圧電特
性を有することができる。従って、本実施形態によれば、環境に優しく、圧電特性に優れ
た圧電素子を提供することができる。
【００５９】
２．４． 次に、実験例について説明する。
【００６０】
以下の方法によって、本実施形態に係る第１の圧電素子１００の実験サンプルを得た。
【００６１】
まず、（１１０）配向のシリコン基板（基体２）上に、ＳｉＯ2膜を５００ｎｍ、Ｚｒ
Ｏ2膜を５００ｎｍの膜厚で積層して弾性層３を得た。ＳｉＯ2膜を熱酸化法によって形成
し、ＺｒＯ2膜をスパッタ法によって形成した。次に、スパッタ法によって、ＺｒＯ2膜上
に、下部電極４として、Ｐｔ膜を２００ｎｍ、ＬａＮｉＯ3膜を１００ｎｍの膜厚で順に
積層した。Ｐｔ膜およびＬａＮｉＯ3膜のスパッタリングの電力は、２００Ｗとした。得
られたＬａＮｉＯ3膜の配向は、擬立方晶の表示で（１００）に配向していることが確認
された。
【００６２】
次に、ＬａＮｉＯ3膜上に、上述した圧電材料からなる圧電体層６を形成した。本実験
例では、圧電材料として、上述した一般式（１’）：
(Ｂｉ1-xＢａx)（Ｆｅ1-xＴｉx）Ｏ3 ・・・（１’）
におけるｘを、０．０５から、０．０５ずつ、０．６０まで変化させたものを用いた。
【００６３】
圧電体層６は、具体的には、以下のようにして得た。
【００６４】
まず、圧電材料の構成金属を含む有機金属化合物（ビスマスイソプロポキシド、バリウ
ムエトキシド、酢酸鉄、チタンイソプロポキシド）の試薬をそれぞれ用意した。次に、所
望の圧電材料の組成に対応したモル比となるようにこれらを混合するとともに、これらを
ブチルセロソルブに溶解（分散）させた。さらに、この溶液の安定化剤としてジエタノー
ルアミンを添加した。このようにして上述した圧電材料の前駆体溶液を調整した。
【００６５】
次に、この前駆体溶液をスピンコート法によって下部電極４上に塗布した（前駆体溶液
塗布工程）。次に、溶媒の沸点（ブチルセロソルブの場合、１７０℃程度）より約１０℃
高い温度で熱処理（乾燥）して溶媒を除去しゲル化させた（乾燥熱処理工程）。次に、さ
らに４００℃程度に加熱することで膜中に残存している溶媒以外の有機成分を分解／除去
し（脱脂熱処理工程）、膜厚１００ｎｍのアモルファス膜を形成した。以上の工程を５回
繰り返して行った。次に、ＲＴＡにより酸素雰囲気中にて、６００℃で１分間加熱し、結
晶化を行うことで、膜厚５００ｎｍの圧電体層６を形成した。
【００６６】
得られた圧電体層６を構成する圧電材料の結晶構造は、ペロブスカイト型構造であって
、ロンボヘドラル構造またはモノクリニック構造であることが確認された。従って、該圧
電材料の分極方向は、擬立方晶の表示で［１１１］方向であることが推測される。該圧電
材料は、擬立方晶の表示で（１００）に配向していることが確認された。該圧電材料の結
晶構造、分極方向、および配向の同定には、Ｘ線θ−２θ測定およびラマン散乱を用いた
。
【００６７】
次に、スパッタ法によって、圧電体層６上に、上部電極７として、膜厚２００ｎｍのＰ
ｔ膜を形成した。
【００６８】
以上のようにして圧電素子１００の各実験サンプルを得た。これらの実験サンプルの圧
電体層６に対して、上下電極から１００ｋＶ／ｃｍの電界を印加したときの圧電材料の格
子のひずみ量を表１に示す。格子のひずみ量は、電界Ｘ線によるθ−２θ測定から求めた
。
【００６９】
【表１】
【００７０】
表１に示すように、Ｂａ組成（Ｔｉ組成）ｘが０．０５〜０．５０の実験サンプルでは
、格子のひずみ量は、０．１５％以上であり、良好な圧電特性が確認された。なお、参考
例として、ｘが０（ゼロ）の場合の実験サンプルも作製したが、この場合の格子のひずみ
量は、表１に示すように、０．０７％であった。
【００７１】
以上の実験結果から、本実施形態に係る圧電材料が良好な圧電特性を有することが確認
された。
【００７２】
３．１． 次に、本実施形態に係る第２の圧電素子２００について説明する。図２は、
本実施形態に係る圧電材料からなる圧電体層６を有する第２の圧電素子２００の一例を模
式的に示す断面図である。なお、上述した第１の圧電素子１００と同一の部材については
、同一の符合を付し、その詳細な説明を省略する。
【００７３】
圧電素子２００は、基体２と、基体２の上方に形成され、上述した圧電材料からなる圧
電体層６と、圧電体層６上に形成された第１電極４０と、圧電体層６上に形成された第２
電極７０と、を含む。圧電素子２００は、基体２上に形成されたバッファ層３０を有する
ことができる。圧電体層６は、このバッファ層３０上に形成されていることができる。
【００７４】
バッファ層３０は、圧電体層６の結晶配向性を制御する機能を有することができる。な
お、例えば基体２にこの機能がある場合などに、バッファ層３０を設けないこともできる
。バッファ層３０は、例えば、ペロブスカイト型構造を有し、擬立方晶の表示で（１００
）または（１１０）に配向している酸化物からなることが望ましい。これにより、バッフ
ァ層３０の結晶構造および配向を引き継いで、バッファ層３０の上に、ペロブスカイト型
構造を有し、擬立方晶の表示で（１００）または（１１０）に配向している圧電材料から
なる圧電体層６を容易に得ることができる。バッファ層３０を構成する酸化物としては、
例えば、ＬａＮｉＯ3、ＳｒＲｕＯ3などを挙げることができる。
【００７５】
第１電極４０および第２電極７０は、圧電体層６に電圧を印加するための電極である。
第１電極４０および第２電極７０としては、例えば、白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）
、酸化イリジウム（ＩｒＯｘ）、ペロブスカイト型構造の導電性酸化物（例えばＬａＮｉ
Ｏ3、ＳｒＲｕＯ3等）などの単層、あるいは、これらの積層体を用いることができ、特に
限定されない。第１電極４０および第２電極７０の膜厚は、例えば１００ｎｍ〜２００ｎ
ｍである。
【００７６】
３．２． 次に、本実施形態に係る第２の圧電素子２００の製造方法について図２を参
照しながら説明する。
【００７７】
（Ａ）まず、基体２上にバッファ層３０を形成する。バッファ層３０は、例えば、スパ
ッタ法、スピンコート法、ＣＶＤ法、レーザアブレーション法などにより形成されること
ができる。
【００７８】
（Ｂ）次に、バッファ層３０上に圧電体層６を形成する。本工程は、上述した第１の圧
電素子１００の一製造工程と同様であるので、詳細な説明を省略する。
【００７９】
（Ｃ）次に、圧電体層６上に、第１電極４０および第２電極７０を形成する。第１電極
４０および第２電極７０は、例えば、スパッタ法、スピンコート法、ＣＶＤ法、レーザア
ブレーション法などにより形成されることができる。第１電極４０および第２電極７０は
、公知の方法によりパターニングされることができる。
【００８０】
（Ｄ）次に、必要に応じて、ポストアニールを行うことができる。本工程は、上述した
第１の圧電素子１００の一製造工程と同様であるので、詳細な説明を省略する。
【００８１】
以上の工程によって、本実施形態に係る第２の圧電素子２００を製造することができる
。
【００８２】
３．３． 本実施形態に係る第２の圧電素子２００は、第１の圧電素子１００と同様に
、環境に優しく、優れた圧電特性を有することができる。
【００８３】
４． 上記のように、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項
および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解
できよう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。
【００８４】
例えば、上述した本発明の実施形態に係る圧電素子は、例えば、インクジェットプリン
タ等に用いられるインクジェット式記録ヘッド、アクチュエータ、ジャイロセンサ、ＦＢ
ＡＲ（film bulk acoustic resonator）型やＳＭＲ（so lid mounted resonator）型等の
ＢＡＷ（bulk acoustic wave）フィルタ、ＳＡＷ（surface acoustic wave）フィルタ、
超音波モータなどに適用されることができる。本発明の実施形態に係る圧電素子は、圧電
特性に優れており、各種の用途に好適に適用できる。
【符号の説明】
【００８５】
２ 基体、３ 弾性層、４ 下部電極、６ 圧電体層、７ 上部電極、２０ キャビテ
ィ、３０ バッファ層、４０ 第１電極、５０ 柱状部、７０ 第２電極、１００ 第１
の圧電素子，２００ 第２の圧電素子。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記一般式（１）で表される、圧電材料。
(Ｂｉ1-xＢａx)（Ｆｅ1-xＴｉx）Ｏ3 ・・・（１）
但し、０＜ｘ＜１である。
【請求項２】
請求項１において、
０＜ｘ≦０．５０である、圧電材料。
【請求項３】
請求項１または２において、
擬立方晶の表示で（１００）に配向している、圧電材料。
【請求項４】
請求項１または２において、
擬立方晶の表示で（１１０）に配向している、圧電材料。
【請求項５】
基体と、
前記基体の上方に形成された下部電極と、
前記下部電極の上方に形成された圧電体層と、
前記圧電体層の上方に形成された上部電極と、を含み、
前記圧電体層は、下記一般式（１）で表される圧電材料からなる、圧電素子。
(Ｂｉ1-xＢａx)（Ｆｅ1-xＴｉx）Ｏ3 ・・・（１）
但し、０＜ｘ＜１である。
【請求項６】
基体と、
前記基体の上方に形成された圧電体層と、
前記圧電体層の上方に形成された第１電極と、
前記圧電体層の上方に形成され、前記第１電極と離間している第２電極と、を含み、
前記圧電体層は、下記一般式（１）で表される圧電材料からなる、圧電素子。
(Ｂｉ1-xＢａx)（Ｆｅ1-xＴｉx）Ｏ3 ・・・（１）
但し、０＜ｘ＜１である。
【請求項７】
請求項５または６において、
０＜ｘ≦０．５０である、圧電素子。
【請求項８】
請求項５乃至７のいずれかにおいて、
前記圧電材料は、擬立方晶の表示で（１００）に配向している、圧電素子。
【請求項９】
請求項５乃至７のいずれかにおいて、
前記圧電材料は、擬立方晶の表示で（１１０）に配向している、圧電素子。
【請求項１０】
請求項５乃至９のいずれかにおいて、
前記圧電材料は、ロンボヘドラル構造を有する、圧電素子。
【請求項１１】
請求項５乃至９のいずれかにおいて、
前記圧電材料は、モノクリニック構造を有する、圧電素子。
【請求項１】
下記一般式（１）で表される、圧電材料。
(Ｂｉ1-xＢａx)（Ｆｅ1-xＴｉx）Ｏ3 ・・・（１）
但し、０＜ｘ＜１である。
【請求項２】
請求項１において、
０＜ｘ≦０．５０である、圧電材料。
【請求項３】
請求項１または２において、
擬立方晶の表示で（１００）に配向している、圧電材料。
【請求項４】
請求項１または２において、
擬立方晶の表示で（１１０）に配向している、圧電材料。
【請求項５】
基体と、
前記基体の上方に形成された下部電極と、
前記下部電極の上方に形成された圧電体層と、
前記圧電体層の上方に形成された上部電極と、を含み、
前記圧電体層は、下記一般式（１）で表される圧電材料からなる、圧電素子。
(Ｂｉ1-xＢａx)（Ｆｅ1-xＴｉx）Ｏ3 ・・・（１）
但し、０＜ｘ＜１である。
【請求項６】
基体と、
前記基体の上方に形成された圧電体層と、
前記圧電体層の上方に形成された第１電極と、
前記圧電体層の上方に形成され、前記第１電極と離間している第２電極と、を含み、
前記圧電体層は、下記一般式（１）で表される圧電材料からなる、圧電素子。
(Ｂｉ1-xＢａx)（Ｆｅ1-xＴｉx）Ｏ3 ・・・（１）
但し、０＜ｘ＜１である。
【請求項７】
請求項５または６において、
０＜ｘ≦０．５０である、圧電素子。
【請求項８】
請求項５乃至７のいずれかにおいて、
前記圧電材料は、擬立方晶の表示で（１００）に配向している、圧電素子。
【請求項９】
請求項５乃至７のいずれかにおいて、
前記圧電材料は、擬立方晶の表示で（１１０）に配向している、圧電素子。
【請求項１０】
請求項５乃至９のいずれかにおいて、
前記圧電材料は、ロンボヘドラル構造を有する、圧電素子。
【請求項１１】
請求項５乃至９のいずれかにおいて、
前記圧電材料は、モノクリニック構造を有する、圧電素子。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１２−５４５６０（Ｐ２０１２−５４５６０Ａ）
【公開日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９１４９５（Ｐ２０１１−１９１４９５）
【出願日】平成２３年９月２日（２０１１．９．２）
【分割の表示】特願２００６−１１００３３（Ｐ２００６−１１００３３）の分割
【原出願日】平成１８年４月１２日（２００６．４．１２）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２日（２０１１．９．２）
【分割の表示】特願２００６−１１００３３（Ｐ２００６−１１００３３）の分割
【原出願日】平成１８年４月１２日（２００６．４．１２）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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