(57)【要約】  圧電素子としての圧電アクチュエータ（２１ａ）は、支持基板（２２）側から、下部電極（２４）、ペロブスカイト型構造の単結晶膜（２５）、上部電極（２６）をこの順で有している。単結晶膜（２５）は、支持基板（２２）側から、ペロブスカイト型構造の単結晶のシード層（２７）と、ペロブスカイト型構造の単結晶の圧電薄膜（２８）とを有している。単結晶膜（２５）は、支持基板（２２）とは異なる結晶性を有している。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持基板側から、下部電極、ペロブスカイト型構造の単結晶膜、上部電極をこの順で有し、
前記単結晶膜は、前記支持基板側から、
ペロブスカイト型構造の単結晶シード層と、
ペロブスカイト型構造の単結晶圧電薄膜とを有し、
前記単結晶膜は、前記支持基板とは異なる結晶性を有している、圧電素子。
【請求項２】
前記単結晶シード層の厚さは、１μｍ以下である、請求項１に記載の圧電素子。
【請求項３】
前記単結晶圧電薄膜の厚さは、１μｍ以上１０μｍ以下である、請求項１または２に記載の圧電素子。
【請求項４】
前記単結晶シード層は、リラクサ系の単結晶材料からなる、請求項１から３のいずれかに記載の圧電素子。
【請求項５】
前記単結晶シード層は、チタン酸ストロンチウムからなる、請求項１から３のいずれかに記載の圧電素子。
【請求項６】
前記単結晶圧電薄膜は、リラクサ系の単結晶材料からなる、請求項４または５に記載の圧電素子。
【請求項７】
前記単結晶圧電薄膜は、鉛、ジルコニウム、チタンを含む膜からなる、請求項４または５に記載の圧電素子。
【請求項８】
前記単結晶シード層は、単結晶圧電体基板から分離される一部の層で構成されている、請求項１から７のいずれかに記載の圧電素子。
【請求項９】
前記単結晶膜は、菱面体晶、斜方晶、正方晶のいずれかの結晶構造で揃っている、請求項１から８のいずれかに記載の圧電素子。
【請求項１０】
前記単結晶膜に含まれる前記単結晶圧電薄膜は、前記下部電極と前記上部電極との対向方向とは異なる方向に分極している分極ドメインを有している、請求項９に記載の圧電素子。
【請求項１１】
前記支持基板は、シリコン基板またはＳＯＩ基板で構成されている、請求項１から１０のいずれかに記載の圧電素子。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれかに記載の圧電素子の製造方法であって、
単結晶の圧電体基板から分離される一部の層を、前記下部電極を介して前記支持基板に接着することにより、前記下部電極上に前記一部の層からなる前記単結晶シード層を形成するシード層形成工程を有している、圧電素子の製造方法。
【請求項１３】
前記シード層形成工程は、
単結晶の前記圧電体基板にイオン注入を行って、前記圧電体基板の内部に、前記圧電体基板を分離するための変質層を形成する工程と、
前記圧電体基板を、前記下部電極を介して前記支持基板に接着する工程と、
接着後に、前記圧電体基板を前記変質層で劈開し、前記圧電体基板の前記一部の層を前記下部電極上に残すことによって、前記単結晶シード層を形成する工程とを含む、請求項１２に記載の圧電素子の製造方法。
【請求項１４】
前記単結晶シード層上に、気相成長または液相成長により、前記単結晶圧電薄膜を形成する圧電薄膜形成工程をさらに含む、請求項１２または１３に記載の圧電素子の製造方法。
【請求項１５】
請求項１から１１のいずれかに記載の圧電素子と、
前記圧電素子の前記支持基板に形成される開口部に収容されるインクを外部に吐出するためのノズル孔を有するノズル基板とを備えている、インクジェットヘッド。
【請求項１６】
請求項１５に記載のインクジェットヘッドを備え、前記インクジェットヘッドから記録媒体に向けてインクを吐出させる、インクジェットプリンタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、支持基板側から、下部電極、圧電薄膜、上部電極をこの順で有する圧電素子と、その圧電素子を備えたインクジェットヘッドと、インクジェットプリンタと、上記圧電素子の製造方法とに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、駆動素子やセンサなどに応用するための機械電気変換素子として、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3）などの圧電体が用いられている。このような圧電体は、シリコン（Ｓｉ）等の基板上に薄膜として形成することで、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）素子へ応用が期待されている。【０００３】
ＭＥＭＳ素子の製造においては、フォトリソグラフィーなど半導体プロセス技術を用いた高精度な加工を適用できるため、素子の小型化や高密度化が可能となる。特に、直径６インチや直径８インチといった比較的大きなＳｉウェハ上に素子を高密度に一括で作製することにより、素子を個別に製造する枚葉製造に比べて、コストを大幅に低減することができる。【０００４】
また、圧電体の薄膜化やデバイスのＭＥＭＳ化により、機械電気の変換効率が向上することで、センサの感度や駆動素子の特性が向上するといった新たな付加価値も生み出されている。例えば、熱センサでは、ＭＥＭＳ化による熱コンダクタンス低減により、測定感度を上げることが可能となり、プリンター用のインクジェットヘッドでは、ノズルの高密度化による高精細パターニングが可能となる。【０００５】
圧電体薄膜（以下、圧電薄膜とも称する）の材料としては、ＰＺＴと呼ばれる鉛（Ｐｂ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、チタン（Ｔｉ）、酸素（Ｏ）からなる結晶を用いることが多い。ＰＺＴは、図１０に示すペロブスカイト型構造となるときに良好な圧電効果を発現するため、ペロブスカイト単相にする必要がある。ここで、ペロブスカイト型構造とは、理想的には立方晶系の単位格子を有し、立方晶の各頂点（Ａサイト）に配置される金属（例えばＰｂ）、体心（Ｂサイト）に配置される金属（例えばＺｒまたはＴｉ）、立方晶の各面心に配置される酸素Ｏとから構成されるＡＢＯ3型の結晶構造のことである。ペロブスカイト構造の結晶には、立方晶が歪んだ正方晶、斜方晶、菱面体晶等も含まれるものとする。【０００６】
一方、圧電薄膜の結晶性が悪く、パイロクロア構造の結晶や非晶質な領域が増えてしまうと、圧電特性は低くなる。このため、圧電薄膜の下地（例えば電極層）の結晶性や圧電薄膜の成膜条件は、圧電特性を向上させる上で非常に重要となる。【０００７】
また、ＭＥＭＳ駆動素子として圧電薄膜を用いる場合、必要な変位発生力を満たすために、Ｓｉなどの基板上に圧電体を１〜１０μｍの厚みで成膜しなければならない。圧電薄膜を基板上に成膜する方法としては、ＣＶＤ法（Chemical Vapor Deposition ）などの化学的成膜法、スパッタ法やイオンプレーティング法といった物理的な方法、ゾルゲル法などの液相での成長法が知られており、成膜方法に応じてペロブスカイト単相の膜を得るための条件を見い出すことが重要となる。【０００８】
圧電体のＭＥＭＳ素子への適用において重要となる特性として、機械電気変換特性の一つである圧電定数がある。圧電定数が高いほど、入力電圧に対して効率よく駆動することができるため、圧電体の圧電定数を増大させることが開発課題となっている。仕様にもよるが、例えば高粘度インクを使用したり、高速射出を可能とするインクジェットヘッドの場合、圧電定数｜ｄ31｜の値が１５０ｐｍ／Ｖ以上であることが要求され、更なる用途の拡大のためには、３００ｐｍ／Ｖ以上の値が求められる。また、超音波用途では、圧電定数｜ｄ31｜として４００〜５００ｐｍ／Ｖといった値が必要となる。【０００９】
高い圧電定数を得ることができる圧電材料としては、バルク（厚みは数百μｍ以上）では、リラクサ系の単結晶材料がある。上記単結晶材料を用いた場合、ｄ33＝１５００〜２０００ｐｍ／Ｖ（ｄ31はｄ33の約半分の値と考えてもよい）といった非常に高い圧電定数が得られることが確認されている。上記のリラクサ系の単結晶材料としては、例えばＰＭＮ−ＰＴがある。ＰＭＮ−ＰＴは、Ｐｂ、マグネシウム（Ｍｇ）、ニオブ（Ｎｂ）を含むペロブスカイト化合物と、ＰｂおよびＴｉを含むペロブスカイト化合物（チタン酸鉛）との固溶体である。【００１０】
このようなバルクで用いられているリラクサ系の単結晶材料を薄膜に適用することも可能である。例えば非特許文献１では、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）からなる単結晶基板（ＭｇＯ基板）上に、ＰＭＮ−ＰＴをヘテロエピタキシャル成長させて、単結晶の圧電薄膜（ＰＭＮ−ＰＴ層）を形成する例が報告されている。ただし、非特許文献１では、デバイスを構成するために、ＭｇＯ基板とＰＭＮ−ＰＴ層との間に白金からなる電極層（Ｐｔ層）を形成し、さらにＰＭＮ−ＰＴ層の結晶配向性を制御するためのバッファ層（シード層）として、ルテニウム酸ストロンチウム（ＳｒＲｕＯ3；ＳＲＯ）からなる層を、Ｐｔ層とＰＭＮ−ＰＴ層との間に形成している。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】K.Wasa et al. "Electromechanical coupling factors of single-domain 0.67Pb(Mg1/3Nb2/3)O-3-0.33 PbTiO3 single-crystal thin films", APPLIED PHYSICS LETTERS 88, 122903 (2006)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところが、非特許文献１の手法でＰＭＮ−ＰＴ層を形成しても、圧電定数ｄ33としては１９４ｐＣ／Ｎ（≒１９４ｐｍ／Ｖ）、圧電定数｜ｄ31｜としては１０４ｐＣ／Ｎ（≒１０４ｐｍ／Ｖ）程度の低い値しか得られていない。これは、非特許文献１の手法では、ＰＭＮ−ＰＴは、Ｐｔ層およびＳＲＯ層を介してＭｇＯの結晶性（格子定数や配向性など）を引き継ぐ形でエピタキシャル成長するため、ペロブスカイト単相で成長しにくく、パイロクロア相が形成されやすくなるためと考えられる。【００１３】
リラクサ系の単結晶材料を用いた場合でさえ、圧電定数として上記のような低い値しか得られていないため、リラクサ系の単結晶材料の代わりに、単結晶のＰＺＴや、単結晶のＰＺＴに添加物（例えばＮｂ）を添加したものを用いた場合は、上記の値よりもさらに低い圧電定数しか得られないことが推測される。【００１４】
したがって、単結晶の圧電薄膜を用いた構成でも、圧電特性を十分に向上させることができる圧電素子を実現することが望まれるが、現在、そのような圧電素子は提案されていない。【００１５】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、単結晶の圧電薄膜を用いた構成で、圧電特性を十分に向上させることができる圧電素子と、その圧電素子を備えたインクジェットヘッドと、インクジェットプリンタと、上記圧電素子の製造方法とを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の一側面に係る圧電素子は、支持基板側から、下部電極、ペロブスカイト型構造の単結晶膜、上部電極をこの順で有し、前記単結晶膜は、前記支持基板側から、ペロブスカイト型構造の単結晶シード層と、ペロブスカイト型構造の単結晶圧電薄膜とを有し、前記単結晶膜は、前記支持基板とは異なる結晶性を有している。
【発明の効果】
【００１７】
単結晶シード層と単結晶圧電薄膜とを含む単結晶膜は、支持基板とは異なる結晶性を有しているため、単結晶シード層をペロブスカイト単相で確実に実現できるととともに、その単結晶シード層上に、単結晶圧電薄膜をペロブスカイト単相で確実に実現することができる。したがって、単結晶圧電薄膜を用いた構成で、圧電特性を十分に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の一形態に係るインクジェットプリンタの概略の構成を示す説明図である。
【図２Ａ】上記インクジェットプリンタが備えるインクジェットヘッドの概略の構成を示す平面図である。
【図２Ｂ】図２Ａの平面図におけるＡ−Ａ’線矢視断面図である。
【図３】単結晶強誘電体の代表的な結晶構造を模式的に示す説明図である。
【図４】シリコンの結晶構造を模式的に示す説明図である。
【図５】上記インクジェットヘッドの圧電薄膜の各結晶構造において、結晶配向と電界の印加方向との関係を模式的に示す説明図である。
【図６】上記インクジェットヘッドの製造工程を示す断面図である。
【図７】上記インクジェットヘッドの製造工程を示す断面図である。
【図８】上記インクジェットヘッドの製造工程を示す断面図である。
【図９】上記インクジェットヘッドの製造工程を示す断面図である。
【図１０】圧電体の結晶構造を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の実施の一形態について、図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本明細書において、数値範囲をＡ〜Ｂと表記した場合、その数値範囲に下限Ａおよび上限Ｂの値は含まれるものとする。
【００２０】
〔インクジェットプリンタの構成〕
図１は、本実施形態のインクジェットプリンタ１の概略の構成を示す説明図である。インクジェットプリンタ１は、インクジェットヘッド部２において、インクジェットヘッド２１が記録媒体の幅方向にライン状に設けられた、いわゆるラインヘッド方式のインクジェット記録装置である。
【００２１】
インクジェットプリンタ１は、上記のインクジェットヘッド部２と、繰り出しロール３と、巻き取りロール４と、２つのバックロール５・５と、中間タンク６と、送液ポンプ７と、貯留タンク８と、定着機構９とを備えている。
【００２２】
インクジェットヘッド部２は、インクジェットヘッド２１から記録媒体Ｐに向けてインクを吐出させ、画像データに基づく画像形成（描画）を行うものであり、一方のバックロール５の近傍に配置されている。なお、インクジェットヘッド２１の詳細については後述する。
【００２３】
繰り出しロール３、巻き取りロール４および各バックロール５は、軸回りに回転可能な円柱形状からなる部材である。繰り出しロール３は、周面に幾重にも亘って巻回された長尺状の記録媒体Ｐを、インクジェットヘッド部２との対向位置に向けて繰り出すロールである。この繰り出しロール３は、モータ等の図示しない駆動手段によって回転することで、記録媒体Ｐを図１のＸ方向へ繰り出して搬送する。
【００２４】
巻き取りロール４は、繰り出しロール３より繰り出されて、インクジェットヘッド部２によってインクが吐出された記録媒体Ｐを周面に巻き取る。
【００２５】
各バックロール５は、繰り出しロール３と巻き取りロール４との間に配設されている。記録媒体Ｐの搬送方向上流側に位置する一方のバックロール５は、繰り出しロール３によって繰り出された記録媒体Ｐを、周面の一部に巻き付けて支持しながら、インクジェットヘッド部２との対向位置に向けて搬送する。他方のバックロール５は、インクジェットヘッド部２との対向位置から巻き取りロール４に向けて、記録媒体Ｐを周面の一部に巻き付けて支持しながら搬送する。
【００２６】
中間タンク６は、貯留タンク８より供給されるインクを一時的に貯留する。また、中間タンク６は、複数のインクチューブ１０と接続され、各インクジェットヘッド２１におけるインクの背圧を調整して、各インクジェットヘッド２１にインクを供給する。
【００２７】
送液ポンプ７は、貯留タンク８に貯留されたインクを中間タンク６に供給するものであり、供給管１１の途中に配設されている。貯留タンク８に貯留されたインクは、送液ポンプ７によって汲み上げられ、供給管１１を介して中間タンク６に供給される。
【００２８】
定着機構９は、インクジェットヘッド部２によって記録媒体Ｐに吐出されたインクを当該記録媒体Ｐに定着させる。この定着機構９は、吐出されたインクを記録媒体Ｐに加熱定着するためのヒータや、吐出されたインクにＵＶ（紫外線）を照射することによりインクを硬化させるためのＵＶランプ等で構成されている。
【００２９】
上記の構成において、繰り出しロール３から繰り出される記録媒体Ｐは、バックロール５により、インクジェットヘッド部２との対向位置に搬送され、インクジェットヘッド部２から記録媒体Ｐに対してインクが吐出される。その後、記録媒体Ｐに吐出されたインクは定着機構９によって定着され、インク定着後の記録媒体Ｐが巻き取りロール４によって巻き取られる。このようにラインヘッド方式のインクジェットプリンタ１では、インクジェットヘッド部２を静止させた状態で、記録媒体Ｐを搬送しながらインクが吐出され、記録媒体Ｐに画像が形成される。
【００３０】
なお、インクジェットプリンタ１は、シリアルヘッド方式で記録媒体に画像を形成する構成であってもよい。シリアルヘッド方式とは、記録媒体を搬送しながら、その搬送方向と直交する方向にインクジェットヘッドを移動させてインクを吐出し、画像を形成する方式である。この場合、インクジェットヘッドは、キャリッジ等の構造体に支持された状態で、記録媒体の幅方向に移動する。また、記録媒体としては、長尺状のもの以外にも、予め所定の大きさ（形状）に裁断されたシート状のものを用いてもよい。
【００３１】
〔インクジェットヘッドの構成〕
次に、上記したインクジェットヘッド２１の構成について説明する。図２Ａは、インクジェットヘッド２１の概略の構成を示す平面図であり、図２Ｂは、その平面図におけるＡ−Ａ’線矢視断面図である。
【００３２】
インクジェットヘッド２１は、複数の圧力室２２ａ（開口部）を有する支持基板２２上に、熱酸化膜２３、下部電極２４、単結晶膜２５、上部電極２６をこの順で有している。
【００３３】
支持基板２２は、厚さが例えば１００〜３００μｍ程度の単結晶Ｓｉ（シリコン）単体からなる半導体基板で構成されている。支持基板２２は、厚さ７５０μｍ程度のＳｉ基板を研磨処理によって厚さ１００〜３００μｍ程度に調整したものであるが、支持基板２２の厚さは、適用するデバイスに応じて適宜調整されればよい。支持基板２２における圧力室２２ａの上壁（圧力室２２ａよりも単結晶膜側に位置する壁）は、従動膜となる振動板２２ｂを構成しており、単結晶膜２５（特に後述する圧電薄膜２８）の駆動（伸縮）に伴って変位（振動）し、圧力室２２ａ内のインクに圧力を付与する。なお、支持基板２２は、酸化膜を介して２枚のＳｉ基板を接合したＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板で構成されてもよい。
【００３４】
熱酸化膜２３は、例えば厚さが０．１μｍ程度のＳｉＯ2（酸化シリコン）からなり、支持基板２２の保護および絶縁の目的で形成されている。なお、熱酸化膜２３は、必要に応じて設けられればよい。
【００３５】
下部電極２４は、複数の圧力室２２ａに共通して設けられるコモン電極であり、Ｔｉ（チタン）層とＰｔ（白金）層とを積層して構成されている。Ｔｉ層は、熱酸化膜２３とＰｔ層との密着性を向上させるために形成されている。Ｔｉ層の厚さは例えば０．０２μｍ程度であり、Ｐｔ層の厚さは例えば０．１μｍ程度である。
【００３６】
単結晶膜２５は、ペロブスカイト型構造の単結晶の膜で構成されており、各圧力室２２ａに対応して設けられている。この単結晶膜２５は、支持基板２２側から、ペロブスカイト型構造の単結晶のシード層２７と、ペロブスカイト型構造の単結晶の圧電薄膜２８とを有して構成されている。シード層２７は、圧電薄膜２８の結晶配向性を制御するための配向制御層（バッファ層）である。シード層２７の厚さは、例えば１μｍ以下に設定されている。これは、圧電アクチュエータ２１ａの後述する製造過程において、シード層２７の形成を容易に行うためである。一方、圧電薄膜２８の厚さは、１μｍ以上１０μｍ以下に設定されている。これにより、インクジェットヘッド２１でのインク吐出に必要な変位発生力を確実に確保することができる。なお、単結晶膜２５の詳細については後述する。
【００３７】
上部電極２６は、各圧力室２２ａに対応して設けられる個別電極であり、Ｔｉ層とＰｔ層とを積層して構成されている。Ｔｉ層は、単結晶膜２５とＰｔ層との密着性を向上させるために形成されている。Ｔｉ層の厚さは例えば０．０２μｍ程度であり、Ｐｔ層の厚さは例えば０．１〜０．２μｍ程度である。上部電極２６は、下部電極２４との間で単結晶膜２５を膜厚方向から挟むように設けられている。なお、Ｐｔ層の代わりに、金（Ａｕ）からなる層を形成してもよい。
【００３８】
下部電極２４および上部電極２６は、駆動回路２９と接続されており、単結晶膜２５（特に圧電薄膜２８）は、下部電極２４および上部電極２６に印加される電圧（駆動信号）に基づいて駆動される。
【００３９】
圧力室２２ａの振動板２２ｂとは反対側には、ノズル基板３１が接合されている。ノズル基板３１には、圧力室２２ａに収容されるインクをインク滴として外部に吐出するための吐出孔（ノズル孔）３１ａが形成されている。圧力室２２ａには、中間タンク６より供給されるインクが収容される。
【００４０】
上記の構成において、駆動回路２９による電圧の印加により、下部電極２４と上部電極２６との間に電位差を付与すると、単結晶膜２５の圧電薄膜２８が、下部電極２４と上部電極２６との電位差に応じて、厚さ方向に垂直な方向（支持基板２２の面に平行な方向）に伸縮する。そして、圧電薄膜２８と振動板２２ｂとの長さの違いにより、振動板２２ｂに曲率が生じ、振動板２２ｂが厚さ方向に変位（湾曲、振動）する。
【００４１】
したがって、圧力室２２ａ内にインクを収容しておけば、上述した振動板２２ｂの振動により、圧力室２２ａ内のインクに圧力波が伝搬され、圧力室２２ａ内のインクが吐出孔３１ａからインク滴として外部に吐出される。
【００４２】
本実施形態では、後述するように、単結晶圧電薄膜２８を用いた構成で、圧電特性を十分に向上させることができることから、高粘度のインクを使用したり、インクの高速射出が可能なインクジェットヘッド２１を実現できるとともに、記録媒体上に高速で高画質の描画が可能な、高性能のインクジェットプリンタ１を実現することができる。
【００４３】
〔単結晶膜の詳細について〕
次に、上述した単結晶膜２５の詳細について説明する。単結晶膜２５に含まれるシード層２７を構成する単結晶材料としては、リラクサ系の単結晶材料や、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ3；ＳＴＯ）を用いることができる。
【００４４】
ここで、リラクサとは、誘電率の最大値を示す温度が周波数とともに高温へ移動し、さらに誘電率の最大値が低下する性質（Dielectric relaxation ；誘電緩和）を示す強誘電体材料の総称であり、一般には、鉛を含む複合ペロブスカイト化合物、すなわち、Ｐｂ（Ｂ1，Ｂ2）Ｏ3で示される組成式を持つ材料を指す。なお、Ｂ1は、マグネシウム（Ｍｇ）や亜鉛（Ｚｎ）などの２価の陽イオン、または３価の陽イオンとなる元素であり、Ｂ2は、ニオブ（Ｎｂ）などの５価の陽イオン、または６価の陽イオンとなる元素である。リラクサ系とは、リラクサ単体、リラクサとリラクサとの固溶体、リラクサと他のペロブスカイト化合物との固溶体、をまとめて指す。
【００４５】
リラクサ系の単結晶材料の具体例としては、例えば前述したＰＭＮ−ＰＴのほか、ＰＩＮＯ−ＰＭＮＯ、ＰＩＭＮＴ、ＰＺＮＴ、ＰＭＮＴ、ＰＳＮＴが挙げられる。ＰＩＮＯ−ＰＭＮＯは、Ｐｂ、インジウム（Ｉｎ）、Ｎｂを含むペロブスカイト化合物（Ｐｂ（Ｉｎ1/2Ｎｂ1/2）Ｏ3；ＰＩＮ）と、Ｐｂ、Ｍｇ、Ｎｂを含むペロブスカイト化合物（Ｐｂ（Ｍｇ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3；ＰＭＮ）との固溶体である。ＰＩＭＮＴは、ＰＩＮと、ＰＭＮと、ＰｂおよびＴｉを含むペロブスカイト化合物（チタン酸鉛；ＰｂＴｉＯ3、ＰＴ）との固溶体である。
【００４６】
ＰＺＮＴは、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｎｂを含むペロブスカイト化合物（Ｐｂ（Ｚｎ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3；ＰＺＮ）と、ＰＴとの固溶体であり、特に、ＰＺＮが８５〜９５モル％に対して、ＰＴが１５〜５モル％の割合で含まれたものである。ＰＭＮＴは、ＰＭＮとＰＴとの固溶体であり、特に、ＰＭＮが７０モル％に対して、ＰＴが３０モル％の割合で含まれたものである。ＰＳＮＴは、Ｐｂ、スカンジウム（Ｓｃ）、Ｎｂを含むペロブスカイト化合物（Ｐｂ（Ｓｃ1/2Ｎｂ1/2）Ｏ3；ＰＳＮ）と、ＰＴとの固溶体であり、特に、ＰＳＮが５８〜６７モル％に対して、ＰＴが４２〜３３モル％の割合で含まれたものである。
【００４７】
単結晶膜２５に含まれる圧電薄膜２８は、シード層２７と同じ上記のリラクサ系の単結晶材料や、Ｐｂ、Ｚｒ、Ｔｉを含む膜で構成される。Ｐｂ、Ｚｒ、Ｔｉを含む膜には、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）のほか、ＰＺＴにＬａやＮｂなどの添加物を添加したものも含まれる。
【００４８】
上記のシード層２７および圧電薄膜２８を含む単結晶膜２５は、支持基板２２とは異なる結晶性を有している。ここで、支持基板２２は、上述したようにＳｉ基板、またはＳｉ基板を含むＳＯＩ基板で構成される。Ｓｉはダイヤモンド構造と呼ばれる結晶構造（図４参照）を持ち、その格子定数は０．５４ｎｍ程度である。これに対して、単結晶膜２５（シード層２７、圧電薄膜２８）の結晶構造は、上述したようにペロブスカイト型構造であり、例えば、圧電薄膜２８の構成材料であるＰＺＴにおいては、その格子定数は、正方晶で０．３９ｎｍ程度、菱面体晶で０．４１ｎｍ程度であり、シード層２７を構成するＰｂ含有のリラクサ系の単結晶材料やＳＴＯについても、ＰＺＴと同等の値である。
【００４９】
単結晶膜２５および支持基板２２はどちらも単結晶であるが、互いに結晶性（格子定数）が異なっているため、単結晶膜２５は、支持基板２２上にエピタキシャル成長によって成膜されたものではないと言える。実際には、単結晶膜２５は、単結晶の圧電体基板の一部を支持基板２２上に貼り合わせることによって形成されており（詳細は後述する）、これによって、単結晶膜２５と支持基板２２とで異なる結晶性が実現されている。
【００５０】
このように、単結晶膜２５は、支持基板２２と結晶性が異なっており、支持基板２２の結晶性の影響を受けずに形成されているので、シード層２７および圧電薄膜２８を両方とも、パイロクロア相をほとんど含まない、ペロブスカイト単相で構成することができる。単結晶の圧電薄膜２８がペロブスカイト単相であるため、圧電定数ｄ31として、例えば絶対値で２００ｐｍ／Ｖを超える値を実現することが可能となり、圧電特性を十分に向上させることができる。また、単結晶の圧電薄膜２８は、ペロブスカイト型構造の単結晶のシード層２７の上に形成されるため、その単結晶のシード層２７の結晶性（ペロブスカイト型構造）に倣う形で単結晶の圧電薄膜２８を形成でき、ペロブスカイト単相の圧電薄膜２８を容易にかつ確実に実現することができる。
【００５１】
また、単結晶のシード層２７は、リラクサ系材料またはＳＴＯで構成されるので、そのようなシード層２７上に、ペロブスカイト単相の単結晶の圧電薄膜２８を形成して、圧電特性を確実に向上させることができる。
【００５２】
また、単結晶の圧電薄膜２８は、リラクサ系材料、ＰＺＴ、またはＰＺＴに添加物を加えたもので構成されるので、高い圧電特性を容易に実現することができる。特に、リラクサ系材料を用いて単結晶の圧電薄膜２８を構成することにより、高い圧電特性を確実に実現することができる。
【００５３】
以下、単結晶膜２５および支持基板２２の結晶性の相違について、説明を補足しておく。図３は、単結晶強誘電体（単結晶圧電材料）の代表的な結晶構造（結晶系）を模式的に示している。単結晶膜２５（シード層２７、圧電薄膜２８）は、同図に示す３つの結晶構造のいずれか、つまり、菱面体晶（ロンボヘドラル構造）、斜方晶（オーソロンビック構造）、正方晶（テトラゴナル構造）のいずれかで揃っており、これによって単結晶の膜が構成されている。
【００５４】
ここで、菱面体晶は、結晶軸の長さが全て同じであり（ａ＝ｂ＝ｃ）、軸角が全て９０°でない結晶系（α＝β＝γ≠９０°）を指す。斜方晶は、結晶軸の長さが全て異なり（ａ≠ｂ≠ｃ）、軸角が全て９０°である結晶系（α＝β＝γ＝９０°）を指す。正方晶は、２つの結晶軸の長さが同じで（ａ＝ｂ≠ｃ）、軸角が全て９０°である結晶系（α＝β＝γ＝９０°）を指す。
【００５５】
また、単結晶膜２５は、いずれの結晶系においても、ＡＢＯ3型のペロブスカイト型構造を実現することができる。例えば、図３で示した各結晶格子の頂点（Ａサイト）にＰｂを配置し、体心（Ｂサイト）にＺｒまたはＴｉを配置し、面心に酸素Ｏを配置することで、ペロブスカイト型構造のＰＺＴを、菱面体晶、斜方晶、正方晶のそれぞれの結晶系で実現することができる。
【００５６】
一方、図４は、Ｓｉの結晶構造を模式的に示している。Ｓｉの結晶構造は、同じ原子からなる２組の面心立方格子を、対角線長をＬとして対角線方向に１／４Ｌだけ互いにずらした、いわゆるダイヤモンド構造である。図３および図４より、支持基板２２と単結晶膜２５の結晶構造が異なることは明らかである。
【００５７】
したがって、支持基板２２として、Ｓｉを有する基板、つまり、Ｓｉ基板またはＳＯＩ基板を用いることにより、支持基板２２の結晶性（ダイヤモンド構造）と、単結晶膜２５の結晶性（ＡＢＯ3型のペロブスカイト型構造）とを確実に異ならせることができる。また、Ｓｉ基板またはＳＯＩ基板は加工が容易なため、ＭＥＭＳ素子への適用が容易であり、圧電素子としての圧電アクチュエータ２１ａを安価に得ることができる。
【００５８】
〔エンジニアード・ドメイン構造について〕
単結晶膜２５の圧電薄膜２８は、上述した各結晶構造（菱面体晶、斜方晶、正方晶）において、特にエンジニアード・ドメイン構造を採ることが望ましい。以下、エンジニアード・ドメイン構造について説明する。
【００５９】
図５は、圧電薄膜２８の上述した各結晶構造（菱面体晶、斜方晶、正方晶）において、結晶配向と電界の印加方向との関係を模式的に示している。なお、同図では、便宜上、各結晶構造の結晶格子を同じ形状で図示しているが、各結晶格子の形状は、厳密には、図３で示した通りである。
【００６０】
ＰＺＴ等のペロブスカイト型構造の結晶は、電圧無印加時において自発分極Ｐｓを持っている。自発分極Ｐｓの方向が揃った領域のことを、ここでは分極ドメインと呼ぶ。自発分極Ｐｓの取り得る方向は、結晶の単位格子の形により変化し、菱面体晶であれば、＜１１１＞方向であり、斜方晶であれば、＜１１０＞方向であり、正方晶であれば、＜１００＞方向である。なお、＜１１１＞方向は、［１１１］方向のほか、これと等価な方向（例えば［−１１１］方向）をまとめて指すものとする。同様に、＜１１０＞方向は、［１１０］方向およびこれと等価な方向をまとめて指し、＜１００＞方向は、［１００］方向およびこれと等価な方向をまとめて指すものとする。図５では、自発分極Ｐｓの方向を破線で示している。
【００６１】
エンジニアード・ドメイン構造とは、分極ドメインの分極方向Ｐｓと異なる方向から電界Ｅを印加することによって、分極ドメインを１８０°以外で回転させ、これによって圧電歪みを増大させて圧電特性の向上を図り得るドメイン構造を言い、非１８０°ドメイン構造とも呼ばれる。例えば、菱面体晶の場合、分極方向は＜１１１＞方向であるため、電界印加方向を分極方向とは異なる［１００］方向または［１１０］方向とすることにより、分極ドメインの非１８０°回転を利用して圧電歪みを増大させることができ、これによって圧電特性を向上させることができる。同様に、斜方晶の場合、分極方向は＜１１０＞方向であるため、電界印加方向を［１００］方向または［１１１］方向とすることにより、圧電特性を向上させることができる。また、正方晶の場合、分極方向は＜１００＞方向であるため、電界印加方向を［１１０］方向または［１１１］方向とすることにより、圧電特性を向上させることができる。
【００６２】
したがって、圧電薄膜２８において、分極方向が、電界印加方向、つまり、下部電極２４と上部電極２６との対向方向（圧電薄膜２８の膜厚方向）と異なる方向となる分極ドメインが生じるように、圧電薄膜２８の結晶配向性を制御すれば、エンジニアード・ドメイン構造によって圧電特性を向上させることができる。なお、圧電薄膜２８の結晶配向性は、その下地のシード層２７の結晶配向性を制御することによって制御できる。つまり、所定の面方位に配向したシード層２７を下部電極２４上に形成し、その上に圧電薄膜２８を成膜することにより、圧電薄膜２８の結晶配向性を制御することができる。
【００６３】
このように、圧電薄膜２８が下部電極２４と上部電極２６との対向方向（電界印加方向）とは異なる方向に分極している分極ドメインを有していることにより、電界印加時に、分極ドメインの非１８０°回転を利用して圧電特性を向上させる、エンジニアード・ドメイン構造を実現することができる。
【００６４】
〔インクジェットヘッドの製造方法〕
次に、上記した単結晶膜２５の製法も含めて、本実施形態のインクジェットヘッド２１の製造方法について以下に説明する。図６〜図９は、インクジェットヘッド２１の製造工程を示す断面図である。
【００６５】
まず、図６に示すように、単結晶の圧電体基板４１を用意する。圧電体基板４１の一部は、のちにシード層２７となるため、圧電体基板４１は、シード層２７と同じ材料（例えばＰＺＮＴ）で構成されている。なお、圧電体基板４１の厚みは、例えば５００〜６００μｍである。
【００６６】
続いて、圧電体基板４１にイオン注入を行って、圧電体基板４１の内部であって、圧電体基板４１の表面から例えば５００ｎｍの深さ位置に、圧電体基板４１を分離するための変質層４１ｂ（分離層、イオン注入層）を形成する。イオン注入は、水素、アルゴン、窒素等のガスを用い、これらのガスをイオン化して行う。このときのイオン注入条件は、例えば、注入装置のイオン加速エネルギー；１００〜１７０ｋｅＶ、ドーズ量；１×１０16〜１×１０18ａｔｏｍ／ｃｍ3程度である。これにより、圧電体基板４１は、支持層４１ａと、上記の変質層４１ｂと、最外層４１ｃとを順に積層した構成となる。なお、変質層４１ｂの厚みは、例えば数十ｎｍであり、最外層４１ｃの厚みは、例えば上記の５００ｎｍである。最外層４１ｃの厚みは、イオン注入による変質層４１ｂの形成およびイオン注入の制御を容易に行う観点から、１μｍ以下であることが望ましい。
【００６７】
一方、図７に示すように、支持基板２２として、ＭＥＭＳに多く利用されているＳｉ基板を用意する。なお、支持基板２２として、Ｓｉ基板の代わりにＳＯＩ基板を用いてもよい。そして、ＴｉおよびＰｔの各層をスパッタ法で順に成膜し、支持基板２２上に下部電極２４を形成する。なお、下部電極２４の形成前に、支持基板２２を加熱炉に入れ、１５００℃程度に所定時間保持することにより、支持基板２２上に酸化シリコン（ＳｉＯ2）からなる熱酸化膜２３（図２Ｂ参照）を形成し、その上に下部電極２４を形成してもよい。また、上記の下部電極２４は、圧電体基板４１側、つまり、最外層４１ｃの表面に形成されてもよい。
【００６８】
次に、図８に示すように、変質層４１ｂを形成した圧電体基板４１を、下部電極２４を介して支持基板２２に接着する。このとき、支持基板２２の下部電極２４と、圧電体基板４１の最外層４１ｃとを対向させ、加熱圧着等によって圧電体基板４１と支持基板２２とを接着する。
【００６９】
接着後、圧電体基板４１を変質層４１ｂで劈開し、支持基板２２側に圧電体基板４１の一部の層である最外層４１ｃを残すことにより、この最外層４１ｃを単結晶のシード層２７として下部電極２４上に形成する。上記の劈開は、４００〜６００℃（２〜５ｈｒ）の加熱条件により行われる。これにより、変質層４１ｂに注入されたイオンがガス化し、最外層４１ｃを支持基板２２側に残した状態で支持層４１ａが剥離される。なお、劈開面のラフネスを平坦化するため、酸等を用いたエッチング処理や、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing ；化学的機械的研磨）処理を行うことが望ましい。
【００７０】
そして、その後、単結晶のシード層２７上に、単結晶の圧電薄膜２８を形成する。例えば、ＰＭＮ−ＰＴのようなリラクサ系の単結晶材料をシード層２７上に成膜し、厚さ１〜１０μｍの単結晶の圧電薄膜２８を形成する。なお、このときの圧電薄膜２８の形成方法としては、ＣＶＤ法などの化学的成膜法（化学気相成長）、スパッタ法やイオンプレーティング法といった物理的な方法（物理気相成長）、ゾルゲル法などの液相での成長法を用いることができる。
【００７１】
次に、図９に示すように、圧電薄膜２８上に感光性樹脂５１をスピンコート法で塗布し、マスクを介して露光、エッチングすることによって感光性樹脂５１の不要な部分を除去し、形成する単結晶膜２５の形状を転写する。その後、感光性樹脂５１をマスクとして、反応性イオンエッチング法を用いて圧電薄膜２８およびシード層２７の形状を加工し、単結晶膜２５とする。
【００７２】
続いて、単結晶膜２５を覆うように、下部電極２４上にＴｉおよびＰｔの各層をスパッタ法で順に成膜し、上部電極２６の元となる層２６ａを形成する。続いて、層２６ａ上に感光性樹脂５２をスピンコート法で塗布し、マスクを介して露光、エッチングすることによって感光性樹脂５２の不要な部分を除去し、形成する上部電極２６の形状を転写する。その後、感光性樹脂５２をマスクとして、反応性イオンエッチング法を用いて層２６ａの形状を加工し、上部電極２６を形成する。
【００７３】
次に、支持基板２２の裏面（単結晶膜２５の形成側とは反対側の面）に感光性樹脂５３をスピンコート法で塗布し、マスクを介して露光、エッチングすることによって、感光性樹脂５３の不要な部分を除去し、形成しようとする圧力室２２ａの形状を転写する。そして、感光性樹脂５３をマスクとして、反応性イオンエッチング法を用いて支持基板２２の除去加工を行い、圧力室２２ａを形成して圧電アクチュエータ２１ａとする。
【００７４】
その後、圧電アクチュエータ２１ａの支持基板２２と、吐出孔３１ａを有するノズル基板３１とを、接着剤等を用いて接合する。これにより、インクジェットヘッド２１が完成する。
【００７５】
以上のように、単結晶の圧電体基板４１から分離される一部の層（最外層４１ｃ）を、下部電極２４を介して支持基板２２に接着することにより、下部電極２４上に最外層４１ｃからなる単結晶のシード層２７を形成する（シード層形成工程）。つまり、単結晶のシード層２７は、単結晶の圧電体基板４１から分離される一部の層で構成され、成膜によって形成されるものではない。このため、最外層４１ｃを下部電極２４上に接着することで、下地の下部電極２４および支持基板２２の結晶性の影響を受けることなく、下部電極２４上に単結晶構造のシード層２７を確実に形成することができる。
【００７６】
また、単結晶の圧電体基板４１にイオン注入を行って、圧電体基板４１の内部に変質層４１ｂを形成することで、圧電体基板４１を変質層４１ｂで分離（劈開）することが容易となる。これにより、圧電体基板４１の一部の層（最外層４１ｃ）を下部電極２４上に残して単結晶のシード層２７を形成することが容易となる。
【００７７】
また、単結晶のシード層２７上に、気相成長または液相成長によって圧電薄膜２８を形成することにより、この圧電薄膜２８をシード層２７の結晶性に倣って単結晶で確実に形成することができる。
【００７８】
〔圧電薄膜の他の材料〕
本実施形態では、単結晶の圧電薄膜２８を構成するＰｂ含有のペロブスカイト化合物として、ＰＺＴ、またはＰＺＴにＬａやＮｂを添加したものを例に挙げて説明したが、添加物は上記のＬａやＮｂに限定されるわけではない。ＡＢＯ3型のペロブスカイト型構造のＡサイトまたはＢサイトに以下の元素を含むペロブスカイト化合物で圧電薄膜２８を構成することもできる。すなわち、ＡＢＯ3型のペロブスカイト型構造のＡサイトの元素は、鉛（Ｐｂ）を含み、さらに、バリウム（Ｂａ）、ランタン（Ｌａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、ビスマス（Ｂｉ）、リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、カルシウム（Ｃａ）、カドミウム（Ｃｄ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カリウム（Ｋ）の少なくとも１つを含んでいてもよい。また、Ｂサイトの元素は、ジルコニウム（Ｚｒ）およびチタン（Ｔｉ）を含み、さらに、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、マンガン（Ｍｎ）、スカンジウム（Ｓｃ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、インジウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓｎ）、ガリウム（Ｇａ）、カドミウム（Ｃｄ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）の少なくとも１つを含んでいてもよい。
【００７９】
〔その他〕
本実施形態で説明した圧電素子としての圧電アクチュエータは、インクジェットヘッド、インクジェットプリンタ以外にも、超音波センサ、赤外線センサ（焦電センサ）、周波数フィルタ、不揮発性メモリ、プロジェクタなどの種々のデバイス（ＭＥＭＳアクチュエータ、ＭＥＭＳセンサ）に適用することができる。
【００８０】
〔補足〕
以上で説明した本実施形態の圧電素子、インクジェットヘッド、インクジェットプリンタ、および圧電素子の製造方法は、以下のように表現することもでき、これによって以下の作用効果を奏する。
【００８１】
本実施形態の圧電素子は、支持基板側から、下部電極、ペロブスカイト型構造の単結晶膜、上部電極をこの順で有し、前記単結晶膜は、前記支持基板側から、ペロブスカイト型構造の単結晶シード層と、ペロブスカイト型構造の単結晶圧電薄膜とを有し、前記単結晶膜は、前記支持基板とは異なる結晶性を有している。
【００８２】
上記の構成によれば、支持基板側から、下部電極、単結晶シード層、単結晶圧電薄膜、上部電極がこの順で形成される。単結晶シード層および単結晶圧電薄膜を含む単結晶膜は、支持基板とは異なる結晶性を有しているため、支持基板の結晶性の影響を受けずに形成されたものと言える。したがって、単結晶シード層および単結晶圧電薄膜の結晶構造を両方とも、支持基板の結晶性に関係なく、ペロブスカイト型構造（ペロブスカイト単相）とすることができる。このように、単結晶圧電薄膜がペロブスカイト単相であるため、圧電特性を十分に向上させることができる。また、単結晶圧電薄膜は、ペロブスカイト型構造の単結晶シード層の上に形成されるため、そのようなペロブスカイト単相の単結晶圧電薄膜を確実に実現することができる。
【００８３】
前記単結晶シード層の厚さは、１μｍ以下であることが望ましい。単結晶シード層は、例えば、単結晶の圧電体基板にイオン注入を行って、圧電体基板の内部に変質層を形成し、圧電体基板を変質層で劈開して分断することによって形成される。単結晶シード層の厚さが１μｍ以下であれば、圧電体基板の深部にまでイオン注入を行って、深部に変質層を形成する必要がないため、イオン注入による変質層の形成およびイオン注入の制御が容易となる。
【００８４】
前記単結晶圧電薄膜の厚さは、１μｍ以上１０μｍ以下であることが望ましい。この場合、デバイスに必要な変位発生力を確実に確保することができる。
【００８５】
前記単結晶シード層は、リラクサ系の単結晶材料からなっていてもよい。この場合、リラクサ系の単結晶材料からなる単結晶シード層上に、ペロブスカイト単相の単結晶圧電薄膜を形成して、圧電特性を確実に向上させることができる。
【００８６】
前記単結晶シード層は、チタン酸ストロンチウムからなっていてもよい。この場合、ＳＴＯ（ＳｒＴｉＯ3）からなる単結晶シード層上に、ペロブスカイト単相の単結晶圧電薄膜を形成して、圧電特性を確実に向上させることができる。
【００８７】
前記単結晶圧電薄膜は、リラクサ系の単結晶材料からなっていてもよい。単結晶圧電薄膜をリラクサ系の単結晶材料で構成することにより、高い圧電特性を得ることが容易となる。
【００８８】
前記単結晶圧電薄膜は、鉛、ジルコニウム、チタンを含む膜からなっていてもよい。Ｐｂ、Ｚｒ、Ｔｉを含む上記の膜には、ＰＺＴのほか、ＰＺＴにランタン（Ｌａ）やＮｂなどの添加物を加えたペロブスカイト化合物も含まれる。このように、Ｐｂ、Ｚｒ、Ｔｉを含む膜で単結晶圧電薄膜を構成することにより、高い圧電特性を得ることができる。
【００８９】
前記単結晶シード層は、単結晶圧電体基板から分離される一部の層で構成されていることが望ましい。単結晶シード層は、成膜によって形成される層（薄膜）ではなく、単結晶圧電体基板、つまり、単結晶構造の基板の一部の層で構成されるため、例えば上記一部の層を下部電極上に接着することで、単結晶構造のシード層を得ることができる。つまり、下地の下部電極の結晶性の影響を受けることなく、単結晶構造のシード層を確実に実現することができる。
【００９０】
前記単結晶膜は、菱面体晶、斜方晶、正方晶のいずれかの結晶構造で揃っていてもよい。これにより、単結晶の膜を確実に実現することができる。
【００９１】
前記単結晶膜に含まれる前記単結晶圧電薄膜は、前記下部電極と前記上部電極との対向方向とは異なる方向に分極している分極ドメインを有していることが望ましい。この場合、下部電極と上部電極との対向方向である電界印加方向と、分極ドメインの分極方向とが異なるため、電界印加時に、分極ドメインの非１８０°回転を利用して圧電特性を向上させる、エンジニアード・ドメイン構造を実現することができる。
【００９２】
前記支持基板は、シリコン基板またはＳＯＩ基板で構成されていてもよい。シリコンの結晶構造はダイヤモンド構造であるため、ＡＢＯ3型のペロブスカイト型構造を有する単結晶膜と支持基板とで、結晶性を確実に異ならせることができる。
【００９３】
本実施形態の圧電素子の製造方法は、上述した構成の圧電素子の製造方法であって、単結晶の圧電体基板から分離される一部の層を、前記下部電極を介して前記支持基板に接着することにより、前記下部電極上に前記一部の層からなる前記単結晶シード層を形成するシード層形成工程を有している。
【００９４】
単結晶の圧電体基板から分離される一部の層（単結晶構造の層）を、下部電極上に接着して単結晶シード層を形成するので、下地の下部電極の結晶性の影響を受けることなく、単結晶シード層を確実に形成することができる。
【００９５】
前記シード層形成工程は、単結晶の前記圧電体基板にイオン注入を行って、前記圧電体基板の内部に、前記圧電体基板を分離するための変質層を形成する工程と、前記圧電体基板を、前記下部電極を介して前記支持基板に接着する工程と、接着後に、前記圧電体基板を前記変質層で劈開し、前記圧電体基板の前記一部の層を前記下部電極上に残すことによって、前記単結晶シード層を形成する工程とを含んでいてもよい。
【００９６】
イオン注入により、単結晶の圧電体基板の内部に変質層を形成することで、圧電体基板を変質層で分離（劈開）することが容易となる。これにより、圧電体基板の一部の層を下部電極上に残して単結晶シード層を形成することが容易となる。
【００９７】
上記の圧電素子の製造方法は、前記単結晶シード層上に、気相成長または液相成長により、前記単結晶圧電薄膜を形成する工程をさらに含んでいてもよい。この場合、単結晶シード層上に、単結晶シード層の結晶性に倣って、単結晶圧電薄膜を確実に形成することができる。
【００９８】
本実施形態のインクジェットヘッドは、上述した構成の圧電素子と、前記圧電素子の前記支持基板に形成される開口部に収容されるインクを外部に吐出するためのノズル孔を有するノズル基板とを備えている。上述した圧電素子の構成によれば、単結晶圧電薄膜を用いた構成で、圧電特性を十分に向上させることができることから、高粘度のインクを使用したり、インクの高速射出を実現することが可能となる。
【００９９】
本実施形態のインクジェットプリンタは、上述した構成のインクジェットヘッドを備え、前記インクジェットヘッドから記録媒体に向けてインクを吐出させる。これにより、記録媒体上に高速で高画質の描画が可能な、高性能のインクジェットプリンタを実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１００】
本発明の圧電素子は、インクジェットヘッドやインクジェットプリンタ等に利用可能である。
【符号の説明】
【０１０１】
１      インクジェットプリンタ
２１      インクジェットヘッド
２１ａ    圧電アクチュエータ（圧電素子）
２２      支持基板
２２ａ    圧力室（開口部）
２４      下部電極
２５      単結晶膜
２６      上部電極
２７      シード層（単結晶シード層）
２８      圧電薄膜（単結晶圧電薄膜）
３１      ノズル基板
３１ａ    インク吐出孔
４１      圧電体基板
４１ｂ    変質層
【図１】
2016203955.tif 000003
【図２Ａ】
2016203955.tif 000004
【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
2016203955.tif 000014
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