(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
柱状構造を有する圧電薄膜と、前記圧電薄膜に接するように設けられた電極とを備え、
前記圧電薄膜が、ペロブスカイト構造であって、一般式（Ｋ１−ｘＮａｘ）ＮｂＯ３（ただし、０＜ｘ＜１）で表されるニオブ酸カリウムナトリウム１００モルに対し、Ｎｂと置換することができ、かつ酸化物にしたときに２価以上、５価より小さい酸化数を有する元素を３．３モル以下の割合で含む組成を有し、
前記Ｎｂと置換することができ、かつ酸化物にしたときに２価以上、５価より小さい酸化数を有する元素が、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｐｄ、Ｔｉ及びＶからなる群から選択された少なくとも１種である、圧電薄膜素子。
【請求項２】
前記Ｎｂと置換することができ、かつ酸化物にしたときに２価以上、５価より小さい酸化数を有する元素の割合が、前記ニオブ酸カリウムナトリウム１００モルに対し、１．０モル以下である、請求項１に記載の圧電薄膜素子。
【請求項３】
前記Ｎｂと置換することができ、かつ酸化物にしたときに２価以上、５価より小さい酸化数を有する元素が、Ｍｎである、請求項１又は２に記載の圧電薄膜素子。
【請求項４】
基板をさらに備え、前記基板上において、前記圧電薄膜及び前記電極が積層されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の圧電薄膜素子。
【請求項５】
ペロブスカイト構造であって、一般式（Ｋ１−ｘＮａｘ）ＮｂＯ３（ただし、０＜ｘ＜１）で表されるニオブ酸カリウムナトリウム１００モルに対し、Ｎｂと置換することができ、かつ酸化物にしたときに２価以上、５価より小さい酸化数を有する元素を３．３モル以下の割合で含む組成のターゲットを用い、前記Ｎｂと置換することができ、かつ酸化物にしたときに２価以上、５価より小さい酸化数を有する元素が、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｐｄ、Ｔｉ及びＶからなる群から選択された少なくとも１種であり、スパッタリング法により前記組成の圧電薄膜を形成する工程と、
前記圧電薄膜の形成の前または形成後に、前記圧電薄膜に接するように配置されている電極を形成する工程とを備える、圧電薄膜素子の製造方法。
【請求項６】
前記Ｎｂと置換することができ、かつ酸化物にしたときに２価以上、５価より小さい酸化数を有する元素の割合が、前記ニオブ酸カリウムナトリウム１００モルに対し、１．０モル以下である、請求項５に記載の圧電薄膜素子の製造方法。
【請求項７】
前記Ｎｂと置換することができ、かつ酸化物にしたときに２価以上、５価より小さい酸化数を有する元素が、Ｍｎである、請求項５又は６に記載の圧電薄膜素子の製造方法。
【請求項８】
ドライエッチングによりパターニングする工程をさらに備える、請求項５〜７のいずれか１項に記載の圧電薄膜素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ニオブ酸カリウムナトリウム系圧電薄膜を用いた圧電薄膜素子及び圧電薄膜素子の製造方法に関し、より詳細には、スパッタリング法により上記圧電薄膜が形成されている圧電薄膜素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、非鉛系の圧電体磁気組成物として、ＫＮＮ系材料が注目されている。ＫＮＮ系材料は、ニオブ酸カリウムナトリウム（ＫＮＮ）を主成分とする圧電材料である。【０００３】
下記の特許文献１には、ニオブ酸カリウムナトリウムからなる薄膜を有する圧電薄膜素子が開示されている。特許文献１では、ＫＮＮ薄膜は、スパッタリング法により形成されている。【０００４】
他方、下記の非特許文献１には、化学溶液法（ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｓｏｌｕｔｉｏｎ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＣＳＤ）により形成されたＫＮＮ系圧電薄膜を有する圧電薄膜素子が開示されている。非特許文献１では、２モル％のＭｎが１００モル％のＫＮＮに添加されている。【０００５】
さらに、下記の特許文献２には、特定の組成のＫＮＮを主体とする圧電磁気組成物が開示されている。特許文献２では、圧電磁気組成物を構成する原料粉末において、ＫＮＮ１００モルに対しＭｎを０．１〜１０モル含有する組成の原料粉末を焼成することにより、ＫＮＮ系圧電体が形成されている。Ｍｎを０．１〜１０モルの割合で添加することにより、焼成に際しての焼成温度の幅を広くすることができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−１９０５０号公報
【特許文献２】ＷＯ２００６／１１７９５２
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Applied Physics Letters97,072902,2010
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載のように、スパッタリング法により形成されたＫＮＮ薄膜では、ＫやＮａが化学量論組成よりも少なくなることがあった。これは、スパッタリング法による形成に際し、ＫＮＮ薄膜において結晶欠陥が生じることによると考えられる。そのため、結晶欠陥に起因するキャリアが生成され、電流リークが生じるという問題があった。【０００９】
非特許文献１に記載のような化学溶液法により形成されたＫＮＮ膜においても、同様に、形成条件によってはＫやＮａが再蒸発し、結晶欠陥が生じるおそれがあった。そのため、やはり、電流リークが生じるという問題があった。【００１０】
なお、特許文献２には、Ｍｎを上記特定の割合で添加することにより、圧電薄膜ではなく、圧電体の焼成に際しての焼成温度を拡げ得ることは記載されている。しかしながら、スパッタリング法や化学溶液法などによりＫＮＮ薄膜を形成した場合に上記結晶欠陥によるリーク電流が生じることについては特許文献２には記載されていない。【００１１】
本発明の目的は、ニオブ酸カリウムナトリウム系の圧電薄膜を有し、リーク電流が生じ難い、圧電薄膜素子及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る圧電薄膜素子は、スパッタリング法により形成され、柱状構造を有する圧電薄膜と、上記圧電薄膜に接するように設けられた電極とを備え、上記圧電薄膜が、一般式（Ｋ１−ｘＮａｘ）ＮｂＯ３（ただし、０＜ｘ＜１）で表されるニオブ酸カリウムナトリウム１００モルに対し、Ｎｂと置換することができ、かつ酸化物にしたときに２価以上、５価より小さい酸化数を有する元素を３．３モル以下の割合で含む組成を有する。【００１３】
本発明に係る圧電薄膜素子のある特定の局面では、上記Ｎｂと置換することができ、かつ酸化物にしたときに２価以上、５価より小さい酸化数を有する元素の割合が、上記ニオブ酸カリウムナトリウム１００モルに対し、１．０モル以下である。この場合には、ＫＮＮ系圧電薄膜の抗電界を高めることができる。【００１４】
本発明に係る圧電薄膜素子の別の特定の局面では、上記Ｎｂと置換することができ、かつ酸化物にしたときに２価以上、５価より小さい酸化数を有する元素が、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｐｄ、Ｔｉ及びＶからなる群から選択された少なくとも１種である。【００１５】
本発明に係る圧電薄膜素子の他の特定の局面では、基板がさらに備えられており、上記基板上において、上記圧電薄膜及び上記電極が積層されている。【００１６】
本発明に係る圧電薄膜素子のさらに他の特定の局面では、ドライエッチングによりパターニングされている。【００１７】
本発明に係る圧電薄膜素子の製造方法は、一般式（Ｋ１−ｘＮａｘ）ＮｂＯ３（ただし、０＜ｘ＜１）で表されるニオブ酸カリウムナトリウム１００モルに対し、Ｎｂと置換することができ、かつ酸化物にしたときに２価以上、５価より小さい酸化数を有する元素を３．３モル以下の割合で含む組成のターゲットを用い、スパッタリング法により上記組成の圧電薄膜を形成する工程と、上記圧電薄膜の形成の前または形成後に、上記圧電薄膜に接するように配置されている電極を形成する工程とを備える。【００１８】
本発明に係る圧電薄膜素子の製造方法のある特定の局面では、上記Ｎｂと置換することができ、かつ酸化物にしたときに２価以上、５価より小さい酸化数を有する元素の割合が、上記ニオブ酸カリウムナトリウム１００モルに対し、１．０モル以下である。この場合には、圧電薄膜の抗電界を高めることができる。【００１９】
本発明に係る圧電薄膜素子の製造方法の別の特定の局面では、上記Ｎｂと置換することができ、かつ酸化物にしたときに２価以上、５価より小さい酸化数を有する元素が、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｐｄ、Ｔｉ及びＶからなる群から選択された少なくとも１種である。【００２０】
本発明に係る圧電薄膜素子の製造方法の他の特定の局面では、ドライエッチングによりパターニングする工程をさらに備える。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る圧電薄膜素子及びその製造方法によれば、ニオブ酸カリウムナトリウム１００モルに対し、Ｎｂと置換することができ、かつ酸化物にしたときに２価以上、５価より小さい酸化数を有する元素が３．３モル以下の割合で含まれているため、スパッタリング法により圧電薄膜を形成したとしても、リーク電流の発生を効果的に抑制することができる。従って、圧電特性などの良好な圧電薄膜素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る圧電薄膜素子の構造を示す模式的正面断面図である。
【図２】図２は、Ｍｎが０．３モル％添加されているＫＮＮ薄膜の分極量−電界ヒステリシス特性を示す図である。
【図３】図３は、Ｍｎが添加されていないＫＮＮ薄膜の分極量−電界ヒステリシス特性を示す図である。
【図４】図４は、Ｍｎが０．５モル％添加されているＫＮＮ薄膜の分極量−電界ヒステリシス特性を示す図である。
【図５】図５は、Ｍｎが１．０モル％添加されているＫＮＮ薄膜の分極量−電界ヒステリシス特性を示す図である。
【図６】図６は、Ｍｎが１．７モル％添加されているＫＮＮ薄膜の分極量−電界ヒステリシス特性を示す図である。
【図７】図７は、Ｍｎが３．３モル％添加されているＫＮＮ薄膜の分極量−電界ヒステリシス特性を示す図である。
【図８】図８は、Ｍｎが５．０モル％添加されているＫＮＮ薄膜の分極量−電界ヒステリシス特性を示す図である。
【図９】図９は、スパッタリングにより成膜された柱状構造を有する圧電薄膜を説明するための部分切欠模式的断面図である。
【図１０】図１０は、化学溶液堆積法により成膜された粒状構造を有する圧電薄膜を説明するための部分切欠模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。
【００２４】
図１は、本発明の一実施形態に係る圧電薄膜素子の模式的正面断面図である。
【００２５】
圧電薄膜素子１０は、基板１を有する。基板１上に、第１の電極２が積層されている。第１の電極２上に、ＫＮＮ系圧電材料からなる圧電薄膜３が積層されている。この圧電薄膜３上に、第２の電極４が積層されている。
【００２６】
圧電薄膜３は、スパッタリング法により形成されている。圧電薄膜３は、柱状構造を有する。圧電薄膜３は、一般式（Ｋ１−ｘＮａｘ）ＮｂＯ３（ただし、０＜ｘ＜１）で表されるニオブ酸カリウムナトリウム１００モル％に対し、Ｍｎを３．３モル％以下の割合で含む組成を有する。一般式（Ｋ１−ｘＮａｘ）ＮｂＯ３（ただし、０＜ｘ＜１）で表されるニオブ酸カリウムナトリウムのＮｂサイトは、Ｍｎにより置換されている。
【００２７】
もっとも、本実施形態においては、上記のようにニオブ酸カリウムナトリウムのＮｂサイトがＭｎにより置換されているが、本発明においては、Ｎｂと置換することができ、かつ酸化物にしたときに２価以上、５価より小さい酸化数を有する元素であれば、Ｎｂサイトが他の元素により置換されていてもよい
【００２８】
すなわち、本発明に係る圧電薄膜素子においては、圧電薄膜が、一般式（Ｋ１−ｘＮａｘ）ＮｂＯ３（ただし、０＜ｘ＜１）で表されるニオブ酸カリウムナトリウム１００モルに対し、Ｎｂと置換することができ、かつ酸化物にしたときに２価以上、５価より小さい酸化数を有する元素を３．３モル以下の割合で含む組成を有している。従って、本発明に係る圧電薄膜素子においては、リーク不良が抑制されている。
【００２９】
Ｎｂと置換することができ、かつ酸化物にしたときに２価以上、５価より小さい酸化数を有する元素の量が、上記上限より大きい場合、結晶内に置換しきれなかった余剰分の元素が粒界へ析出する。
【００３０】
このように余剰分の元素が粒界へ析出すると、特に圧電薄膜がスパッタリングにより成膜され、柱状構造を有する薄膜の場合、リーク不良が生じることとなる。より詳細には、図９を参照して、以下のように説明される。
【００３１】
図９は、スパッタリングにより成膜された柱状構造を有する圧電薄膜を説明するための部分切欠模式的断面図である。図９に示すように、柱状構造を有する圧電薄膜３においては、粒界５が厚み方向に延びており、他の粒界５と交差していない。このような構造においては、余剰分の析出元素６が粒界５内において自由に存在でき、その結果リーク電流が生じることとなる。
【００３２】
他方、非特許文献１（Applied Physics Letters97,072902,2010）に記載されている化学溶液堆積法により成膜された粒状構造を有する圧電薄膜においては、図１０に示すように、粒界５は、厚み方向だけでなく、厚み方向に直交する方向にも延びており、他の粒界５と交差する部分を数多く有している。このような構造においては、余剰分の析出元素６は、この交差している部分に安定的に存在することとなる。すなわち、このような構造においては余剰分の析出元素６が、粒界５内において自由に存在することができないため、リーク電流が流れにくくなる。
【００３３】
このように本願発明者らは、スパッタリング法により柱状構造の圧電薄膜を形成した場合においてリーク電流が生じることを見出し、この問題点に種々検討した結果、Ｎｂと置換することができ、かつ酸化物にしたときに２価以上、５価より小さい酸化数を有する元素を上記特定の割合で含有した組成を用いれば、リーク不良を効果的に抑制し得ることを見出し、本発明をなすに至ったものである。この点については、後程詳述する。
【００３４】
また、本発明においては、Ｎｂと置換することができ、かつ酸化物にしたときに２価以上、５価より小さい酸化数を有する元素の割合が、ニオブ酸カリウムナトリウム１００モルに対し、１．０モル以下であることが好ましい。その場合においては、リーク不良をより一層確実に抑制することができる。
【００３５】
なお、ペロブスカイト構造を維持するかどうかを知る指標として許容因子（Ｔｏｌｅｒａｎｃｅ  Ｆａｃｔｏｒ）が知られている。許容因子：ｔは、Ａサイトイオン、Ｂサイトイオン、酸素イオンの各原子半径によって、下記式（１）を用いて計算され、これが０．７５＜ｔ＜１．１０であればペロブスカイト構造を維持できることが経験的に知られている。
【００３６】
ｔ＝（ｒＡ＋ｒ０）／（√２×（ｒＢ＋ｒ０））…式（１）
（式（１）中、ｒＡ、ｒＢ、ｒ０はそれぞれ、ｒＡ：Ａサイトイオン半径（ＫまたはＮａのイオン半径）、ｒＢ：Ｂサイトイオン半径（添加する元素のイオン半径）、ｒ０：酸素イオン半径である。）
【００３７】
Ｎｂと置換することができ、かつ酸化物にしたときに２価以上、５価より小さい酸化数を有する元素は、これを満たすＢサイトイオン半径を持つことが好ましい。
【００３８】
Ｎｂと置換することができ、かつ酸化物にしたときに２価以上、５価より小さい酸化数を有する元素としては、例えば、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｐｄ、Ｔｉ及びＶからなる群から選択された少なくとも１種の元素が挙げられる。
【００３９】
なお、一般式（Ｋ１−ｘＮａｘ）ＮｂＯ３（ただし、０＜ｘ＜１）で表されるニオブ酸カリウムナトリウムにおけるＫサイト及びＮａサイトは、異なる元素で置換されていないことが好ましい。あるいは、異なる元素で置換されていても、Ｋサイト及びＮａサイトがｎ価の酸化数を有する元素により量ａだけ置換されており、Ｎｂサイトがｍ価の酸化数を有する元素により量ｂだけ置換されているとしたときに、下記式（１）満たすことが好ましい。
【００４０】
（５−ｍ）×ｂ＞（ｎ−１）×ａ  ・・・式（１）
【００４１】
Ｋサイト及びＮａサイトが、異なる元素で置換されていない場合、若しくは異なる元素で置換されていても上記式（１）を満たしている場合、より一層確実にリーク不良を抑制することができる。
【００４２】
本実施形態では、圧電薄膜３が上記特定の組成を有し、かつスパッタリング法により形成されているため、上記のように、リーク不良を効果的に抑制することができる。なお、圧電薄膜３の厚みについては、特に限定されるわけではないが、スパッタリング法により形成される薄膜であるため、通常、５μｍ以下である。
【００４３】
本実施形態では基板１上に、第１の電極２、圧電薄膜３及び第２の電極４がこの順序で形成されている。基板１を構成する材料は特に限定されない。例えば、Ｓｉ基板や、様々なセラミックスやガラスなどを用いることができる。また、基板１の材料としては、半導体材料を用いてもよい。さらに、単結晶材料を用いてもよい。
【００４４】
加えて、基板１は、上記のような材料の表面に、ＳｉＯ２膜などの誘電体膜に絶縁膜が積層されている構造を有していてもよい。
【００４５】
第１の電極２は、適宜の金属を用いて形成することができる。第１の電極２の材料としては、高温酸素雰囲気下でも安定な材料が好ましい。このような材料としては、Ｐｔ、Ａｕ、Ｉｒなどの貴金属材料や、導電性酸化物材料などが挙げられる。
【００４６】
第１の電極２は、複数の金属層を積層してなる積層金属膜により構成されていてもよい。また、第１の電極２は、スパッタリング法、蒸着等の適宜の薄膜形成法により形成することができる。
【００４７】
第１の電極２を形成した後に、スパッタリング法により上記圧電薄膜３を形成することにより、圧電薄膜３が形成される。そして、この圧電薄膜３上に第２の電極４を形成する。この第２の電極４は、第１の電極２と同様に、適宜の金属材料により形成することができる。
【００４８】
上記第１の電極２及び第２の電極４を、基板１や圧電薄膜３に強固に密着させるために密着層を設けてもよい。すなわち、第１の電極２及び第２の電極４の基板１や圧電薄膜３に接する側に、第１の電極２及び第２の電極４よりも基板１や圧電薄膜３に対する密着性の高い材料からなる密着層を設けることが望ましい。このような密着層を構成する材料としては、Ｔｉ膜を好適に用いることができる。Ｔｉ膜に代えて、Ｔｉ酸化物からなる密着層を設けてもよい。なお、密着層を構成する材料はＴｉやＴｉ酸化物以外の材料であってもよい。
【００４９】
図１では示されていないが、第１の電極２と圧電薄膜３との間に、バッファー層を設けてもよい。このようなバッファー層を設けることにより、圧電薄膜３における配向や応力、表面モルフォロジーを調整することができる。このようなバッファー層を構成する材料としては、ＬａＮｉＯ３などのペロブスカイト構造を持つ酸化物や結晶化しない程度の低温で形成されたＫＮＮ膜などを挙げることができる。
【００５０】
次に、上記圧電薄膜素子１０の製造方法を説明する。
【００５１】
まず、上記材料からなる基板１を用意する。しかる後、基板１上に、薄膜形成法により第１の電極２を形成する。第１の電極２の形成は、前述したように、スパッタリング法または蒸着等の適宜の薄膜形成法により行い得る。
【００５２】
しかる後、第１の電極２上に、圧電薄膜３をスパッタリング法により形成する。このスパッタリング法については、ＲＦマグネトロンスパッタリング法などの適宜のスパッタリング法を用いることができる。前述したように、圧電薄膜３と第１の電極２との間に、配向や応力を制御するためのバッファー層を形成しておいてもよい。この場合には、バッファー層を形成した後に、圧電薄膜３を形成する。
【００５３】
圧電薄膜３の形成に際しては、ＫＮＮに、上記特定の割合のＭｎが添加されている組成のターゲットを用いればよい。もっとも、Ｍｎの添加方法は、このようなターゲットを用いた方法以外の方法を用いてもよい。例えば、ＫＮＮからなる第１のターゲットと、Ｍｎを主成分とする第２のターゲットとを同時に用いて形成してもよい。
【００５４】
また、上記各ターゲットにおけるＫＮＮのＮａ／（Ｋ＋Ｎａ）の原子比率を変化させることにより、圧電薄膜３におけるＮａ／（Ｋ＋Ｎａ）の比率を変化させることができる。
【００５５】
上記圧電薄膜３を形成した後に、第２の電極４を第１の電極２と同様の方法により形成する。この第２の電極４の形成前あるいは形成後に、圧電薄膜３を形成する際の加熱温度以上の温度でポストアニールを行ってもよい。それによって、圧電薄膜３の膜質をより一層効果的に高めることができる。また、第２の電極４の形成前あるいは形成後に、さらにドライエッチングによりパターニングすることにより、圧電薄膜素子１０を得てもよい。これにより、より一層微細で高精度な加工が可能となる。
【００５６】
図１に示した圧電薄膜素子１０では、基板１上に、第１，第２の電極２，４に挟まれた圧電薄膜３が積層されていたが、本発明における圧電薄膜素子の構造はこれに限定されるものではない。すなわち、上記特性の組成の圧電薄膜に接するように電極が設けられている様々な構造の圧電薄膜素子に本発明を適用することができる。
【００５７】
上記実施形態の圧電薄膜素子１０では、圧電薄膜３が上記特定の組成のＫＮＮ薄膜からなるため、前述したようにリーク電流による不良を抑制することができる。これを具体的な実験例に基づき説明する。
【００５８】
（実施例１）
Ｓｉ基板上に、１２０ｎｍの厚みのＳｉＯ２膜を熱酸化により形成した。このようにして基板１を用意した。この基板１上に、Ｔｉ膜及びＰｔ膜をこの順序でＤＣスパッタリング法により形成し、第１の電極２を形成した。Ｔｉ膜の厚みは５ｎｍ、Ｐｔ膜の厚みは１００ｎｍとした。Ｔｉ膜は密着層として機能する。
【００５９】
次に、ＲＦマグネトロンスパッタリング法により、圧電薄膜３を形成した。スパッタリング法の条件は以下の通りとした。
【００６０】
基板加熱設定温度：６００℃
スパッタ圧：０．３Ｐａ
雰囲気：Ａｒ／Ｏ２を体積比で１００／１で含む混合ガス
スパッタリング電力密度：２．６Ｗ／ｃｍ２
【００６１】
また、ターゲットとしては、１００モル％のＫＮＮに対し、０．３モル％のＭｎを添加した組成のターゲットを用いた。
【００６２】
またターゲット中のＫＮＮにおけるＮａ／（Ｋ＋Ｎａ）の原子比率は０．５とした。
【００６３】
上記のようにして厚み１．３μｍの圧電薄膜３を形成した。
【００６４】
次に、Ｔｉ膜及びＰｔ膜を順に蒸着法により形成し、第２の電極４を形成した。Ｔｉ膜の厚みは５ｎｍ、Ｐｔ膜の厚みは１００ｎｍとした。
【００６５】
このようにして、圧電薄膜素子１０を得た。
【００６６】
（比較例１）
ターゲットにおいてＭｎを添加しなかったこと、及び圧電薄膜の膜厚を１．２μｍとしたことを除いては、実施例１と同様にして圧電薄膜素子を作製した。
【００６７】
（実施例２〜５）
ターゲットにおけるＭｎの添加量を、０．５モル％、１．０モル％、１．７モル％または３．３モル％としたこと、Ｎａ／（Ｋ＋Ｎａ）の比を下記の表１に示すように設定したこと、圧電薄膜の膜厚を下記の表１に示す値とされていることを除いては、実施例１と同様にして、実施例２〜５の圧電薄膜素子を作製した。
【００６８】
（比較例２）
Ｍｎのターゲットへの添加割合を５．０モル％としたこと、Ｎａ／（Ｋ＋Ｎａ）の比率を０．４６、圧電薄膜３の膜厚を１．５μｍとしたことを除いては、実施例１と同様にして、圧電薄膜素子を作製した。
【００６９】
（実施例１〜５及び比較例１，２の評価）
上記のようにして得られた各圧電薄膜素子について、分極量−電界ヒステリシス特性を求めた。より具体的には、第１の電極２と第２の電極４との間に電位差を与え、圧電薄膜３に電界を印加した。この電界の大きさを変化させ、その際の分極特性の変化を求め、分極量−電界ヒステリシス特性を求めた。結果を図２〜図８に示す。図２が実施例１の結果を、図３が比較例１の結果を示す。また、図４〜図７が実施例２〜５の結果を示し、図８が比較例２の結果を示す。
【００７０】
図２と図３との比較から明らかなように、Ｍｎが添加されていない比較例１に比べ、Ｍｎが０．３モル％の割合で添加されている実施例１では、ヒステリシス特性が閉じたループの形となっていることがわかる。従って、リーク電流による影響が効果的に抑制されていることがわかる。
【００７１】
同様に、図４〜図７から明らかなように、実施例２〜５においても、リーク特性が改善していることがわかる。
【００７２】
もっとも、Ｍｎの添加割合が５．０モル％と高い比較例２では、図８から明らかなように、ヒステリシス特性が劣化し、リーク電流による影響の大きいことがわかる。
【００７３】
従って、実施例１〜５の結果から、Ｍｎの添加割合が３．３モル％以下であれば、リーク電流により不良を効果的に抑制し得ることがわかる。
【００７４】
他方、実施例１〜５の圧電薄膜素子の抗電界を求めたところ、下記の表１に示す結果が得られた。
【００７５】
表１から明らかなように、実施例１〜３によれば、実施例４，５に比べ抗電界を高め得ることがわかる。従って、好ましくは、Ｍｎの添加割合を１．０モル％以下とすることにより、抗電界の高められたＫＮＮ薄膜を用いた圧電薄膜素子を提供し得ることがわかる。
【００７６】
【表１】
0006044719.tif 000002
【００７７】
表１における評価記号は以下の通りの意味を示す。
【００７８】
リークの評価記号：×はヒステリシス特性において閉じたループからかけ離れた形状となっていることを意味し、○は、閉じたループまたは閉じたループに近いヒステリシス特性であることを示す。
【符号の説明】
【００７９】
１…基板
２…第１の電極
３…圧電薄膜
４…第２の電極
５…粒界
６…析出元素
１０…圧電薄膜素子
【図１】
0006044719.tif 000003
【図２】
0006044719.tif 000004
【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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