(57)【要約】      （修正有）【課題】圧電セラミックの組成を変更することなく圧電セラミックの結晶格子の歪み量を調整し、圧電セラミックが所望の圧電特性を得ることを可能にする圧電素子を提供する。【解決手段】圧電素子１は、ガラス基材２上に、下部電極３、薄膜圧電セラミック４、上部電極５とが順次積層されたものである。ガラス基材２はセラミック基材と異なり、組成設計の自由度が高く熱膨張係数を容易に調整可能である。【効果】よって、組成を適宜調整することにより、薄膜圧電セラミック４の結晶格子を歪ませやすく、圧電特性を向上させやすくなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス基材上に下部電極、薄膜圧電セラミック、上部電極とが順次積層されていることを特徴とする圧電素子。
【請求項２】
ガラス基材と薄膜圧電セラミックとの３０〜３００℃の温度範囲における熱膨張係数差が０．５ｐｐｍ／℃以上であることを特徴とする請求項１に記載の圧電素子。
【請求項３】
ガラス基材が多成分系ガラスからなることを特徴とする請求項１または２に記載の圧電素子。
【請求項４】
ガラス基材がケイ酸塩系ガラスからなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の圧電素子。
【請求項５】
ガラス基材の軟化点が５００℃以上であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の圧電素子。
【請求項６】
ガラス基材のヤング率が４０〜１５０ＧＰａであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の圧電素子。
【請求項７】
薄膜圧電セラミックが圧電体、焦電体、強誘電体のいずれか１種以上であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の圧電素子。
【請求項８】
薄膜圧電セラミックを保持する基材であって、軟化点が５００℃以上であり、薄膜圧電セラミックとの３０〜３００℃の温度範囲における熱膨張係数差が０．５ｐｐｍ／℃以上であることを特徴とするガラス基材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩｏＴと呼ばれるモノのインターネット化により、近年、電源、無線を内蔵する自立型センサが普及し、インフラ、工作機械などあらゆるモノがインターネットと接続され、大規模な情報収集による緻密な不具合予測、解析、対策が行われるようになってきている。
【０００３】
このような背景から電源は、交換に手間のかかる電池や自由度の低い有線電源を用いることなく、圧電セラミックにより発電する振動発電デバイス等によって電源を自立的に確保することが試みられている。圧電セラミックは、自立型センサの小型化、高出力化のニーズの高まりにより、圧電性能の向上が求められている。
【０００４】
圧電性能を得るためには、圧電セラミックの結晶格子を歪ませる必要がある。結晶格子を歪ませる方法としては、圧電セラミックの組成にイオン半径の異なる元素を導入し、結晶格子中に導入した元素を固溶させる方法がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、セラミック基板上に圧電セラミックをスパッタ法等により成膜後、焼成、冷却することにより、セラミック基板と圧電セラミックの熱膨張係数差を利用して、圧電セラミックの結晶格子を歪ませる方法がある（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１６−１５４１８６号公報
【特許文献２】特開２００９−２１２２２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載されている方法は、異種結晶が析出しやすく所望の結晶が得られないという問題がある。特許文献２に記載されている方法は、セラミック基板の熱膨張係数が固有値であるため、セラミック基板と圧電セラミックの熱膨張係数差や、圧電セラミックの結晶格子の歪み量を調整できず、所望の圧電特性を得ることが出来ないという問題がある。
【０００８】
以上に鑑み、本発明は、圧電セラミックの組成を変更することなく圧電セラミックの結晶格子の歪み量を調整し、圧電セラミックが所望の圧電特性を得ることを可能にする圧電素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の圧電素子は、ガラス基材上に下部電極、薄膜圧電セラミック、上部電極とが順次積層されていることを特徴とする。ガラス基材はセラミック基材と異なり、組成設計の自由度が高く熱膨張係数を容易に調整可能である。よって、組成を適宜調整することにより、薄膜圧電セラミックの結晶格子を歪ませやすく、圧電特性を向上させやすくなる。
【００１０】
本発明の圧電素子は、ガラス基材と薄膜圧電セラミックとの３０〜３００℃の温度範囲における熱膨張係数差が０．５ｐｐｍ／℃以上であることが好ましい。このようにすれば、薄膜圧電セラミックの結晶格子をより歪ませやすくなる。
【００１１】
本発明の圧電素子は、ガラス基材が多成分系ガラスからなることが好ましい。
【００１２】
本発明の圧電素子は、ガラス基材がケイ酸塩系ガラスからなることが好ましい。
【００１３】
本発明の圧電素子は、ガラス基材の軟化点が５００℃以上であることが好ましい。このようにすれば、薄膜圧電セラミックの製造時にかかる温度に耐えやすくなる。
【００１４】
本発明の圧電素子は、ガラス基材のヤング率が４０〜１５０ＧＰａであることが好ましい。
【００１５】
本発明の圧電素子は、薄膜圧電セラミックが圧電体、焦電体、強誘電体のいずれか１種以上であることが好ましい。
【００１６】
本発明のガラス基材は、薄膜圧電セラミックを保持する基材であって、軟化点が５００℃以上であり、薄膜圧電セラミックとの３０〜３００℃の温度範囲における熱膨張係数差が０．５ｐｐｍ／℃以上であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、圧電セラミックの組成を変更することなく圧電セラミックの結晶格子の歪み量を調整し、圧電セラミックが所望の圧電特性を得ることを可能にする圧電素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】圧電素子の基本構造を示す模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
まず、圧電素子の原理、構造について図１を用いて説明する。
【００２０】
図１は、圧電素子の基本構造を示す模式的断面図である。
【００２１】
本発明の圧電素子１は、ガラス基材２上に、下部電極３、薄膜圧電セラミック４、上部電極５とが順次積層されたものである。薄膜圧電セラミック３に対して、下部電極３と上部電極５とにより電界が印加されることにより、薄膜圧電セラミック４が変形するため、小型アクチュエータ等として使用することができる。逆に、薄膜圧電セラミック４を変形し分極を生じさせると、下部電極３、上部電極５から電気をとりだすことができるため、振動発電デバイス等として使用することができる。
【００２２】
以下に各要素ごとに説明する。
【００２３】
（ガラス基材２）
ガラス基材２は、薄膜圧電セラミック４を保持する基材である。
【００２４】
ガラス基材２の軟化点は５００℃以上であり、５２０℃以上、特に５５０℃以上であることが好ましい。軟化点が低すぎると、薄膜圧電セラミック４の製造時にかかる温度に耐えにくくなる。なお、軟化点の上限は特に限定されないが、現実的には、１２００℃以下である。
【００２５】
ガラス基材２と薄膜圧電セラミック４との３０〜３００℃の温度範囲における熱膨張係数差は、０．５ｐｐｍ／℃以上であり、１ｐｐｍ／℃以上、５ｐｐｍ／℃以上、８ｐｐｍ／℃以上、特に１０ｐｐｍ／℃以上であることが好ましい。熱膨張係数差が小さすぎると、薄膜圧電セラミック４の結晶格子を歪ませにくく、圧電特性を得にくくなる。熱膨張係数差の上限は特に限定されないが、熱膨張係数差が大きすぎると薄膜圧電セラミック４内にクラックが生じることがあるため、１２ｐｐｍ／℃以下であることが好ましい。
【００２６】
ガラス基材２の形状は、通常は板状である。そのほか、棒状、管状、レンズ状、ファイバー状、ブロック状と一般的なガラスの形状を有することができる。
【００２７】
ガラス基材２の表面粗さＲａは、１０ｎｍ以下、８ｎｍ以下、特に５ｎｍ以下であることが好ましい。表面粗さＲａが大きすぎると、薄膜圧電セラミック４にクラックが生じ易くなったり、薄膜圧電セラミック４の上下に形成する下部電極３、上部電極５が短絡しやすくなる。表面粗さＲａの下限は特に限定されないが、現実的には０．０５ｎｍ以上である。
【００２８】
ガラス基材２の厚みは、０．００１〜１ｍｍ、特に０．０１〜０．７ｍｍであることが好ましい。ガラス基材２の厚みが小さすぎると、ガラス基材２が割れやすくなったり、薄膜圧電セラミック４との熱膨張係数差により反りが生じやすくなる。一方、ガラス基材２の厚みが大きすぎると、圧電素子１を小型化しにくくなる。
【００２９】
ガラス基材２のヤング率は４０〜１５０ＧＰａ、６０〜１３０ＧＰａ、特に８０〜１１０ＧＰａであることが好ましい。ヤング率が小さすぎると、ガラス基材２と薄膜圧電セラミック４との熱膨張係数差による反りが発生しやすくなる。一方、ヤング率が大きすぎると、薄膜圧電セラミック４がたわみにくくなり、振動発電デバイスとした際に、電気が生じにくくなる。
【００３０】
ガラス基材２は、組成設計の自由度が高く膨張係数の制御が容易である多成分系ガラスからなることが好ましい。特に耐熱性や耐候性が高いケイ酸塩系ガラスからなることが好ましい。
【００３１】
ケイ酸塩系ガラスとしては、質量％で、ＳｉＯ２  ３０〜９０％、Ｂ２Ｏ３  ０〜４０％、Ｒ２Ｏ（ＲはＬｉ、Ｎａ、Ｋから選択される少なくとも１種）  ０〜３０％、Ｒ’Ｏ（Ｒ’はＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、ＢａおよびＺｎから選択される少なくとも１種）  ０〜３０％、Ａｌ２Ｏ３  ０〜２５％を含有するものであることが好ましい。以下に、各成分の含有量を上記のように特定した理由を説明する。なお、特に断りがない場合、以下の成分含有量に関する説明において、「％」は「質量％」を意味する。
【００３２】
ＳｉＯ２はガラスネットワークを形成する成分である。ＳｉＯ２の含有量は３０〜９０％、特に３５〜８５％であることが好ましい。ＳｉＯ２の含有量が少なすぎると、軟化温度が低下する傾向がある。一方、ＳｉＯ２の含有量が多すぎると、溶融温度が高くなる傾向がある。
【００３３】
Ｂ２Ｏ３はガラスネットワークを形成する成分である。Ｂ２Ｏ３の含有量は０〜４０％、１〜３８％、特に２〜３５％であることが好ましい。Ｂ２Ｏ３の含有量が多すぎると、軟化温度が低下しやすくなる。
【００３４】
Ｒ２Ｏ（ＲはＬｉ、Ｎａ及びＫから選択される少なくとも１種）は溶融温度を低下させて溶融性を改善する成分である。Ｒ２Ｏの含有量は０〜３０％、特に０．１〜２５％であることが好ましい。Ｒ２Ｏの含有量が多すぎると、軟化温度が低下する傾向がある。なお、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏの含有量は各々０〜３０％、特に０．１〜２５％であることが好ましい。
【００３５】
Ｒ’Ｏ（Ｒ’はＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、ＢａおよびＺｎから選択される少なくとも１種）は溶融温度を低下させて溶融性を改善する成分である。Ｒ’Ｏの含有量は０〜３０％、特に０．１〜２５％であることが好ましい。Ｒ’Ｏの含有量が多すぎると、軟化温度が低下する傾向がある。なお、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ及びＺｎＯの含有量は各々０〜３０％、特に０．１〜２５％であることが好ましい。
【００３６】
Ａｌ２Ｏ３はヤング率を向上させる成分である。Ａｌ２Ｏ３の含有量は０〜２５％、０．１〜２０％であることが好ましい。Ａｌ２Ｏ３の含有量が多すぎると、溶融性が低下する傾向がある。
【００３７】
上記成分以外にも、本発明の効果を損なわない範囲で種々の成分を含有させることができる。例えば、ＴｉＯ２、Ｐ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、ＷＯ３、ＺｒＯ２、Ｌａ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、ＴｅＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｇｄ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｅｕ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３、ＳｎＯ２、Ｐ２Ｏ５、Ｂｉ２Ｏ３等をそれぞれ２０％以下、さらには１５％以下、特に１０％以下、合量で３０％以下の範囲で含有させてもよい。
【００３８】
なお、ガラス基材２は、上記のようなガラスを結晶化させ、ＬＡＳ系等の低膨張結晶、マイナス膨張結晶、ネフェリン系、カーネギアイト系等の高膨張結晶、ディオプサイド系等の高機械的強度の結晶を析出させてもよい。
【００３９】
また、ガラス基材２をレーザーにより加工する際や画像検査機を用いて検査を行う際に、特定の波長の光を吸収するガラス組成にすることが可能である。特定の波長に吸収を持たせる場合は、遷移金属元素をガラス組成中に導入すればよい。また、透明性を向上させたい場合は反対に、ガラス組成中の遷移金属元素を少なくすることで達成できる。
【００４０】
次に、ガラス基材２の製造方法について説明する。
【００４１】
所望のガラス組成になるように調合したガラスバッチを白金坩堝に入れた後、１４００〜１６００℃で２〜４８時間溶融する。次いで、溶融ガラスをカーボン板上に流し出して、板状に成形した後、５００〜８００℃で１０分〜１０時間徐冷を行いガラス基材２を得る。なお、得られたガラス基材２を所望の形状にするために、切削、研磨等の加工を施しても構わない。
【００４２】
（薄膜圧電セラミック４）
薄膜圧電セラミック４は、圧電体、焦電体、強誘電体のいずれか１種以上であることが好ましい。圧電体は変形すると分極を生じるため、振動や衝撃を検知するセンサや振動発電デバイス等に使用することができる。また電圧印可により小型アクチュエータとして使用することができる。焦電体は温度変化により分極を生じるため、赤外線センサ等に使用することができる。強誘電体は印加する電解の方向を変えると分極方向が変わるため、不揮発性メモリ等に使用することができる。
【００４３】
圧電体にはランガサイト等、焦電体にはチタン酸ジルコン酸鉛等、強誘電体にはチタン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸鉛、ニオブ酸カリウム等を用いることができる。
【００４４】
薄膜圧電セラミック４の膜厚は０．０５〜５０μｍ、０．１〜４０μｍ、特に０．５〜３０μｍであることが好ましい。膜厚が小さすぎると、所望の圧電特性が得られにくくなる。膜厚が大きすぎると、ガラス基材２との熱膨張係数差により、薄膜圧電セラミック４にクラックが生じやすくなる。
【００４５】
薄膜圧電セラミック４の成膜方法は特に制限されず、スパッタ法、ＰＬＤ法、ＭＯＣＶＤ法等の気相法や、ゾルゲル法、スピンコート法等の液相法等が挙げられる。なお、微細形状を必要とする場合はゾルゲル法で得られるゾルをインクジェット法などで微細形状を形成したり、リソグラフィ法により微細化したりすることができる。ちなみに、結晶の配向性を制御する場合は、ＭＯＣＶＤ法で成膜することが好ましい。
【００４６】
（下部電極３、上部電極５）
下部電極３、上部電極５の膜厚は０．００１〜５μｍ、０．００５〜４μｍ、０．０１〜３μｍであることが好ましい。膜厚が小さすぎると、電極としての機能を果たしにくくなる。一方、電極の厚みが大きすぎると、圧電素子１を小型化しにくくなる。
【００４７】
下部電極３、上部電極５に用いる材料としては、Ｐｔ、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｇ等の金属、前記金属の化合物、及び、ＩＴＯ、ＩＧＺＯ、ＳｒＲｕＯ３等の酸化物導電性セラミック等が挙げられる。
【実施例】
【００４８】
以下、実施例に基づき本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００４９】
（実施例１）
（圧電素子の作製）
圧電素子の作製は次のようにして行った。
【００５０】
（１）ガラス基材の作製
まず、質量％で、ＳｉＯ２  ３６％、Ｎａ２Ｏ  ２６％、ＺｎＯ  １２％、Ａｌ２Ｏ３  １１％、Ｐ２Ｏ５  １５％のガラス組成になるように、ガラス原料を調合したガラスバッチを白金坩堝に入れた後、１５５０℃で２４時間溶融した。ガラスバッチの溶融に際しては、白金スターラーを用いて攪拌し、均質化を行った。次いで、溶融ガラスをカーボン板上に流し出して、板状に成形した後、６００℃で３０分間徐冷した。得られた試料を、切削、研磨し、２０ｍｍ×２０ｍｍ×０．３ｍｍ（厚み）のガラス基材を得た。
【００５１】
ガラス基材の３０〜３００℃の温度範囲における熱膨張係数、軟化点、ヤング率を測定した。また、ＸＲＤ測定を行った。ガラス基材の３０〜３００℃の温度範囲における熱膨張係数は１３．５ｐｐｍ／℃、軟化点は８５０℃、ヤング率は７０ＧＰａであった。また、ＸＲＤパターンより、ガラス基材中にはカーネギアイト系の結晶析出が確認でき、結晶化ガラスであることが分かった。
【００５２】
（２）下部電極の形成
ガラス基材上に、スパッタ法により膜厚１５０ｎｍのＳｒＲｕＯ３からなる下部電極を形成した。
【００５３】
（３）薄膜圧電セラミックの形成
チタン酸ジルコン酸鉛（（Ｐｂ（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ３）；ＰＺＴ）の組成となるように、硝酸チタン、硝酸ジルコニア、硝酸鉛を秤量し、純水中に投入し撹拌、溶解した。次いでエチレングリコール溶液を継ぎ足し、ゾルを得た。
【００５４】
得られたゾルを、下部電極上にスポイドを用い、数滴滴下し回転数３０００ｒｐｍに設定したスピンコータにて成膜し、大気中にて６５０℃で１時間焼成した。これを数回繰り返すことにより、膜厚５μｍのチタン酸ジルコン酸鉛からなる薄膜圧電セラミックを下部電極上に形成した。
【００５５】
薄膜圧電セラミックの３０〜３００℃の温度範囲における熱膨張係数を測定したところ、７．８ｐｐｍ／℃であった。測定試料としては、ゾル単体をゲル状にしたのち乾燥、焼成することで粉末を得た後、得られた粉末を圧紛体に成形し、大気中にて１０００℃で２時間焼成することにより作製した焼結体を用いた。
【００５６】
（４）上部電極の形成
薄膜圧電セラミック上に、スパッタ法により膜厚１５０ｎｍのＳｒＲｕＯ３からなる上部電極を形成し、圧電素子を作製した。
【００５７】
（薄膜圧電セラミックの結晶格子の歪み）
薄膜圧電セラミックに歪みが発生することにより圧電性能を得ることが出来る。薄膜圧電セラミックの結晶格子の歪みの有無は、ＸＲＤの回折ピーク位置のシフトによって確認した。一般的に、結晶格子に歪みが生じると回折ピーク位置がシフトすることが知られている。
【００５８】
下部電極を介してガラス基材上に形成したチタン酸ジルコン酸鉛と、チタン酸ジルコン酸鉛の焼結体とのＸＲＤの回折ピーク位置を比較した。ＸＲＤ回折ピーク位置には２θ＝０．２２°の差がみられたことから、ガラス基材と薄膜圧電セラミックの熱膨張係数差によって、薄膜圧電セラミックの結晶格子に歪みが発生したことが分かった。なお、「ガラス基材上に形成したチタン酸ジルコン酸鉛」は、チタン酸ジルコン酸鉛上に上部電極を形成していない。
【００５９】
（実施例２）
（圧電素子の作製）
圧電素子の作製は次のようにして行った。
【００６０】
（１）ガラス基材の作製
まず、質量％で、ＳｉＯ２  ６３％、Ｌｉ２Ｏ  ５％、Ａｌ２Ｏ３  ２６％、ＴｉＯ２  ２％、Ｐ２Ｏ５  ２％、ＺｒＯ２  ２％のガラス組成になるように、ガラス原料を調合したガラスバッチを白金坩堝に入れた後、１６５０℃で２４時間溶融した。ガラスバッチの溶融に際しては、白金スターラーを用いて攪拌し、均質化を行った。次いで、溶融ガラスをカーボン板上に流し出して、板状に成形した後、６５０℃で３０分間徐冷した。得られた試料を、切削、研磨し、２０ｍｍ×２０ｍｍ×０．３ｍｍ（厚み）のガラス母材を得た後、９００℃で２時間熱処理し、ガラス基材を得た。
【００６１】
ガラス基材の３０〜３００℃の温度範囲における熱膨張係数、軟化点、ヤング率を評価した。また、ＸＲＤ測定を行った。ガラス基材の３０〜３００℃の温度範囲における熱膨張係数は−１ｐｐｍ／℃、軟化点は１０００℃以上、ヤング率は８０ＧＰａであった。また、ＸＲＤパターンより、ガラス基材中にはＬＡＳ系の結晶析出が確認でき、結晶化ガラスであることが分かった。
【００６２】
（２）下部電極の形成
ガラス基材上に、スパッタ法により膜厚１５０ｎｍのＳｒＲｕＯ３からなる下部電極を形成した。
【００６３】
（３）薄膜圧電セラミックの形成
実施例１と同様の方法によって、厚さ３μｍのチタン酸ジルコン酸鉛からなる薄膜圧電セラミックを下部電極上に形成した。
【００６４】
（４）上部電極の形成
薄膜圧電セラミック上に、スパッタ法により膜厚１５０ｎｍのＳｒＲｕＯ３からなる上部電極を形成し、圧電素子を作製した。
【００６５】
（薄膜圧電セラミックの結晶格子の歪み）
下部電極を介してガラス基材上に形成したチタン酸ジルコン酸鉛と、チタン酸ジルコン酸鉛の焼結体とのＸＲＤの回折ピーク位置を比較した。ＸＲＤ回折ピーク位置には２θ＝０．１５°の差がみられたことから、チタン酸ジルコン酸鉛の結晶格子に歪みが発生したことが分かった。なお、「ガラス基材上に形成したチタン酸ジルコン酸鉛」は、チタン酸ジルコン酸鉛上に上部電極を形成していない。
【００６６】
（実施例３）
（圧電素子の作製）
圧電素子の作製は次のようにして行った。
【００６７】
（１）ガラス基材の作製
まず、質量％で、ＳｉＯ２  ６０％、Ｂ２Ｏ３  １３％、ＣａＯ  １１％、Ａｌ２Ｏ３  １６％のガラス組成になるように、ガラス原料を調合したガラスバッチを白金坩堝に入れた後、１６５０℃で２４時間溶融した。ガラスバッチの溶融に際しては、白金スターラーを用いて攪拌し、均質化を行った。次いで、溶融ガラスをカーボン板上に流し出して、板状に成形した後、７００℃で３０分間徐冷した。得られた試料を、切削、研磨し、２０ｍｍ×２０ｍｍ×０．３ｍｍ（厚み）のガラス基材を得た。
【００６８】
ガラス基材の３０〜３００℃の温度範囲における熱膨張係数、軟化点、ヤング率を評価した。また、ＸＲＤ測定を行った。ガラス基材の３０〜３００℃の温度範囲における熱膨張係数は４ｐｐｍ／℃、軟化点は８００℃、ヤング率は７３ＧＰａであった。また、ＸＲＤパターンより、ガラス基材は、非晶質であることが分かった。
【００６９】
（２）下部電極の形成
ガラス基材上に、スパッタ法により膜厚１５０ｎｍのＳｒＲｕＯ３からなる下部電極を形成した。
【００７０】
（３）薄膜圧電セラミックの形成
チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３；ＢＴＯ）となるように、硝酸チタン、硝酸バリウムを秤量し、純水中に投入し撹拌、溶解した。次いでエチレングリコール溶液を継ぎ足し、ゾルを得た。
【００７１】
得られたゾルを、下部電極上にスポイドを用い、数滴滴下し回転数３０００ｒｐｍに設定したスピンコータにて成膜し、大気中にて７５０℃で１時間焼成した。これを数回繰り返すことにより、膜厚４μｍのチタン酸バリウムからなる薄膜圧電セラミックを下部電極上に形成した。
【００７２】
薄膜圧電セラミックの熱膨張係数を測定したところ、７ｐｐｍ／℃であった。測定試料としては、ゾル単体をゲル状にしたのち乾燥、焼成することで粉末を得た後、得られた粉末を圧紛体に成形し、大気中にて１２００℃で２時間焼成することにより作製した焼結体を用いた。
（４）上部電極の形成
薄膜圧電セラミック上に、スパッタ法により膜厚１５０ｎｍのＳｒＲｕＯ３からなる上部電極を形成し、圧電素子を作製した。
【００７３】
（薄膜圧電セラミックの結晶格子の歪み）
下部電極を介してガラス基材上に形成したチタン酸バリウムと、チタン酸バリウムの焼結体とのＸＲＤの回折ピーク位置を比較した。ＸＲＤ回折ピーク位置には２θ＝０．１２°の差がみられたことから、チタン酸バリウムの結晶格子に歪みが発生したことが分かった。なお、「ガラス基材上に形成したチタン酸バリウム」は、チタン酸バリウム上に上部電極を形成していない。
【００７４】
熱膨張係数は、リガク社製熱機械分析装置（Ｔｈｅｒｍｏ−ｐｌｕｓ）を用いて、３０〜３００℃の温度範囲における値を測定した。
【００７５】
軟化点は、ＡＳＴＭ  Ｃ３３８−９３に記載の方法で測定した。
【００７６】
ヤング率は、日本テクノプラス社製ヤング率測定装置を用いた。
【００７７】
Ｘ線回折ピーク位置および結晶の同定には、リガク社製ＸＲＤ測定装置（ＲＩＮＴ２１００）を用いた。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明の薄膜圧電セラミック用ガラス基材は、振動発電用の圧電デバイス、ＭＥＭＳセンサデバイス、アクチュエーター、カンチレバーに用いる基板として好適である。
【符号の説明】
【００７９】
１  圧電素子
２  ガラス基材
３  下部電極
４  薄膜圧電セラミック
５  上部電極
【図１】
2018093132.tif 000003