(57)【要約】【課題】鉛フリーで圧電特性の優れた圧電薄膜を提供する。【解決手段】電極層１２上に形成する圧電薄膜１において、（Ｎａx Ｋy ）ＮｂＯ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ＜１，ｘ＋ｙ＝１）で表される第１アルカリニオブ酸化物膜２と、その第１アルカリニオブ酸化物膜２上に形成され、（Ｎａx Ｋy Ｌｉz ）ＮｂＯ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ＜１，０＜ｚ＜１，ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）で表される第２アルカリニオブ酸化物膜３とからなるものである。【選択図】図１
2007317853.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極層上に形成する圧電薄膜において、（Ｎａx Ｋy ）ＮｂＯ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ＜１，ｘ＋ｙ＝１）で表される第１アルカリニオブ酸化物膜と、その第１アルカリニオブ酸化物膜上に形成され、（Ｎａx Ｋy Ｌｉz ）ＮｂＯ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ＜１，０＜ｚ＜１，ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）で表される第２アルカリニオブ酸化物膜とからなることを特徴とする圧電薄膜。
【請求項２】
上記第１アルカリニオブ酸化物膜と上記第２アルカリニオブ酸化物膜間に、上記第２アルカリニオブ酸化物膜よりもリチウム組成を減らした（Ｎａx Ｋy Ｌｉz ）ＮｂＯ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ＜１，０＜ｚ＜１，ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）で表される第３アルカリニオブ酸化物膜を形成した請求項１記載の圧電薄膜。
【請求項３】
電極層上に形成する圧電薄膜において、（Ｎａx Ｋy Ｌｉz ）ＮｂＯ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ＜１，０＜ｚ＜１，ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）で表されるアルカリニオブ酸化物膜からなり、その膜中のｚの値が厚さ方向で異なっており、かつ上記電極層側から離れるにしたがって連続的もしくは段階的に増加することを特徴とする圧電薄膜。
【請求項４】
基板上に下部電極層、圧電体層、上部電極層を形成した圧電薄膜を用いた素子において、上記圧電体層は、上記基板側から請求項１記載の第１アルカリニオブ酸化物膜を形成し、その上に請求項１記載の第２アルカリニオブ酸化物膜を形成してなることを特徴とする圧電薄膜を用いた素子。
【請求項５】
基板上に下部電極層、圧電体層、上部電極層を形成した圧電薄膜を用いた素子において、上記圧電体層は、上記基板側から請求項１記載の第１アルカリニオブ酸化物膜を形成し、その上に請求項２記載の第３アルカリニオブ酸化物膜を形成し、その上に請求項１記載の第２アルカリニオブ酸化物膜を形成してなることを特徴とする圧電薄膜を用いた素子。
【請求項６】
基板上に下部電極層、圧電体層、上部電極層を形成した圧電薄膜を用いた素子において、上記圧電体層は、請求項３記載のアルカリニオブ酸化物膜からなることを特徴とする圧電薄膜を用いた素子。
【請求項７】
上記基板はＭｇＯ基板、Ｓｉ基板、ガラス基板、ステンレス基板、Ｃｕ基板、Ａｌ基板のいずれかである請求項４〜６いずれかに記載の圧電薄膜を用いた素子。
【請求項８】
上記下部電極層及び上部電極層はＰｔからなる請求項４〜７いずれかに記載の圧電薄膜を用いた素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極層上に形成する圧電薄膜及び圧電薄膜を用いた素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電体は種々の目的に応じて様々な圧電素子に加工され、特に電圧を与えて変形を生じさせるアクチュエータや、逆に素子の変形から電圧を発生するセンサなどの機能性電子部品として広く利用されている。アクチュエータやセンサの用途に利用されている圧電体としては、大きな圧電特性を有する鉛系の誘電体、特にＰＺＴと呼ばれるＰｂ（Ｚｒ1-xＴｉx ）Ｏ3 系ペロブスカイト型強誘電体がこれまで広く用いられており、通常個々の元素からなる酸化物を焼結することにより形成されている。現在、各種電子部品の小型化、高性能化が進むにつれ、圧電素子においても小型化、高性能化が強く求められるようになった。
【０００３】
しかしながら、従来からの製法である焼結法を中心とした製造方法により作製した圧電材料は、その厚みが特に１０μｍ以下の厚さになると、材料を構成する結晶粒の大きさに近づき、厚さによる材料特性への影響が無視できなくなる。そのため、特性のバラツキや劣化が顕著になるといった問題が発生し、それを回避するために、焼結法に変わる薄膜技術等を応用した圧電体の形成法が近年研究されるようになってきた。最近、ＲＦ（高周波）スパッタリング法で形成したＰＺＴ薄膜が高精細高速インクジェットプリンタのヘッド用アクチュエータとして実用化されている。
【０００４】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、次のものがある。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３０００１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一方、上記のＰＺＴからなる圧電焼結体や圧電薄膜は、酸化鉛（ＰｂＯ）を６０〜７０重量％程度含有しているので、生態学的見地および公害防止の面から好ましくない。そこで、環境への配慮から鉛を含有しない圧電体の開発が望まれている。現在、様々な鉛フリー圧電材料が研究されているが、その中にニオブ酸リチウムカリウムナトリウム（一般式：（Ｎａx Ｋy Ｌｉz ）ＮｂＯ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ＜１，０＜ｚ＜１，ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）がある。このニオブ酸リチウムカリウムナトリウム薄膜は、ＰＺＴに匹敵する圧電特性を有することから、非鉛圧電材料の有力な候補として期待されている。
【０００７】
ニオブ酸リチウムカリウムナトリウム薄膜において高い圧電特性を実現するためには、ペロブスカイト構造の結晶薄膜を形成する必要がある。現在、一部の研究機関で、ＳｒＴｉＯ3 単結晶基板上での高配向のニオブ酸リチウムカリウムナトリウム結晶薄膜形成が実現されているが、一般的な電極（現状、白金が主流）上ではペロブスカイト構造の結晶薄膜を得ることはできていない状況にある。そのため、この材料において優れた圧電特性を有する圧電薄膜素子は実現されていない。
【０００８】
つまり、一般的な電極（例えば白金）上にニオブ酸リチウムカリウムナトリウム薄膜を形成しようとする場合、電極上に直接形成するとうまくペロブスカイト構造のニオブ酸リチウムカリウムナトリウム薄膜ができないという問題点があった。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、鉛フリーで圧電特性の優れた圧電薄膜を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、請求項１の発明は、電極層上に形成する圧電薄膜において、（Ｎａx Ｋy ）ＮｂＯ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ＜１，ｘ＋ｙ＝１）で表される第１アルカリニオブ酸化物膜と、その第１アルカリニオブ酸化物膜上に形成され、（Ｎａx Ｋy Ｌｉz ）ＮｂＯ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ＜１，０＜ｚ＜１，ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）で表される第２アルカリニオブ酸化物膜とからなる圧電薄膜である。
【００１１】
請求項２の発明は、上記第１アルカリニオブ酸化物膜と上記第２アルカリニオブ酸化物膜間に、上記第２アルカリニオブ酸化物膜よりもリチウム組成を減らした（Ｎａx Ｋy Ｌｉz ）ＮｂＯ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ＜１，０＜ｚ＜１，ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）で表される第３アルカリニオブ酸化物膜を形成した請求項１記載の圧電薄膜である。
【００１２】
請求項３の発明は、電極層上に形成する圧電薄膜において、（Ｎａx Ｋy Ｌｉz ）ＮｂＯ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ＜１，０＜ｚ＜１，ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）で表されるアルカリニオブ酸化物膜からなり、その膜中のｚの値が厚さ方向で異なっており、かつ上記電極層側から離れるにしたがって連続的もしくは段階的に増加する圧電薄膜である。
【００１３】
請求項４の発明は、基板上に下部電極層、圧電体層、上部電極層を形成した圧電薄膜を用いた素子において、上記圧電体層は、上記基板側から請求項１記載の第１アルカリニオブ酸化物膜を形成し、その上に請求項１記載の第２アルカリニオブ酸化物膜を形成してなる圧電薄膜を用いた素子である。
【００１４】
請求項５の発明は、基板上に下部電極層、圧電体層、上部電極層を形成した圧電薄膜を用いた素子において、上記圧電体層は、上記基板側から請求項１記載の第１アルカリニオブ酸化物膜を形成し、その上に請求項２記載の第３アルカリニオブ酸化物膜を形成し、その上に請求項１記載の第２アルカリニオブ酸化物膜を形成してなる圧電薄膜を用いた素子である。
【００１５】
請求項６の発明は、基板上に下部電極層、圧電体層、上部電極層を形成した圧電薄膜を用いた素子において、上記圧電体層は、請求項３記載のアルカリニオブ酸化物膜からなることを特徴とする圧電薄膜を用いた素子である。
【００１６】
請求項７の発明は、上記基板はＭｇＯ基板、Ｓｉ基板、ガラス基板、ステンレス基板、Ｃｕ基板、Ａｌ基板のいずれかである請求項４〜６いずれかに記載の圧電薄膜を用いた素子である。
【００１７】
請求項８の発明は、上記下部電極層及び上部電極層はＰｔからなる請求項４〜７いずれかに記載の圧電薄膜を用いた素子である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、鉛フリーで圧電性に優れているという優れた効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明者らは、最近の圧電体に要求されている鉛フリーで、しかも圧電特性の優れた圧電薄膜を求めて鋭意研究した結果、アルカリニオブ酸化物膜の一例としてニオブ酸リチウムカリウムナトリウム薄膜を含む本発明の圧電薄膜を発明した。
【００２０】
背景技術で説明したように、現在、一般的な白金などの電極上にペロブスカイト構造のニオブ酸リチウムカリウムナトリウム薄膜を形成したものは得られていない。
【００２１】
本発明者らは、上記の問題点を解決するために、
（１）電極上にはリチウムを含まない層を形成し、その上部にリチウムを含む層を形成する方法
（２）電極上にはリチウムの組成比が少ない層を形成し、その上部にはリチウムの組成比が多い層を形成する方法
（３）リチウムの組成比が電極層側（基板側）から次第に増加する構造で形成する方法を用いることでペロブスカイト構造のニオブ酸リチウムカリウムナトリウム薄膜を得ることが可能になることを見出した。
【００２２】
以下、本発明の好適な第１の実施形態を添付図面にしたがって説明する。
【００２３】
図１は、本発明の好適な第１の実施形態を示す圧電薄膜を用いた素子（圧電薄膜素子）の断面図である。
【００２４】
図１に示すように、第１の実施形態に係る圧電薄膜１は、電極層上に形成するものであり、（Ｎａx Ｋy ）ＮｂＯ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ＜１，ｘ＋ｙ＝１）で表される第１アルカリニオブ酸化物膜（配向制御層）２と、その第１アルカリニオブ酸化物膜２上に形成され、（Ｎａx Ｋy Ｌｉz ）ＮｂＯ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ＜１，０＜ｚ＜１，ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）で表される第２アルカリニオブ酸化物膜３とからなる。
【００２５】
第１アルカリニオブ酸化物膜２としては、ニオブ酸カリウムナトリウム（例えば、Ｎａ0.5Ｋ0.5）ＮｂＯ3 ）膜を用いる。第２アルカリニオブ酸化物膜３としては、ニオブ酸リチウムカリウムナトリウム（例えば、（Ｎａ0.47Ｋ0.47Ｌｉ0.06）ＮｂＯ3 ）膜を用いる。
【００２６】
この圧電薄膜１は、上述した（１）の方法、すなわち、電極上にはリチウムを含まない層を形成し、その上部にリチウムを含む層を形成する方法で作製したものである。
【００２７】
また、この圧電薄膜１を用いた素子（圧電薄膜素子）１０は、基板１１上に下部電極層１２、圧電体層として圧電薄膜１、上部電極層１３を順次形成してなる。
【００２８】
基板１１としては、ＭｇＯ基板、Ｓｉ基板、ガラス基板、ステンレス基板、Ｃｕ基板、Ａｌ基板のいずれかを用いる。また、下部電極層１２および上部電極層１３としては、Ｐｔ（白金）、Ｌｕ（ルテニウム）、Ｉｒ（イリジウム）またはこれらの酸化物からなるものを用いる。本実施形態では、下部電極層１２および上部電極層１３として、一般的な電極材料であるＰｔからなるものを用いた。
【００２９】
第１アルカリニオブ酸化物膜２の作製方法としては、良質で高密度の結晶性薄膜が作製できるスパッタリング法、ＣＶＤ法、ＰＬＤ（Ｐｕｌｓｅｄ  Ｌａｓｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、塗布法等を用いることが望ましい。また、第１アルカリニオブ酸化物膜２に少量の添加物が混入していても、添加物がない場合と同様の効果が得られる。
【００３０】
第１の実施形態の作用を説明する。
【００３１】
Ｐｔ等の一般的な電極上に直接ニオブ酸リチウムカリウムナトリウム薄膜を形成しようとすると電極上の一部にニオブ酸リチウムが形成されてしまう。ニオブ酸リチウムは圧電性を有するペロブスカイト構造ではなく、圧電性を有さないイルミナイト構造であることから、その上部にはペロブスカイト構造の膜が形成されない。しかし、成膜を続けるとペロブスカイト構造を取ろうとするニオブ、カリウム、ナトリウム、酸素が反応種として飛来するので、これら物質は行き場を失い、アモルファス層等が形成されてしまう。
【００３２】
一方、電極上にリチウムを含まないニオブ酸カリウムナトリウムを形成すると、電極上に結晶核として形成されるニオブ酸カリウム、ニオブ酸ナトリウムは共にペロブスカイト構造であることから、容易にその上部にペロブスカイト構造の結晶が形成される。このことから、ニオブ酸カリウムナトリウムを電極上に形成することは容易である。
【００３３】
また、ニオブ酸カリウムナトリウムは、ペロブスカイト構造のニオブ酸リチウムカリウムナトリウムと格子定数等がほとんど同じであることから、ニオブ酸カリウムナトリウム上にはニオブ酸リチウムカリウムナトリウムは容易に形成されやすい。
【００３４】
圧電薄膜１は、これらの特性を利用して、下部電極１２上には、第１アルカリニオブ酸化物膜２の例としてニオブ酸カリウムナトリウム薄膜を配向制御層として形成し、その上部に第２アルカリニオブ酸化物膜３の例としてニオブ酸リチウムカリウムナトリウム薄膜を形成している。
【００３５】
圧電薄膜１では、リチウムを含有しない第１アルカリニオブ酸化物膜２がリチウムを含有する第２アルカリニオブ酸化物膜３を形成する際のバッファ層として機能するため、膜中に圧電性を有するペロブスカイト構造の薄膜を一様に形成することが可能となる。
【００３６】
このように、圧電薄膜１は、第１アルカリニオブ酸化物膜２の例としてニオブ酸カリウムナトリウム膜と、第２アルカリニオブ酸化物膜３の例としてニオブ酸リチウムカリウムナトリウム膜との２層構造とすることで、上記課題を解決でき、鉛フリーで圧電性に優れている。また、この圧電薄膜１を用いた圧電薄膜素子１０も、同様の理由により鉛フリーで圧電性に優れている。
【００３７】
次に、第２の実施形態を説明する。
【００３８】
図５に示すように、圧電薄膜５１は、電極層上に形成するものであり、（Ｎａx Ｋy Ｌｉz ）ＮｂＯ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ＜１，０＜ｚ＜１，ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）で表されるアルカリニオブ酸化物膜からなり、その膜中のｚの値が厚さ方向で異なっており、かつ電極層側の面から離れるにしたがって連続的に増加するものである。
【００３９】
この圧電薄膜５１は、上述した（３）の方法、すなわち、リチウムの組成比が電極層側から次第に増加する構造で形成する方法で作製したものである。
【００４０】
図５では、圧電薄膜５１として膜中のｚの値が電極層側の面から離れるにしたがって連続的に増加する例を示したが、第２の実施形態に係る圧電薄膜としては、複数層からなり、膜（各層）中のｚの値が電極層側の面から離れるにしたがって段階的に増加するものでもよい。
【００４１】
第２の実施形態に係る圧電薄膜において、膜中のｚの値が電極層側の面から離れるにしたがって段階的に増加するものは、上述した（２）の方法、すなわち、電極上にはリチウムの組成比が少ない層を形成し、その上部にはリチウムの組成比が多い層を形成する方法で作製したものである。
【００４２】
つまり、第２の実施形態に係る圧電薄膜は、電極上にはリチウムを含まない（もしくはリチウムをわずかに含んでもよい）ニオブ酸カリウムナトリウム膜を形成し、その上部には次第にリチウムの濃度を上げてゆくニオブ酸リチウムカリウムナトリウム膜を形成する構造としている。
【００４３】
これにより、圧電薄膜５１は、単に２層構造とする場合に比べれば、各膜間の格子定数の違いを緩和することができるため、さらによい結晶性のニオブ酸リチウムカリウムナトリウム膜である。
【００４４】
また、第２の実施形態に係る圧電薄膜素子５０は、図１の圧電薄膜素子１０において、圧電薄膜１に代えて圧電薄膜５１を用いたものである。
【００４５】
さらに、図６に示す、第３の実施形態に係る圧電薄膜６１のように、第１アルカリニオブ酸化物膜２と第２アルカリニオブ酸化物膜３間に、第２アルカリニオブ酸化物膜３よりもリチウム組成を減らした（Ｎａx Ｋy Ｌｉz ）ＮｂＯ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ＜１，０＜ｚ＜１，ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）で表される第３アルカリニオブ酸化物（例えば、Ｎａ0.48Ｋ0.48Ｌｉ0.04）ＮｂＯ3 ）膜（第２配向制御層）６２を形成してもよい。
【００４６】
この圧電薄膜６１は、上述した（２）の方法、すなわち、電極上にはリチウムの組成比が少ない層を形成し、その上部にはリチウムの組成比が多い層を形成する方法で作製したものである。
【００４７】
圧電薄膜６１によっても、図５の圧電薄膜５１と同じ作用効果が得られる。また、第３の実施形態に係る圧電薄膜素子６０は、図１の圧電薄膜素子１０において、圧電薄膜１に代えて圧電薄膜６１を用いたものである。
【００４８】
上記実施形態において、ニオブ酸リチウムカリウムナトリウム（ＮａxＫyＬｉz）ＮｂＯ3 は４＜ｘ，ｙ＜６，ｚ＜１０の範囲とすると圧電定数ｄ31が大きくなり、特に有効である。
【００４９】
上記実施形態に係る圧電薄膜素子は、インクジェットプリンタ、スキャナー、ジャイロ、超音波発生装置の電気機械エネルギー変換用部品として、また超音波センサ、圧力センサ、速度センサ、加速度センサ、表面波フィルタとして使用できる。
【００５０】
また、上記実施形態に係る圧電薄膜や圧電薄膜素子は、圧電応用を対象にして説明しているが、その用途は圧電応用に限定されるものではなく、例えば強誘電体部品など、様々な用途への応用が考えられる。
【実施例】
【００５１】
（実施例１）
以下に本発明を用いて膜厚２μｍのニオブ酸リチウムカリウムナトリウム膜である第２アルカリニオブ酸化物膜３（実施例１においては（Ｎａ0.47Ｋ0.47Ｌｉ0.06）ＮｂＯ3 ）を含む圧電薄膜素子１０を形成した例を説明する。
【００５２】
基板１１にはＭｇＯ基板（（００１）、２０ｍｍ×２０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍ）を用いた。ＭｇＯ基板１１上にＲＦマグネトロンスパッタリング法で、Ｐｔ（（００１）面配向、膜厚０．２μｍ）下部電極層１２を形成し、その上部にはニオブ酸カリウムナトリウム膜（配向制御層）である第１アルカリニオブ酸化物膜２（実施例１では（Ｎａ0.5Ｋ0.5）ＮｂＯ3 、膜厚１６０ｎｍ）を形成した。この上部にニオブ酸リチウムカリウムナトリウム膜である第２アルカリニオブ酸化物膜３（実施例１では（Ｎａ0.47Ｋ0.47Ｌｉ0.06）ＮｂＯ3 ）を形成し、その上部に上部電極層１３を形成して図１の圧電薄膜素子１０を作製した。
【００５３】
各層の厚さは、基板１１が０．５ｍｍ、下部電極層１２が０．２μｍ、第１アルカリニオブ酸化物膜２が１６０ｎｍ、第２アルカリニオブ酸化物膜３が２μｍ、上部電極１３が０．２μｍである。
【００５４】
（比較例）
実施例１との比較のため、ニオブ酸カリウムナトリウム膜を形成することなく、従来の技術でニオブ酸リチウムカリウムナトリウム膜を形成して実施例１と同様のサンプルを作製した。
【００５５】
これら実施例１、比較例の２つのサンプルについて、その上部にＰｔ上部電極１３を形成した。Ｐｔ下部電極１２の形成条件は、基板温度７００℃、放電パワー２００Ｗ、導入ガスＡｒ雰囲気、圧力２．５Ｐａ、成膜時間１０分、第１および第２アルカリニオブ酸化物膜２，３の形成条件は、基板温度６００℃、放電パワー７５Ｗ、導入ガスＡｒ雰囲気、圧力０．４Ｐａ、成膜時間３時間３０分、Ｐｔ上部電極１３の形成条件は、基板温度７００℃、放電パワー２００Ｗ、導入ガスＡｒ雰囲気、圧力２．５Ｐａ、成膜時間１分で行った。
【００５６】
作製した実施例１、比較例のニオブ酸リチウムカリウムナトリウム薄膜の結晶構造を知るために、Ｘ線回折測定（ω−２θスキャン）を行った。実施例１の圧電薄膜１のＸ線回折パターンを図２に、比較例の圧電薄膜のＸ線回折パターンを図３に示す。
【００５７】
図２に示すように、実施例１のニオブ酸リチウムカリウムナトリウム薄膜では、ＭｇＯ基板の回折ピークとＰｔの回折ピークを除けば、ペロブスカイト構造の（００１）面、（００２）面回折ピークが顕著に確認でき、ペロブスカイト構造の結晶薄膜が形成できていることがわかる。
【００５８】
これに対し、図３に示すように、比較例のニオブ酸リチウムカリウムナトリウム薄膜では、結晶面の回折ピークは確認できるが、回折ピークそのものの値が非常に小さい。
【００５９】
次に、実施例１の圧電薄膜素子１０と比較例の圧電薄膜素子の圧電特性を比較した。まず、これらの圧電薄膜素子から長さ２０ｍｍ、幅３ｍｍの短冊形を切り出し、長手方向の端をクランプで固定することで簡易的なユニモルフカンチレバーを形成した。この状態で両電極間のニオブ酸リチウムカリウムナトリウム薄膜に電圧を印加することで、薄膜を伸縮させてレバー先端を動作させた。その先端変位量をレーザドップラ変位計で測定した。印加電圧（Ｖ）と圧電変位量（先端最大変位量）（ｎｍ）の関係（実施例１を●、比較例を■で示す）を図４に示す。
【００６０】
実施例１の圧電薄膜素子１０はカンチレバー先端が大きく変位しており、圧電動作をしていることがわかる。これに対し、比較例の圧電薄膜素子はカンチレバー先端が変位せず、実際にはほとんど圧電動作をしない。
【００６１】
また、印加電圧と圧電変位量の関係から、両サンプルの圧電定数ｄ31を測定したところ、実施例１の圧電薄膜素子は−３５ｐｍ／Ｖであった。
【００６２】
これらのことから、本発明を用いることで、従来技術よりも圧電特性の優れたニオブ酸リチウムカリウムナトリウム薄膜を作製できることが確認できた。
【００６３】
（実施例２）
実施例１では、配向制御層にはニオブ酸カリウムナトリウム（（Ｎａ0.5Ｋ0.5）ＮｂＯ3 ）薄膜を用い、その上部に所望の組成比のニオブ酸リチウムカリウムナトリウム（（Ｎａ0.47Ｋ0.47Ｌｉ0.06）ＮｂＯ3 ）薄膜を形成した。
【００６４】
実施例２では、これら２つの層の間に、第２アルカリニオブ酸化物膜３よりもリチウム組成を減らした第３アルカリニオブ酸化物膜６２（第２の配向制御層）（（Ｎａ0.48Ｋ0.48Ｌｉ0.04）ＮｂＯ3 ）を形成して圧電薄膜６１を作製し、これを用いて圧電薄膜素子６０を作製した。これにより、より結晶性のよいニオブ酸リチウムカリウムナトリウム薄膜を形成することが可能になった。
【００６５】
このようにして作製したサンプルについても、実施例１と同様に簡易的なユニモルフカンチレバーを作製したところ、ｄ31は−４１ｐｍ／Ｖと従来技術よりも圧電特性の優れたニオブ酸リチウムカリウムナトリウム薄膜を作製できることがわかった。
【００６６】
また、基板１１として、ＭｇＯ基板以外にはＳｉ基板、ガラス基板、ステンレス基板、Ｃｕ基板、Ａｌ基板を用いて同様の検討を行ったところ、実施例１，２と同様の作用効果が得られた。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の好適な第１の実施形態を示すニオブ酸リチウムカリウムナトリウム薄膜を含む圧電薄膜を用いた素子の断面図である。
【図２】実施例１において作製したニオブ酸カリウムナトリウム配向制御層ありの膜のＸＲＤスペクトルである。
【図３】比較例において作製したニオブ酸カリウムナトリウム配向制御層なしの膜のＸＲＤスペクトルである。
【図４】実施例および比較例において作製した簡易的なユニモルフカンチレバーの印加電圧と先端最大変位の関係を示すグラフである。
【図５】本発明の第２の実施形態を示す圧電薄膜を用いた素子の断面図である。
【図６】本発明の第３の実施形態を示す圧電薄膜を用いた素子の断面図である。
【符号の説明】
【００６８】
１  圧電薄膜
２  第１アルカリニオブ酸化物膜（ニオブ酸カリウムナトリウム膜）
３  第２アルカリニオブ酸化物膜（ニオブ酸リチウムカリウムナトリウム膜）
１０  圧電薄膜を用いた素子（圧電薄膜素子）
１１  基板
１２  下部電極層
１３  上部電極層
【図１】
2007317853.tif 000003
【図２】
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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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