(57)【要約】      （修正有）【課題】基板上に形成した強磁性膜の特性を向上させ、膜構造体が受ける力であって、逆圧電効果による力以外の力を増加させることができる膜構造体を提供する。【解決手段】膜構造体１０は、単結晶基板１１と、前記単結晶基板上に配向して形成された第１の強磁性膜１３と、を有し、前記単結晶基板と前記第１の強磁性膜との間に配置され、前記単結晶基板上に配向して形成された第１の膜１２を有する。さらに、膜構造体は、前記第１の強磁性膜上に形成された圧電膜１４を有し、前記圧電膜上に形成された第２の強磁性膜または導電膜１５を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
単結晶基板と、
前記単結晶基板上に配向して形成された第１の強磁性膜と、
を有する膜構造体。
【請求項２】
請求項１において、
前記単結晶基板と前記第１の強磁性膜との間に配置され、前記単結晶基板上に配向して形成された第１の膜を有する膜構造体。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記第１の強磁性膜上に形成された圧電膜を有する膜構造体。
【請求項４】
第１の強磁性膜と、
前記第１の強磁性膜上に形成された圧電膜と、
を有する膜構造体。
【請求項５】
請求項３または４において、
前記圧電膜上に形成された第２の強磁性膜または第２の導電膜を有する膜構造体。
【請求項６】
請求項１において、
前記単結晶基板と前記第１の強磁性膜との間に配置された圧電膜を有する膜構造体。
【請求項７】
圧電膜と、
前記圧電膜上に形成された第１の強磁性膜と、
を有する膜構造体。
【請求項８】
請求項６において、
前記単結晶基板上に配向して形成された第１の膜と、
前記第１の膜上に形成された第１の導電膜と、
を有し、
前記第１の膜及び前記第１の導電膜は、前記単結晶基板と前記圧電膜との間に配置されている膜構造体。
【請求項９】
請求項２または８において、
前記単結晶基板はシリコン基板であり、
前記第１の膜はシリコンより酸化しやすい金属酸化膜である膜構造体。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか一項において、
前記第１の強磁性膜は金属膜である膜構造体。
【請求項１１】
請求項９において、
前記シリコン基板は、（１００）面よりなる主面を有し、
前記第１の膜は、立方晶の結晶構造を有し、かつ、（１００）配向した酸化ジルコニウムを含む膜構造体。
【請求項１２】
請求項３乃至５のいずれか一項において、
前記第１の強磁性膜と前記圧電膜との間に形成された第１の導電膜を有する膜構造体。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれか一項において、
前記第１の強磁性膜は、立方晶の結晶構造を有し、かつ、（１００）配向したニッケルを含む膜構造体。
【請求項１４】
請求項１乃至１２のいずれか一項において、
前記第１の強磁性膜は、正方晶の結晶構造を有し、かつ、（００１）配向したＲ２Ｆｅ１４Ｂ（Ｒは希土類元素から選ばれる少なくとも１種類の元素）を含む膜構造体。
【請求項１５】
請求項１乃至１２のいずれか一項において、
前記第１の強磁性膜は、六方晶の結晶構造を有し、かつ、（１１−２０）配向したＲＣｏ５（Ｒは希土類元素から選ばれる少なくとも１種類の元素）を含む膜構造体。
【請求項１６】
請求項１乃至１２のいずれか一項において、
前記第１の強磁性膜は、鉄とニッケルとコバルトとアルミニウムとの合金を含む膜構造体。
【請求項１７】
請求項１乃至１２のいずれか一項において、
前記第１の強磁性膜は、鉄と白金との合金を含む膜構造体。
【請求項１８】
請求項３乃至８、１２のいずれか一項において、
前記圧電膜は、正方晶の結晶構造を有し、かつ、（００１）配向したチタン酸ジルコン酸鉛を含む膜構造体。
【請求項１９】
請求項３乃至８、１２のいずれか一項において、
前記圧電膜は、菱面体晶の結晶構造を有し、かつ、（１００）配向したチタン酸ジルコン酸鉛を含む膜構造体。
【請求項２０】
請求項８または１２において、
前記第１の導電膜は、立方晶の結晶構造を有し、かつ、（１００）配向した白金を含む膜構造体。
【請求項２１】
請求項８または１２において、
前記第１の導電膜は、立方晶の結晶構造を有し、かつ、（１００）配向したルテニウム酸ストロンチウムを含む膜構造体。
【請求項２２】
請求項３乃至８、１２、１８乃至２１のいずれか一項に記載の膜構造体と、
前記単結晶基板を挟んで前記圧電膜と反対側に、前記膜構造体から離れて配置された強磁性体と、
前記膜構造体の第１端部と前記強磁性体の第２端部とに接続され、前記第１端部と前記第２端部との間隔を保持する保持部と、
を備えたアクチュエータ。
【請求項２３】
請求項３乃至８、１２、１８乃至２１のいずれか一項に記載の膜構造体を備えた回転子または固定子を有するモータ。
【請求項２４】
回転子と固定子を有するモータであり、
前記回転子は、リング状のロータと、前記ロータの内側の円周上に配置された第１のＮ極永久磁石、第１のＳ極永久磁石、第２のＮ極永久磁石及び第２のＳ極永久磁石を有し、
前記固定子は、リング状のステータと、前記ステータ上に沿って配置された請求項５または８に記載の膜構造体を備えた複数の圧電素子を有するモータ。
【請求項２５】
単結晶基板上に第１の膜をエピタキシャル成長させ、
前記第１の膜上に第１の強磁性膜をエピタキシャル成長させる膜構造体の製造方法。
【請求項２６】
請求項２５において、
前記第１の強磁性膜上に圧電膜をエピタキシャル成長させる膜構造体の製造方法。
【請求項２７】
請求項２６において、
前記圧電膜上に第２の強磁性膜をエピタキシャル成長させる膜構造体の製造方法。
【請求項２８】
単結晶基板上に第１の膜をエピタキシャル成長させ、
前記第１の膜上に第１の導電膜をエピタキシャル成長させ、
前記第１の導電膜上に圧電膜をエピタキシャル成長させ、
前記圧電膜上に強磁性膜をエピタキシャル成長させる膜構造体の製造方法。
【請求項２９】
請求項２５乃至２８のいずれか一項において、
前記単結晶基板はシリコン基板であり、
前記第１の膜はシリコンより酸化しやすい金属酸化膜である膜構造体の製造方法。
【請求項３０】
請求項２９において、
前記シリコン基板は、（１００）面よりなる主面を有し、
前記第１の膜は、前記主面上にエピタキシャル成長しており、
前記第１の膜は、立方晶の結晶構造を有し、かつ、（１００）配向した酸化ジルコニウムを含む膜構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、膜構造体、アクチュエータ、モータ及び膜構造体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板と、基板上に形成された圧電膜を有する膜構造体として、シリコン（Ｓｉ）基板上に、配向膜および導電膜を介してエピタキシャル成長したチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、すなわちＰｂＺｒｘＴｉ１−ｘＯ３（０＜ｘ＜１）を含む圧電膜を有する膜構造体が知られている。
【０００３】
特開２０１４−１６９４６６号公報（特許文献１）には、配向膜基板において、（１００）の結晶面を有するＳｉ基板と、Ｓｉ基板上にエピタキシャル成長により形成された（１００）の配向膜と、配向膜上にエピタキシャル成長により形成された導電膜と、導電膜上に形成されたＰＺＴ膜と、を有する技術が開示されている。
【０００４】
また、特開２０１４−１７０７８４号公報（特許文献２）には、配向膜基板において、（１００）の結晶面を有するＳｉ基板と、Ｓｉ基板上にエピタキシャル成長により形成された（１００）の配向膜と、配向膜上にエピタキシャル成長により形成された導電膜と、導電膜上に形成されたＰＺＴ膜と、を有する技術が開示されている。
【０００５】
このような圧電膜を有する膜構造体を例えばアクチュエータに適用する場合、アクチュエータの変位量および変位速度をさらに増加させるために、膜構造体が受ける力であって、逆圧電効果による力以外の力を増加させることが望ましい。また、圧電膜の圧電定数を増加させることが望ましい。あるいは、圧電膜を有する膜構造体を、逆圧電効果による力以外の力を用いた動力装置に適用する場合、膜構造体が受ける力であって、逆圧電効果による力以外の力を増加させ、かつ、当該逆圧電効果による力以外の力を、圧電効果により検出するため、圧電膜の圧電定数を増加させることが、望ましい。
【０００６】
また、基板上に強磁性の薄膜を形成する場合、その強磁性膜の特性を向上させることが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１４−１６９４６６号公報
【特許文献２】特開２０１４−１７０７８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の一態様は、基板上に形成した強磁性膜の特性を向上させることを課題とする。
また、本発明の一態様は、膜構造体が受ける力であって、逆圧電効果による力以外の力を増加させることができる膜構造体を提供することを課題とする。また、本発明の一態様は、前記膜構造体を用いたアクチュエータまたはモータを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以下に、本発明の種々の態様について説明する。
［１］単結晶基板と、
前記単結晶基板上に配向して形成された第１の強磁性膜と、
を有する膜構造体。
【００１０】
［２］上記［１］において、
前記単結晶基板と前記第１の強磁性膜との間に配置され、前記単結晶基板上に配向して形成された第１の膜を有する膜構造体。
【００１１】
［３］上記［１］または［２］において、
前記第１の強磁性膜上に形成された圧電膜を有する膜構造体。
［４］第１の強磁性膜と、
前記第１の強磁性膜上に形成された圧電膜と、
を有する膜構造体。
［５］上記［３］または［４］において、
前記圧電膜上に形成された第２の強磁性膜または第２の導電膜を有する膜構造体。
［６］上記［１］において、
前記単結晶基板と前記第１の強磁性膜との間に配置された圧電膜を有する膜構造体。
【００１２】
［７］圧電膜と、
前記圧電膜上に形成された第１の強磁性膜と、
を有する膜構造体。
［８］上記［６］において、
前記単結晶基板上に配向して形成された第１の膜と、
前記第１の膜上に形成された第１の導電膜と、
を有し、
前記第１の膜及び前記第１の導電膜は、前記単結晶基板と前記圧電膜との間に配置されている膜構造体。
【００１３】
［９］上記［２］または［８］において、
前記単結晶基板はシリコン基板であり、
前記第１の膜はシリコンより酸化しやすい金属酸化膜である膜構造体。
【００１４】
［１０］上記［１］乃至［９］のいずれか一項において、
前記第１の強磁性膜は金属膜である膜構造体。
【００１５】
［１１］上記［９］において、
前記シリコン基板は、（１００）面よりなる主面を有し、
前記第１の膜は、立方晶の結晶構造を有し、かつ、（１００）配向した酸化ジルコニウムを含む膜構造体。
【００１６】
［１２］上記［３］乃至［５］のいずれか一項において、
前記第１の強磁性膜と前記圧電膜との間に形成された第１の導電膜を有する膜構造体。
［１３］上記［１］乃至［１２］のいずれか一項において、
前記第１の強磁性膜は、立方晶の結晶構造を有し、かつ、（１００）配向したニッケルを含む膜構造体。
【００１７】
［１４］上記［１］乃至［１２］のいずれか一項において、
前記第１の強磁性膜は、正方晶の結晶構造を有し、かつ、（００１）配向したＲ２Ｆｅ１４Ｂ（Ｒは希土類元素から選ばれる少なくとも１種類の元素）を含む膜構造体。
【００１８】
［１５］上記［１］乃至［１２］のいずれか一項において、
前記第１の強磁性膜は、六方晶の結晶構造を有し、かつ、（１１−２０）配向したＲＣｏ５（Ｒは希土類元素から選ばれる少なくとも１種類の元素）を含む膜構造体。
【００１９】
［１６］上記［１］乃至［１２］のいずれか一項において、
前記第１の強磁性膜は、鉄とニッケルとコバルトとアルミニウムとの合金を含む膜構造体。
［１７］上記［１］乃至［１２］のいずれか一項において、
前記第１の強磁性膜は、鉄と白金との合金を含む膜構造体。
【００２０】
［１８］上記［３］乃至［８］、［１２］のいずれか一項において、
前記圧電膜は、正方晶の結晶構造を有し、かつ、（００１）配向したチタン酸ジルコン酸鉛を含む膜構造体。
【００２１】
［１９］上記［３］乃至［８］、［１２］のいずれか一項において、
前記圧電膜は、菱面体晶の結晶構造を有し、かつ、（１００）配向したチタン酸ジルコン酸鉛を含む膜構造体。
【００２２】
［２０］上記［８］または［１２］において、
前記第１の導電膜は、立方晶の結晶構造を有し、かつ、（１００）配向した白金を含む膜構造体。
【００２３】
［２１］上記［８］または［１２］において、
前記第１の導電膜は、立方晶の結晶構造を有し、かつ、（１００）配向したルテニウム酸ストロンチウムを含む膜構造体。
【００２４】
［２２］上記［３］乃至［８］、［１２］、１８乃至［２１］のいずれか一項に記載の膜構造体と、
前記単結晶基板を挟んで前記圧電膜と反対側に、前記膜構造体から離れて配置された強磁性体と、
前記膜構造体の第１端部と前記強磁性体の第２端部とに接続され、前記第１端部と前記第２端部との間隔を保持する保持部と、
を備えたアクチュエータ。
【００２５】
［２３］上記［３］乃至［８］、［１２］、１８乃至［２１］のいずれか一項に記載の膜構造体を備えた回転子または固定子を有するモータ。
【００２６】
［２４］回転子と固定子を有するモータであり、
前記回転子は、リング状のロータと、前記ロータの内側の円周上に配置された第１のＮ極永久磁石、第１のＳ極永久磁石、第２のＮ極永久磁石及び第２のＳ極永久磁石を有し、
前記固定子は、リング状のステータと、前記ステータ上に沿って配置された上記［５］または［８］に記載の膜構造体を備えた複数の圧電素子を有するモータ。
【００２７】
［２５］単結晶基板上に第１の膜をエピタキシャル成長させ、
前記第１の膜上に第１の強磁性膜をエピタキシャル成長させる膜構造体の製造方法。
［２６］上記［２５］において、
前記第１の強磁性膜上に圧電膜をエピタキシャル成長させる膜構造体の製造方法。
【００２８】
［２７］上記［２６］において、
前記圧電膜上に第２の強磁性膜をエピタキシャル成長させる膜構造体の製造方法。
【００２９】
［２８］単結晶基板上に第１の膜をエピタキシャル成長させ、
前記第１の膜上に第１の導電膜をエピタキシャル成長させ、
前記第１の導電膜上に圧電膜をエピタキシャル成長させ、
前記圧電膜上に強磁性膜をエピタキシャル成長させる膜構造体の製造方法。
【００３０】
［２９］上記［２５］乃至［２８］のいずれか一項において、
前記単結晶基板はシリコン基板であり、
前記第１の膜はシリコンより酸化しやすい金属酸化膜である膜構造体の製造方法。
【００３１】
［３０］上記［２９］において、
前記シリコン基板は、（１００）面よりなる主面を有し、
前記第１の膜は、前記主面上にエピタキシャル成長しており、
前記第１の膜は、立方晶の結晶構造を有し、かつ、（１００）配向した酸化ジルコニウムを含む膜構造体の製造方法。
【００３２】
なお、上記の本発明の種々の態様において、特定のＢ（以下「Ｂ」という）の上（または下）に特定のＣ（以下「Ｃ」という）を形成する（Ｃが形成される）というとき、Ｂの上（または下）に直接Ｃを形成する（Ｃが形成される）場合に限定されず、Ｂの上（または下）に本発明の一態様の作用効果を阻害しない範囲で、他のものを介してＣを形成する（Ｃが形成される）場合も含むものとする。
また、上記の本発明の種々の態様において、上下の方向が逆の態様も含むものとする。別言すれば、膜構造体の向きを上下逆転させた態様を排除する意味ではない。
【発明の効果】
【００３３】
本発明の一態様を適用することで、基板上に形成した強磁性膜の特性を向上させることができる。
また、本発明の一態様を適用することで、膜構造体が受ける力であって、逆圧電効果による力以外の力を増加させることができる膜構造体を提供することができる。また、本発明の一態様を適用することで、前記膜構造体を用いたアクチュエータまたはモータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】第１の実施形態の膜構造体の断面図である。
【図２】膜構造体に含まれる各層の膜がエピタキシャル成長した状態を説明する図である。
【図３】第１の実施形態の膜構造体に含まれる圧電膜の分極の電圧依存性を示すグラフである。
【図４】第１の実施形態の膜構造体を備えたアクチュエータの一例を示す断面図である。
【図５】第１の実施形態の膜構造体を備えたアクチュエータの一例の動作を示す断面図である。
【図６】第１の実施形態の膜構造体を備えたアクチュエータの一例の動作を示す断面図である。
【図７】第１の実施形態の膜構造体を備えたアクチュエータの他の例を示す断面図である。
【図８】第１の実施形態の膜構造体を備えたアクチュエータの他の例を示す断面図である。
【図９】第１の実施形態の膜構造体を備えたアクチュエータの別の例の動作を示す断面図である。
【図１０】第１の実施形態の膜構造体を備えたモータを示す断面図である。
【図１１】第１の実施形態の膜構造体を有するモータを備えたｄ自動車を示す図である。
【図１２】本発明の一態様に係る圧電体素子を模式的に示す断面図である。
【図１３】本発明の一態様に係る圧電体素子を模式的に示す断面図である。
【図１４】（Ａ）〜（Ｃ）は圧電ステッピングモータと永久磁石モータを備えた圧電磁石モータを説明する平面図である。
【図１５】図１４（Ｂ）に示す固定子の一部を拡大した平面図である。
【図１６】図１５に示す１６−１６線に沿った断面図である。
【図１７】図１４（Ｃ）に示す圧電磁石モータの一部を示す模式図である。
【図１８】図１４（Ｃ）に示す圧電磁石モータにおける圧電ステッピングモータを動作させる方法を示す模式図である。
【図１９】第１の実施形態の膜構造体の製造工程中の断面図である。
【図２０】第１の実施形態の膜構造体の製造工程中の断面図である。
【図２１】第１の実施形態の膜構造体の製造工程中の断面図である。
【図２２】第１の実施形態の膜構造体の製造工程中の断面図である。
【図２３】第１の実施形態の変形例の膜構造体の断面図である。
【図２４】第１の実施形態の変形例の膜構造体の製造工程中の断面図である。
【図２５】第１の実施形態の変形例の膜構造体の製造工程中の断面図である。
【図２６】第２の実施形態の膜構造体の断面図である。
【図２７】第２の実施形態の膜構造体の製造工程中の断面図である。
【図２８】第２の実施形態の膜構造体の製造工程中の断面図である。
【図２９】実施例１のサンプルのＸＲＤパターンである。
【図３０】実施例２のサンプルのＸＲＤパターンである。
【図３１】実施例２のサンプルのＸＲＤパターンである。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下では、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
【００３６】
（第１の実施形態）
＜膜構造体＞
初めに、本発明の一実施形態である第１の実施形態の膜構造体について説明する。図１は、第１の実施形態の膜構造体の断面図である。
【００３７】
図１に示すように、本第１の実施形態の膜構造体１０は、基板１１と、所定の面に配向した配向膜（第１の膜ともいう）１２と、強磁性膜１３（第１の強磁性膜ともいう）と、を有する。基板１１は、単結晶基板を用いるとよく、単結晶基板にはシリコン（Ｓｉ）基板を含む。配向膜１２は、基板１１上にエピタキシャル成長し、基板１１上に配向して形成されている。配向膜１２は、基板１１より酸化しやすい金属酸化膜であるとよく、基板１１がシリコン基板である場合はシリコンより酸化しやすい膜（例えばジルコニウムおよび酸素を含有する膜、ＺｒＯ２膜、ＣｅＯ２膜、ＨｆＯ２膜等）であるとよい。強磁性膜１３は永久磁石膜であってもよい。強磁性膜１３は、配向膜１２上にエピタキシャル成長している。また、強磁性膜１３は配向膜１２上に配向して形成されている。強磁性膜１３は金属膜であるとよい。
【００３８】
なお、本実施形態では、基板１１と、配向膜１２と、強磁性膜１３を有する膜構造を膜構造体１０として説明しているが、基板１１と、基板１１上に配向して形成された強磁性膜１３を有する膜構造を膜構造体としてもよい。
【００３９】
本実施形態によれば、強磁性膜１３が配向して形成されているため、強磁性膜１３の特性を、配向していない強磁性膜に比べて向上させることができる。また、強磁性膜１３が配向すると分極しやすくなるという利点がある。
【００４０】
ここで、基板１１の主面としての上面１１ａ内で互いに直交する２つの方向を、Ｘ軸方向およびＹ軸方向とし、上面１１ａに垂直な方向をＺ軸方向としたとき、ある膜がエピタキシャル成長しているとは、その膜が、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向のいずれの方向にも配向していることが好ましい。
【００４１】
好適には、基板１１は、シリコン単結晶よりなり、（１００）面よりなる主面としての上面１１ａを有する。配向膜１２は、基板１１の（１００）面よりなる上面１１ａ上に、エピタキシャル成長しているとよい。配向膜１２は、立方晶の結晶構造を有し、かつ、（１００）配向した酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）を含むとよい。例えば、シリコン単結晶よりなる基板１１の、（１００）面よりなる上面１１ａ上に、（１００）配向したＺｒＯ２膜よりなる配向膜１２が、形成されている。
【００４２】
ここで、配向膜１２が（１００）配向している、とは、立方晶の結晶構造を有する配向膜１２の（１００）面が、シリコン単結晶よりなる基板１１の、（１００）面よりなる主面としての上面１１ａに沿っていることが好ましく、好適には、シリコン単結晶よりなる基板１１の、（１００）面よりなる上面１１ａに平行であるとよい。また、配向膜１２の（１００）面が基板１１の（１００）面よりなる上面１１ａに平行であるとは、配向膜１２の（１００）面が基板１１の上面１１ａに完全に平行な場合のみならず、基板１１の上面１１ａに完全に平行な面と配向膜１２の（１００）面とのなす角度が２０°以下であるような場合を含む。
【００４３】
あるいは、配向膜１２として、単層膜よりなる配向膜１２に代え、積層膜よりなる配向膜１２が、基板１１上に形成されていてもよい。
【００４４】
強磁性膜１３として永久磁石膜を用いる場合、希土類元素を含有する永久磁石膜、すなわち希土類磁石よりなる永久磁石膜を用いることができる。あるいは、永久磁石膜として、希土類磁石以外の永久磁石膜を用いることができる。
【００４５】
好適には、希土類磁石よりなる永久磁石膜１３として、Ｒを希土類元素から選ばれる少なくとも１種類の元素とするとき、Ｒ２Ｆｅ１４ＢなどのＲ−Ｆｅ−Ｂ系希土類磁石、ＲＣｏ５およびＲ２（Ｃｏ，Ｆｅ，Ｃｕ，Ｚｒ）１７などのＲ−Ｃｏ系希土類磁石、ならびに、Ｒ２Ｆｅ１７Ｎ３およびＲＦｅ７ＮｘなどのＲ−Ｆｅ−Ｎ系希土類磁石、からなる群から選択された一種以上の希土類磁石を含む永久磁石膜を用いることができる。これにより、永久磁石膜１３の表面に垂直な残留磁化を、希土類磁石以外の永久磁石膜を用いる場合に比べ、大きくすることができる。
【００４６】
永久磁石膜１３がＲ２Ｆｅ１４Ｂを含むとき、永久磁石膜１３は、好適には、正方晶の結晶構造を有し、かつ、（００１）配向している。正方晶の結晶構造を有するＲ２Ｆｅ１４Ｂでは、［００１］方向に沿った残留磁化が容易に得られるため、（００１）配向したＲ２Ｆｅ１４Ｂは、永久磁石膜１３の表面に垂直な磁化を有する垂直磁化膜になりやすい。そのため、永久磁石膜１３の残留磁化を、さらに大きくすることができる。また、Ｒ２Ｆｅ１４Ｂとして、Ｎｄ２Ｆｅ１４Ｂを用いる場合、永久磁石膜１３の表面に垂直な残留磁化を、さらに大きくすることができる。
【００４７】
なお、正方晶の結晶構造を有するＲ２Ｆｅ１４Ｂが（００１）配向しているとは、正方晶のミラー指数表示で、Ｒ２Ｆｅ１４Ｂの（００１）面が、基板１１の主面としての上面１１ａに平行になるように、配向していることを意味する。
【００４８】
永久磁石膜１３がＲＣｏ５を含むとき、永久磁石膜１３は、好適には、六方晶の結晶構造を有し、かつ、（１１−２０）配向している。六方晶の結晶構造を有するＲＣｏ５では、［０００１］方向に沿った残留磁化が容易に得られるため、（１１−２０）配向したＲＣｏ５は、永久磁石膜１３の表面に平行な磁化を有する垂直磁化膜になりやすいが、このとき、永久磁石膜１３の表面に垂直な磁化も、ある程度揃って大きくなる。そのため、永久磁石膜１３の表面に垂直な残留磁化を、さらに大きくすることができる。
【００４９】
また、ＲＣｏ５として、ＳｍＣｏ５を用いる場合、永久磁石膜１３の表面に垂直な残留磁化を、さらに大きくすることができ、かつ、耐熱性および耐食性を向上させることができる。また、ＲＣｏ５として、ＰｒＣｏ５を用いる場合、永久磁石膜１３の表面に垂直な残留磁化を、さらに大きくすることができ、かつ、機械的強度を向上させることができる。
【００５０】
なお、六方晶の結晶構造を有するＲＣｏ５が（１１−２０）配向しているとは、六方晶のミラー指数表示で、ＲＣｏ５の（１１−２０）面が、基板１１の主面としての上面１１ａに平行になるように、配向していることを意味する。
【００５１】
永久磁石膜１３がＲ２（Ｃｏ，Ｆｅ，Ｃｕ，Ｚｒ）１７を含むとき、永久磁石膜１３は、好適には、六方晶の結晶構造を有し、かつ、（１１−２０）配向している。六方晶の結晶構造を有するＲ２（Ｃｏ，Ｆｅ，Ｃｕ，Ｚｒ）１７では、［０００１］方向に沿った残留磁化が容易に得られるため、（１１−２０）配向したＲ２（Ｃｏ，Ｆｅ，Ｃｕ，Ｚｒ）１７は、永久磁石膜１３の表面に垂直な磁化を有する垂直磁化膜になりやすいが、このとき、永久磁石膜１３の表面に垂直な磁化も、ある程度揃って大きくなる。そのため、永久磁石膜１３の残留磁化を、さらに大きくすることができる。
【００５２】
また、Ｒ２（Ｃｏ，Ｆｅ，Ｃｕ，Ｚｒ）１７として、Ｓｍ２Ｃｏ１７を用いる場合、永久磁石膜１３の表面に垂直な残留磁化を、さらに大きくすることができ、かつ、耐熱性および耐食性を向上させることができる。
【００５３】
なお、六方晶の結晶構造を有するＲ２（Ｃｏ，Ｆｅ，Ｃｕ，Ｚｒ）１７が（１１−２０）配向するとは、六方晶のミラー指数表示で、Ｒ２（Ｃｏ，Ｆｅ，Ｃｕ，Ｚｒ）１７の（１１−２０）面が、基板１１の主面に平行になるように、配向していることを意味する。
【００５４】
一方、希土類磁石以外の永久磁石膜として、ニッケル（Ｎｉ）磁石、Ａｌ−Ｎｉ−Ｃｏ合金などのＡｌ−Ｎｉ−Ｃｏ系磁石、Ｆｅ３Ｐｔ、ＦｅＰｔおよびＦｅＰｔ３などのＦｅ−Ｐｔ系磁石、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｃｏ系磁石、Ｓｒフェライト磁石、ならびに、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｂ系磁石、からなる群から選択された一種以上よりなる永久磁石膜を用いることができる。
【００５５】
永久磁石膜１３がニッケル（Ｎｉ）を含むとき、永久磁石膜１３は、好適には、立方晶の結晶構造を有し、かつ、（１００）配向している。立方晶の結晶構造を有するＮｉでは、［１００］方向に沿った残留磁化が得られるため、永久磁石膜１３の残留磁化を、さらに大きくすることができる。
【００５６】
なお、立方晶の結晶構造を有するＮｉが（１００）配向しているとは、立方晶のミラー指数表示で、Ｎｉの（１００）面（｛００１｝面）が、基板１１の主面としての上面１１ａに平行になるように、配向していることを意味する。
【００５７】
永久磁石膜１３がＡｌ−Ｎｉ−Ｃｏ合金を含むとき、、すなわち、鉄とニッケルとコバルトとアルミニウムとの合金を含むとき、永久磁石膜１３は、好適には、立方晶の結晶構造を有し、かつ、（１００）配向している。立方晶の結晶構造を有するＡｌ−Ｎｉ−Ｃｏ合金では、［１００］方向に沿った残留磁化が得られるため、永久磁石膜１３の残留磁化を、さらに大きくすることができる。
【００５８】
永久磁石膜１３がＦｅ３Ｐｔ、ＦｅＰｔまたはＦｅＰｔ３を含むとき、すなわち、鉄と白金との合金を含むとき、永久磁石膜１３は、好適には、立方晶の結晶構造を有し、かつ、（１００）配向している。立方晶の結晶構造を有するＦｅ３Ｐｔ、ＦｅＰｔまたはＦｅＰｔ３では、［１００］方向に沿った残留磁化が得られるため、永久磁石膜１３の残留磁化を、さらに大きくすることができる。
【００５９】
強磁性膜１３上にはエピタキシャル成長した圧電膜１４が形成されている。なお、本実施形態では、基板１１と、配向膜１２と、強磁性膜１３を有する膜構造を膜構造体１０として説明しているが、基板１１と、配向膜１２と、強磁性膜１３と、圧電体膜１４を有する膜構造を膜構造体としてもよい。
【００６０】
圧電膜１４として、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、すなわちＰｂＺｒｘＴｉ１−ｘＯ３（０＜ｘ＜１）を含む圧電膜１４を用いることができる。これにより、圧電膜１４の圧電定数を、圧電膜１４がチタン酸ジルコン酸鉛を含まない場合に比べ、大きくすることができる。
【００６１】
圧電膜１４がＰＺＴを含む場合、好適には、圧電膜１４は、正方晶の結晶構造を有し、かつ、（００１）配向している。正方晶の結晶構造を有するＰＺＴでは、［００１］方向に沿った電界が印加される場合に、大きな圧電定数ｄ３３およびｄ３１が得られる。そのため、圧電膜１４の圧電定数を、さらに大きくすることができる。
【００６２】
圧電膜１４がＰＺＴを含む場合、好適には、圧電膜１４は、菱面体晶の結晶構造を有し、かつ、（１００）配向している。菱面体晶の結晶構造を有するＰＺＴでは、［１００］方向に沿った電界が印加される場合に、大きな圧電定数ｄ３３およびｄ３１が得られる。そのため、圧電膜１４の残留磁化を、さらに大きくすることができる。
【００６３】
また、本第１の実施形態の膜構造体１０は、圧電膜１４上に形成された導電膜１５（第２の導電膜ともいう）を有してもよい。このような場合、強磁性膜１３を下部電極とし、導電膜１５を上部電極として、強磁性膜１３と導電膜１５との間に電圧を印加することにより、圧電膜１４を歪ませることができる。あるいは、強磁性膜１３と導電膜１５との間の電圧を測定することにより、圧電膜１４の歪み量を検出することができる。
【００６４】
なお、本実施形態では、強磁性膜１３を下部電極とし、導電膜１５を上部電極としているが、下部電極を導電膜によって形成し、上部電極を強磁性膜によって形成してもよい。別言すれば、本実施形態では、基板１１上に配向膜１２、強磁性膜（下部電極）１３、圧電膜１４、導電膜（上部電極）１５の順に形成しているが、基板１１上に配向膜１２、導電膜（下部電極）、圧電膜、強磁性膜（上部電極）の順に形成してもよい。配向膜１２、導電膜（下部電極）、圧電膜及び強磁性膜（上部電極）それぞれはエピタキシャル成長して形成されているとよい。
【００６５】
また、本実施形態では、強磁性膜１３を下部電極とし、導電膜１５を上部電極としているが、下部電極と上部電極をともに強磁性膜によって形成してもよい。別言すれば、本実施形態では、基板１１上に配向膜１２、強磁性膜（下部電極）１３、圧電膜１４、導電膜（上部電極）１５の順に形成しているが、基板１１上に配向膜１２、強磁性膜（下部電極）、圧電膜、強磁性膜（上部電極または第２の強磁性膜ともいう）の順に形成してもよい。配向膜１２、強磁性膜（下部電極）、圧電膜及び強磁性膜（上部電極）それぞれはエピタキシャル成長して形成されているとよい。
【００６６】
本実施形態によれば、上部電極、及び下部電極の一方或いは両方を強磁性膜で形成することで強誘電体（圧電膜）の圧電性をその強磁性膜の引斥力で補強するだけではなく、磁性電極がフェライトコアとして働くことで、その整流作用により電流が流れるときに発生する高周波ノイズが減少し、結果として圧電性を効果的に取り出すことが出来る。
【００６７】
図２は、膜構造体に含まれる各層の膜がエピタキシャル成長した状態を説明する図である。図２では、一例として、強磁性膜としての永久磁石膜１３がＮｉを含む場合について、説明する。しかし、永久磁石膜１３がＮｉを含む場合以外の場合についても、同様に、説明することができる。
【００６８】
永久磁石膜１３がＮｉを含む場合、基板１１に含まれるＳｉの格子定数、配向膜１２に含まれるＺｒＯ２の格子定数、永久磁石膜１３に含まれるＮｉの格子定数、圧電膜１４に含まれるＰＺＴの格子定数は、図２の表に示す通りである。
【００６９】
ＺｒＯ２の格子定数とＳｉの格子定数との間の整合性がよい。そのため、ＺｒＯ２を含む配向膜１２を、シリコン単結晶を含む基板１１の（１００）面よりなる主面上にエピタキシャル成長させることができ、ＺｒＯ２を含む配向膜１２を、シリコン単結晶を含む基板１１の（１００）面上に、（１００）配向させることができ、配向膜１２の結晶性を向上させることができる。
【００７０】
また、Ｎｉの格子定数とＺｒＯ２の格子定数との間の整合性がよい。これは、Ｎｉの格子定数はＺｒＯ２の格子定数よりも小さいが、Ｎｉが平面内で４５°回転すると、対角線の長さが、ＺｒＯ２のａ軸と整合するためである。そのため、Ｎｉを含む永久磁石膜１３を、ＺｒＯ２を含む配向膜１２上にエピタキシャル成長させることができ、Ｎｉを含む永久磁石膜１３を、ＺｒＯ２を含む配向膜１２の（１００）面上に、（１００）配向させることができ、永久磁石膜１３の結晶性を向上させることができる。
【００７１】
また、ＰＺＴの格子定数とＮｉの格子定数との間の整合性がよい。そのため、ＰＺＴを含む圧電膜１４を、Ｎｉを含む永久磁石膜１３上にエピタキシャル成長させることができ、ＰＺＴを含む圧電膜１４を、Ｎｉを含む永久磁石膜１３の（１００）面上に、（１００）配向させることができ、圧電膜１４の結晶性を向上させることができる。
【００７２】
このように、本第１の実施形態では、永久磁石膜１３および圧電膜１４がエピタキシャル成長している。これにより、永久磁石膜１５ａがエピタキシャル成長していない場合に比べ、永久磁石膜１５ａの残留磁化を増加させることができ、圧電膜１４がエピタキシャル成長していない場合に比べ、圧電膜１４の圧電定数を増加させることができる。そして、圧電膜１４の圧電定数を増加させ、かつ、膜構造体１０が受ける力であって、逆圧電効果による力以外の力を増加させることができる。
【００７３】
図３は、第１の実施形態の膜構造体に含まれる圧電膜の分極の電圧依存性を示すグラフである。言い換えれば、図３は、Ｐ−Ｖヒステリシス曲線を示すグラフである。また、図３では、本第１の実施形態の膜構造体に含まれる圧電膜１４の分極の電圧依存性を、比較例の膜構造体に含まれる圧電膜１４の分極の電圧依存性と合わせて示す。比較例の膜構造体に含まれる圧電膜１４は、配向膜１２を省略するか、または、成膜条件を変更することにより、エピタキシャル成長していない、すなわち、比較例の膜構造体に含まれる圧電膜１４は、基板１１の主面としての上面１１ａに垂直な方向、および、基板１１の主面としての上面１１ａに平行で、かつ、互いに直交する２つの方向のいずれの方向にも、配向していない。
【００７４】
図３に示すように、本第１の実施形態の膜構造体に含まれる圧電膜１４では、分極反転に必要な電圧、すなわち抗電圧が大きく、例えば正の電圧から負の電圧に反転させた場合の抗電圧の絶対値は、１００Ｖ程度である。一方、比較例の膜構造体に含まれる圧電膜１４の抗電圧の絶対値は、２０Ｖ程度である。抗電圧が大きいことは、圧電膜１４の分極軸が基板１１の主面としての上面１１ａに垂直な方向に配向することにより、圧電膜１４の分極が安定化していることを意味する。そして、圧電膜１４に周期的に変化する電圧を印加して歪みを周期的に発生させた場合でも、発生する歪み量が劣化せず安定していることを意味する。あるいは、圧電膜１４に周期的に変化する歪みを印加して電圧を周期的に発生させた場合でも、発生する電圧が劣化せず安定していることを意味する。
【００７５】
図示は省略するが、同様に、本第１の実施形態の膜構造体１０に含まれる永久磁石膜１３では、磁化の磁界依存性、すなわち磁化ヒステリシス曲線において、磁化反転に必要な電圧、すなわち保持力が大きい。保持力が大きいことは、永久磁石膜１３の容易に磁化しやすい方向が基板１１の主面としての上面１１ａに垂直または平行な方向に配向することにより、永久磁石膜１３の残留磁化が安定化していることを意味する。そして、永久磁石膜１３に周期的に変化する磁界を印加した場合でも、永久磁石膜１３の残留磁化が劣化せず安定していることを意味する。
【００７６】
なお、永久磁石膜１３が外部の回路と電気的に接続され、かつ、導電膜１５が外部の回路と電気的に接続された状態で、永久磁石膜１３に対する導電膜１５の電位を変化させることにより、例えば圧電膜１４の分極量の変化に伴って発生する磁界によって永久磁石膜１３の磁化を反転させるなど、永久磁石膜１３の磁化の方向および大きさを制御することができる。
【００７７】
または、永久磁石膜１３が外部の回路から電気的に浮遊し、かつ、導電膜１５が外部の回路と電気的に接続された状態で、導電膜１５の電位を変化させることにより、例えば永久磁石膜１３の磁化を反転させるなど、永久磁石膜１３の磁化の方向および大きさを制御することができる。
【００７８】
あるいは、永久磁石膜１３の一方の端部から他方の端部に向かって電流を流すことにより、例えば永久磁石膜１３の磁化を反転させるなど、永久磁石膜１３の磁化の方向および大きさを制御することができる。
【００７９】
＜アクチュエータ＞
次に、図４〜図９を参照し、本第１の実施形態の膜構造体をアクチュエータに適用した例を説明する。
【００８０】
図４は、第１の実施形態の膜構造体を備えたアクチュエータの一例を示す断面図である。図４に示すアクチュエータは、例えばカメラまたはスマートフォンに含まれるカメラモジュールに設けられたオートフォーカスシステムにおいて、レンズを光軸方向に移動させて焦点位置を調整するためのアクチュエータとして用いられる。
【００８１】
図４に示すアクチュエータ２０は、膜構造体２１と、強磁性体２２と、保持部２３と、凸レンズ２４と、凸レンズ２５と、を備えている。膜構造体２１として、本第１の実施形態の膜構造体１０を用いることができる。強磁性体２２は、膜構造体１０に含まれる基板１１を挟んで配向膜１２と反対側に、膜構造体１０から離れて配置されている。保持部２３は、膜構造体２１の端部２１ａと、強磁性体２２の端部２２ａとに接続され、端部２１ａと端部２２ａとの間隔を保持する。なお、強磁性体２２は、導電膜１５を挟んで基板１１と反対側に配置されていてもよい。
【００８２】
図４に示す例では、膜構造体２１および強磁性体２２は、基板１１の主面に垂直な方向から視た場合、すなわち平面視において、例えば円形形状を有し、保持部２３は、膜構造体２１の外周部と、強磁性体２２の外周部とに接続されている。そのため、保持部２３は、平面視において、リング状の形状を有する。膜構造体２１の中央部には、膜構造体２１を貫通する貫通孔２１ｂが形成されている。貫通孔２１ｂは、平面視において、例えば円形形状を有する。一方、強磁性体２２の中央部には、強磁性体を貫通する貫通孔２２ｂが形成されている。貫通孔２２ｂは、平面視において、例えば円形形状を有する。凸レンズ２４は、例えば貫通孔２１ｂを塞ぐように、膜構造体１０に取り付けられ、凸レンズ２５は、例えば貫通孔２２ｂを塞ぐように、強磁性体２２に取り付けられている。凸レンズ２５の中心は、凸レンズ２４の中心と重なっている。
【００８３】
図５および図６は、第１の実施形態の膜構造体を備えたアクチュエータの一例の動作を示す断面図である。
【００８４】
永久磁石膜１３と導電膜１５との間に、圧電膜１４が面内の方向に縮むように、電圧を印加する場合を考える。このとき、図５に示すように、膜構造体２１の貫通孔２１ｂと隣り合う部分は、基板１１の主面に垂直な方向において、強磁性体２２側と反対側に変位するので、凸レンズ２４も、基板１１の主面に垂直な方向において、凸レンズ２４に対して強磁性体２２側と反対側に変位し、基板１１の主面に垂直な方向における凸レンズ２４と凸レンズ２５との距離が大きくなる。
【００８５】
その後、永久磁石膜１３と導電膜１５との間の電圧を０に戻す場合を考える。このとき、図６に示すように、膜構造体２１の貫通孔２１ｂと隣り合う部分は、基板１１の主面に垂直な方向において、強磁性体２２側に戻るので、凸レンズ２４も、基板１１の主面に垂直な方向において、凸レンズ２４に対して強磁性体２２側に戻り、基板１１の主面に垂直な方向における凸レンズ２４と凸レンズ２５との距離が小さくなる。
【００８６】
このようにして、凸レンズ２４に対して凸レンズ２５と反対側から入射して凸レンズ２４および凸レンズ２５を通過した光２６の焦点位置２７を、自在に調節することができる。
【００８７】
一方、図４に示す例では、膜構造体２１としての膜構造体１０は、永久磁石膜１３を有するので、永久磁石膜１３と強磁性体２２との間に磁気吸引力が働く。そのため、膜構造体２１の貫通孔２１ｂと隣り合う部分が、強磁性体２２側に戻る速度が速くなる。
【００８８】
図７および図８は、第１の実施形態の膜構造体を備えたアクチュエータの他の例を示す断面図である。図７および図８に示すアクチュエータは、例えばハードディスクドライブシステムに含まれ、ディスクにデータの書き込み、消去および読み出しを行う磁気ヘッドを微小距離移動させるためのアクチュエータとして用いられる。
【００８９】
図７に示すように、磁気ヘッド３０は、回転体３１と、第１アクチュエータ３２と、第２アクチュエータ３３と、ヘッド３４と、を有する。第２アクチュエータ３３により磁気ヘッド３０が移動可能な範囲は、第１アクチュエータ３２により磁気ヘッド３０が移動可能な範囲よりも小さい。そのため、第１アクチュエータ３２および第２アクチュエータ３３は、２段アクチュエータ（Dual Stage Actuator：ＤＳＡ）である。
【００９０】
回転体３１は、ハードディスクドライブシステムに含まれる筐体（図示は省略）に、軸３５を回転中心として回転可能に取り付けられている。第１アクチュエータ３２は、例えばコイル３６を含み、コイル３６が発生する磁界の大きさを調節し、磁気ヘッド３０の外部に設けられた永久磁石３７とコイル３６との間に働く磁気吸引力を調節することにより、回転体３１を、軸３５を回転中心として回転させる。
【００９１】
図７および図８に示すように、第２アクチュエータ３３は、腕部としてのアーム３８および３９と、膜構造体４１および４２と、強磁性体４５と、保持部４６と、を備えている。膜構造体４１および４２は、アーム３８上に形成されている。強磁性体４５は、アーム３９上に形成されている。膜構造体４１および４２として、本第１の実施形態の膜構造体１０を用いることができる。保持部４６は、アーム３８の端部３８ａと、アーム３９の端部３９ａとに接続され、端部３８ａと端部３９ａとの間隔を保持する。ヘッド３４は、アーム３８の端部３８ａと反対側の端部３８ｂと接続されているが、アーム３９の端部３９ａと反対側の端部３９ｂには接続されていない。膜構造体４１は、アーム３８のうちアーム３９側と反対側の部分上に形成され、膜構造体４２は、アーム３８のうちアーム３９側の部分上に形成されている。
【００９２】
なお、第２アクチュエータ３３は、腕部としてのアーム４０と、膜構造体４３および４４と、を備えていてもよい。このとき、保持部４６は、アーム３９の端部３９ａと、アーム４０の端部４０ａとに接続され、端部３９ａと端部４０ａとの間隔を保持する。また、ヘッド３４は、アーム４０の端部４０ａと反対側の端部４０ｂと接続されている。膜構造体４３は、アーム４０のうちアーム３９側の部分上に形成され、膜構造体４４は、アーム４０のうちアーム３９側と反対側の部分上に形成されている。膜構造体４３および４４として、本第１の実施形態の膜構造体１０を用いることができる。
【００９３】
図９は、第１の実施形態の膜構造体を備えたアクチュエータの別の例の動作を示す断面図である。
【００９４】
膜構造体４１において、永久磁石膜１３（図１参照）と導電膜１５（図１参照）との間に、圧電膜１４（図１参照）が面内の方向に伸びるように、電圧を印加し、膜構造体４２において、永久磁石膜１３と導電膜１５との間に、圧電膜１４が面内の方向に縮むように、電圧を印加する場合を考える。このとき、図９に示すように、アーム３８の端部３８ｂは、アーム３８の主面に平行で、かつ、アーム３８からアーム３９に向かう方向において、アーム３９側に変位し、ヘッド３４の先端も、アーム３８の主面に平行で、かつ、アーム３８からアーム３９に向かう方向において、アーム３９側に変位する。
【００９５】
なお、第２アクチュエータ３３が、腕部としてのアーム４０と、膜構造体４３および４４と、を備えている場合には、膜構造体４３において、永久磁石膜１３（図１参照）と導電膜１５（図１参照）との間に、圧電膜１４（図１参照）が面内の方向に延びるように、電圧を印加し、膜構造体４３において、永久磁石膜１３と導電膜１５との間に、圧電膜１４が面内の方向に縮むように、電圧を印加する。このとき、図９に示すように、アーム４０の端部４０ｂは、アーム４０の主面に平行で、かつ、アーム３９からアーム４０に向かう方向において、アーム３９側と反対側に変位する。
【００９６】
その後、膜構造体４１および４２において、永久磁石膜１３と導電膜１５との間の電圧を０に戻す場合を考える。このとき、図８に示すように、アーム３８の端部３８ｂは、アーム３９側と反対側に戻る。なお、アーム４０が設けられている場合には、アーム４０の端部４０ｂは、アーム３９側に戻る。
【００９７】
図７〜図９に示す例では、膜構造体４２は、永久磁石膜１３（図１参照）を有するので、永久磁石膜１３（図１参照）と強磁性体４５との間に磁気吸引力が働く。また、アーム３８とアーム３９との間が近づくほど、永久磁石膜１３と強磁性体４５との間に働く磁気吸引力は、大きくなる。そのため、アーム３８の端部３８ｂが、アーム３８の主面に平行で、かつ、、アーム３８とアーム３９に向かう方向において、アーム３９側に変位する際に、アーム３８のアーム３９側に変位する変位量を大きくすることができる。
【００９８】
なお、膜構造体４１、４３および４４は、永久磁石膜１３を含まなくてもよい。すなわち、膜構造体４１、４３および４４は、本第１の実施形態の膜構造体１０でなくてもよい。
【００９９】
＜モータ＞
次に、図１０および図１１を参照し、本第１の実施形態の膜構造体をモータおよび自動車に適用した例を説明する。
【０１００】
図１０は、第１の実施形態の膜構造体を備えたモータを示す断面図である。
図１０に示すように、モータ５０は、回転子５１と、固定子５２と、を有する。回転子５１は、軸５３を回転中心として回転可能に設けられており、軸５３に垂直な断面形状として、例えば円または多角形の断面形状を有する。固定子５２は、回転子５１の周りに設けられており、軸５３に垂直な断面形状として、例えばリング形状の断面形状を有する。
【０１０１】
軸５３に垂直な断面において、回転子５１の側周面には、例えば時計方向に沿って、膜構造体５４と膜構造体５５とが、交互に配置されている。膜構造体５４および５５として、本第１の実施形態の膜構造体１０を用いることができる。また、膜構造体５４および５５の各々に含まれる永久磁石膜１３として、垂直磁化膜を用いることができる。一方、膜構造体５４に含まれる永久磁石膜１３の磁化の方向と、膜構造体５５に含まれる永久磁石膜１３の磁化の方向とは、逆方向である。これにより、回転子５１の側周面には、例えば時計方向に沿って、例えば表面がＮ極である永久磁石膜１３を有する膜構造体５４と、例えば表面がＳ極である永久磁石膜１３を有する膜構造体５５とが、交互に配置されていることになる。
【０１０２】
一方、軸５３に垂直な断面において、固定子５２の内周面には、例えば時計方向に沿って、電磁石、すなわちコイル５６が、互いに間隔を空けて配置されている。
このように、図１０に示すモータ５０は、回転子５１が永久磁石を含む、いわゆる永久磁石モータである。
【０１０３】
図１０に示すモータ５０では、例えば時計方向に沿って、全てのコイル５６により発生する磁界の分布であって、固定子５２の内周面に沿って一定の間隔で極性が逆転する磁界の分布が、さらに軸５３を回転中心として回転するように、コイル５６に流す電流を周期的に変化させる。そして、軸５３を回転中心として回転する磁界の分布に追随して、回転子５１が回転する。
【０１０４】
これに加えて、図１０に示すモータ５０では、膜構造体５４および５５に含まれる圧電膜１４を圧力センサとして用いることによって、回転子５１に印加される応力および振動を検出することができるので、例えばモータ５０の回転数およびトルクを精度よく検出することができる。
【０１０５】
また、モータ５０が高速で回転する場合を考える。このような場合には、膜構造体５４および５５の各々に含まれる圧電膜１４に印加される応力の変化速度が大きくなるため、圧電膜１４で圧電効果により発生する電圧の変化を、微分回路を用いて出力することなどにより、検出信号を大きな信号として取り出すことができる。したがって、モータ５０の回転数およびトルクの検出精度を向上させることができる。
【０１０６】
なお、回転子５１の周りに固定子５２が設けられている場合には限定されない。したがって、固定子５２の周りに回転子５１が設けられていてもよい。また、回転子５１に膜構造体５４および５５が設けられ、固定子５２にコイル５６が設けられている場合には限定されない。したがって、固定子５２に膜構造体５４および５５が設けられ、回転子５１にコイル５６が設けられていてもよい。
【０１０７】
図１１は、第１の実施形態の膜構造体を有するモータを備えた自動車を示す図である。
図１１に示すように、自動車６０は、エンジン６１と、モータ６２と、発電機６３と、動力伝達切替部６４と、車輪６５と、充放電切替部６６と、バッテリー６７と、を有する。エンジン６１から出力された動力６１ａ、モータ６２から出力された動力６２ａ、および、発電機６３に入力される動力６３ａは、動力伝達切替部６４を介して、車輪６５との間で伝達される。モータ６２に入力される電力６２ｂ、および、発電機６３から出力される電力６３ｂは、充放電切替部６６を介して、バッテリー６７との間で充電または放電される。あるいは、発電機６３から出力された電力６３ｂは、充放電切替部６６を介して、電力６２ｂとしてモータ６２に入力される。充放電切替部６６として、例えばインバータを用いることができる。
【０１０８】
このように、図１１に示す自動車は、いわゆるハイブリッド自動車である。自動車６０が発進する際、または、通常走行している間は、動力伝達切替部６４および充放電切替部６６の接続状態を切り替え、エンジン６１から出力された動力６１ａ、または、バッテリー６７からの電力によりモータ６２から出力された動力６２ａが、車輪６５に伝達される。あるいは、エンジン６１から出力された動力６１ａが、動力伝達切替部６４を介して、動力６３ａとして発電機６３に入力され、発電機６３から出力される電力６３ｂが、充放電切替部６６を介して、電力６２ｂとしてモータ６２に入力され、モータ６２から出力された動力６２ａが、車輪６５に伝達されることもある。一方、自動車６０が減速する際、または、停止している間は、動力伝達切替部６４および充放電切替部６６の接続状態を切り替え、車輪６５から伝達された動力は、動力６２ａとしてモータ６２に入力され、モータ６２が発電機となって出力された電力６２ｂが、充放電切替部６６を介して、バッテリー６７に充電される。
【０１０９】
図１１に示す自動車６０に含まれるモータ６２として、図１０に示すモータ５０を用いることができる。これにより、モータ６２の回転数およびトルクを精度よく検出することができるので、動力伝達切替部６４および充放電切替部６６を切り替えるタイミングを精度よく制御することができる。そのため、例えば自動車６０の燃費および加速性能などの走行性能を向上させることができる。
【０１１０】
＜磁気シールド構造＞
図１２は、本発明の一態様に係る圧電体素子を模式的に示す断面図であり、この圧電素子は磁気シールドを有する。基板１１上に所定の面に配向した配向膜１２が形成されており、この配向膜１２上に下部電極（導電膜）１３が形成されている。下部電極１３及び配向膜１２上にエピタキシャル成長した圧電膜１４が形成されており、圧電膜１４上には当該圧電膜１４を覆うように強磁性膜からなる上部電極１５が形成されている。
【０１１１】
図１２の圧電素子によれば、上部電極１５を強磁性膜によって形成し、かつ圧電膜１４を上部電極１５で覆うことにより、圧電素子に磁気シールド効果を持たせることができる。
【０１１２】
図１３は、本発明の一態様に係る圧電体素子を模式的に示す断面図であり、この圧電素子は磁気シールドを有する。基板１１上に所定の面に配向した配向膜１２が形成されており、この配向膜１２上には強磁性膜１３ｃが形成されている。強磁性膜１３ｃ上には絶縁膜１２ｂが形成されており、この絶縁膜１２ｂ上には下部電極（導電膜）１３が形成されている。下部電極１３及び絶縁膜１２ｂ上にはエピタキシャル成長した圧電膜１４が形成されており、圧電膜１４上には当該圧電膜１４を覆うように強磁性膜からなる上部電極１５が形成されている。
【０１１３】
図１３の圧電素子によれば、強磁性膜１３ｃ上に圧電膜１４を形成し、かつ圧電膜１４を強磁性膜からなる上部電極１５で覆うことにより、圧電素子に磁気シールド効果を持たせることができる。
【０１１４】
＜圧電磁石モータ＞
図１４は圧電ステッピングモータと永久磁石モータを備えた圧電磁石モータを説明する平面図である。図１４（Ａ）はロータ及び永久磁石を含む回転子を示す平面図であり、図１４（Ｂ）は圧電素子及び電磁石を含む固定子を示す平面図であり、図１４（Ｃ）は図１４（Ａ）に示す回転子と図１４（Ｂ）に示す固定子を重ね合わせた圧電磁石モータを示す平面図である。
図１５は、図１４（Ｂ）に示す固定子の一部を拡大した平面図である。
図１６は、図１５に示す１６−１６線に沿った断面図である。
【０１１５】
図１４（Ａ）に示すように、回転子１５１は平面形状が円形状を有し、その回転子１５１の外周にはリング状のロータ１０１が配置されている。ロータ１０１は所定のピッチで規則的に並んだ凹凸部構造の櫛歯部分を有する（図１７参照）。ロータ１０１の内側にはＮ極の永久磁石１０３、Ｓ極の永久磁石１０４、Ｎ極の永久磁石１０５、Ｓ極の永久磁石１０６が交互に円周上に配置されている。これらの永久磁石１０３〜１０６として、第１の実施形態による強磁性膜を磁化した永久磁石膜を用いることができる。その場合、Ｎ極の永久磁石１０３，１０５の磁化の方向と、Ｓ極の永久磁石１０４，１０６の磁化の方向とは、逆方向である。
【０１１６】
図１４（Ｂ）に示すように、固定子１５２は平面形状がリング状のステータ１０２を有し、ステータ１０２上には複数の圧電素子１５４がリング形状に沿って配置されている。ステータ１０２は所定のピッチで規則的に並んだ凹凸部構造の櫛歯部分を有する（図１７参照）。図１６に示すように、圧電素子１５４はシリコン基板１１１を有し、シリコン基板１１１上には所定の面に配向した配向膜１１２が形成されている。配向膜１１２上には強磁性膜（下部電極）１１３が形成されており、強磁性膜１１３上には圧電膜１１４が形成されている。圧電膜１１４上には強磁性膜（上部電極）１１５が形成されており、強磁性膜１１５は図１５に示すように開口部１１６を備えたパターン形状を有している。このような開口部１１６を有するのは、強磁性膜１１５に矢印１１７の方向または矢印１１７と逆方向に電流を流すためである。これにより、強磁性膜１１５は電磁石の役割を果たす。つまり、圧電素子１５４の各々には電磁石が配置され、その電磁石は互いに間隔を空けて円周上に配置されることになる。なお、強磁性膜１１５上には図示せぬ保護膜が形成されていてもよい。また、圧電素子１５４として、本実施形態による膜構造体１０を用いることができる。
【０１１７】
また、図１６では、上部電極１１５及び下部電極１１３の両方に強磁性膜を用い、上部電極１１５に開口部１１６を備えたパターン形状を有する強磁性膜を用いているが、これに限定されず、上部電極１１５及び下部電極１１３の両方に強磁性膜を用い、下部電極１１３に開口部を備えたパターン形状を有する強磁性膜を用いてもよいし、上部電極１１５及び下部電極１１３の一方に開口部を備えたパターン形状を有する強磁性膜を用い、他方に導電膜を用いる構成としてもよい。
【０１１８】
図１４（Ｃ）に示す圧電磁石モータは、図１４（Ａ）に示す回転子１５１上に図１４（Ｂ）に示す固定子１５２を重ね合わせて配置されている。回転子１５１は軸１５３を回転中心として回転可能に設けられている。圧電磁石モータの外周は、図１７に示すように、圧電素子１５４上にステータ１０２が配置され、ステータ１０２上にロータ１０１が配置された状態となっている。
【０１１９】
このように、図１４（Ｃ）に示す圧電磁石モータは、回転子１５１の永久磁石１０３〜１０６と固定子１５２の電磁石を含む永久磁石モータを有する。例えば時計方向に沿って、全ての圧電素子１５４の強磁性膜１１５により発生する磁界の分布であって、固定子１５２の内周面に沿って一定の間隔で極性が逆転する磁界の分布が、さらに軸１５３を回転中心として回転するように、強磁性膜１１５に流す電流を周期的に変化させる。そして、軸１５３を回転中心として回転する磁界の分布に追随して、回転子１５１が回転する。このように永久磁石モータが動作する。なお、強磁性膜１１５に流す電流は電源（図示せず）によって供給され、その電源は制御部（図示せず）によって制御される。
【０１２０】
これに加えて、図１４（Ｃ）に示す圧電磁石モータでは、圧電素子１５４に含まれる圧電膜１１４を圧電ステッピングモータとして用いることによって、回転子１５１を回転させることができる。詳細には、図１６に示す圧電素子１５４の上部電極１１５と下部電極１１３との間にプラス電圧とマイナス電圧を交互に印加することで、図１８に示すように、圧電素子１５４を膨張または収縮させる。それにより、ステータ１０２が膨張または収縮することで、ロータ１０１の凹凸構造の櫛歯部分にステータ１０２の凹凸部構造の櫛歯部分が噛み合いながらロータ１０１を移動させ、その結果、回転子１５１を図１４（Ｃ）に示す軸１５３を回転中心として回転させることができる（図１７参照）。なお、図１７及び図１８は、図１４（Ｃ）の一部を詳細に示しているため、ロータ１０１及びステータ１０２を直線的に形成した図となっているが、図１４（Ｃ）に示すようにロータ１０１及びステータ１０２は円周上に配置された形状となる。このようにして圧電ステッピングモータが動作する。
【０１２１】
上記の圧電磁石モータによれば、圧電ステッピングモータと永久磁石モータを同時にまたは別々に使うことにより、回転力及び回転速度を自在に制御することができる。例えば圧電ステッピングモータは素早く力強く回転させる場合に適しており、永久磁石モータは高速回転に適している。そのため、圧電ステッピングモータと永久磁石モータを組み合わせることで、種々の用途の使用できるモータを実現することができる。
【０１２２】
さらに詳細に説明する。
圧電ステッピングモータ（超音波モータ）は、人間の耳には聞こえない超音波（周波数20ｋHz以上）を使ってロータを移動させるモータである。超音波モータは超音波の発生に圧電素子を使用し、圧電素子は２つの端子に±電位差を与えると、電位の向きによって膨張、または収縮する。この膨張・収縮により超音波が発生する。
【０１２３】
超音波モータがどのように動作するのかを説明する。
まず図１４（Ｂ）のように円形のステータ１０２と呼ばれる金属板の平面上に、等間隔に圧電素子１５４を貼り付け、図１８の上図のように圧電素子１５４を１個おきにそれぞれつなぎ、電極を付与する。この電極に＋、および、−の電位を交互に与える（正弦波）と、図１８の下図のように圧電素子１５４が上下に震動し、その震動がステータ反対面の規則正しく並んだ凹凸部構造の櫛歯部分に伝わる。つまり電極間に印加した±電圧の正弦波が右に進むにつれて、櫛歯部分の突起が次々に上下に動き、その突起の頂点を追いかけると、反時計回りの楕円運動になっている。
【０１２４】
このステータ１０２上の櫛歯に接するように、図１７及び図１４（Ｃ）のようにロータ１０１を設置する。ロータ１０１の中心部には回転軸１５３が設置されている。ロータ１０１は進行方向と反対方向に回転する。これが超音波モータの動作原理の概要である。
【０１２５】
＜膜構造体の製造方法＞
次に、図１９〜図２２を参照し、本第１の実施形態の膜構造体の製造方法を説明する。図１９〜図２２は、第１の実施形態の膜構造体の製造工程中の断面図である。
【０１２６】
まず、図１９に示すように、基板１１を用意する（ステップＳ１）。
ステップＳ１では、シリコン単結晶よりなる基板１１を用意する。また、好適には、シリコン単結晶よりなる基板１１は、立方晶の結晶構造を有し、かつ、（１００）面よりなる主面としての上面１１ａを有する。なお、基板１１の上面１１ａ上には、ＳｉＯ２膜などの酸化膜が形成されていてもよい。
【０１２７】
次に、図２０に示すように、基板１１上に、配向膜１２を形成する（ステップＳ２）。以下では、電子ビーム蒸着法を用いて配向膜１２を形成する場合を例示して説明するが、例えばスパッタリング法など各種の方法を用いて形成することができる。
【０１２８】
ステップＳ２では、まず、基板１１を一定の真空雰囲気中に配置した状態で、基板１１を７００℃以上（好ましくは８００℃以上）に加熱する。
ステップＳ２では、次に、Ｚｒ単結晶の蒸着材料を用いた電子ビーム蒸着法によりＺｒを蒸発させる。このとき、蒸発したＺｒが７００℃以上に加熱された基板１１上で酸素と反応することにより、ＺｒＯ２膜となって成膜される。そして、単層膜としてのＺｒＯ２膜よりなる配向膜１２が形成される。
【０１２９】
図１を用いて前述したように、配向膜１２は、シリコン単結晶よりなる基板１１の（１００）面よりなる主面としての上面１１ａ上に、エピタキシャル成長する。配向膜１２は、立方晶の結晶構造を有し、かつ、（１００）配向した酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）を含む。すなわち、シリコン単結晶よりなる基板１１の、（１００）面よりなる上面１１ａ上に、（１００）配向したＺｒＯ２膜を含む単層膜よりなる配向膜１２が、形成される。
【０１３０】
前述したように、シリコン単結晶よりなる基板１１の（１００）面よりなる上面１１ａ内で互いに直交する２つの方向を、Ｘ軸方向（図１参照）およびＹ軸方向（図１参照）とし、上面１１ａに垂直な方向をＺ軸方向（図１参照）とする。このとき、ある膜がエピタキシャル成長するとは、その膜が、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向のいずれの方向にも配向することが好ましい。
【０１３１】
配向膜１２の膜厚は、２ｎｍ〜１００ｎｍであることが好ましく、１０ｎｍ〜５０ｎｍであることがより好ましい。このような膜厚を有することにより、エピタキシャル成長し、単結晶に極めて近い配向膜１２を形成することができる。
【０１３２】
あるいは、配向膜１２として、単層膜よりなる配向膜１２に代え、積層膜としての配向膜１２を、基板１１上に形成してもよい。このような場合、ステップＳ２では、基板１１を一定の真空雰囲気中に配置した状態で、基板１１を７００℃以上（好ましくは８００℃以上）に加熱し、Ｚｒ単結晶の蒸着材料を用いた電子ビーム蒸着法により、Ｚｒを蒸発させる。このとき、蒸発したＺｒが、７００℃以上に加熱された基板１１の（１００）面よりなる主面としての上面１１ａ上に、Ｚｒ膜として成膜される。このＺｒ膜の膜厚は、例えば０．２〜３０ｎｍであることが好ましく、０．２ｎｍ〜５ｎｍであることがより好ましい。
【０１３３】
積層膜としての配向膜１２を形成する場合、次に、Ｚｒ単結晶の蒸着材料を用いた電子ビームによる蒸着法によりＺｒを蒸発させ、蒸発したＺｒが７００℃以上に加熱された基板１１のＺｒ膜上で酸素と反応することにより、ＺｒＯ２膜となって成膜される。
【０１３４】
積層膜としての配向膜１２を形成する場合、次に、Ｙの蒸着材料を用いた電子ビームによる蒸着法によりＹを蒸発させ、蒸発したＹが７００℃以上に加熱された基板１１のＺｒＯ２膜上で酸素と反応することにより、Ｙ２Ｏ３膜となって成膜される。
【０１３５】
このようにして、ＺｒＯ２膜とＹ２Ｏ３膜との成膜をＮ回（Ｎは１以上の整数）繰り返した後、Ｙ２Ｏ３膜上に上記と同様の方法でＺｒＯ２膜を成膜する。これにより、ＺｒＯ２膜とＹ２Ｏ２膜とが交互に積層され、かつＹ２Ｏ３膜をＺｒＯ２膜が上下から挟み込む上下対称のサンドイッチ構造とした配向膜１２が形成される。ＺｒＯ２膜とＹ２Ｏ３膜との接合部にヤング率が５２２ＧＰａと非常に硬く脆い材料であるイットリア安定化ジルコニウム（Yttria Stabilized Zirconia：ＹＳＺ）膜が熱拡散によって形成されたとしても、上下対称のサンドイッチ構造とすることで、ＹＳＺ膜の応力による反りを回避することができる。
【０１３６】
次に、図２１に示すように、配向膜１２上に、永久磁石膜１３を形成する（ステップＳ３）。以下では、スパッタリング法を用いて永久磁石膜１３を形成する方法を例示して説明するが、例えば電子ビーム蒸着法など、各種の方法を用いて形成することができる。
【０１３７】
ステップＳ３では、配向膜１２上に、例えばスパッタリング法により永久磁石膜１３を成膜する。このとき、成膜時の基板１１の温度を、成膜された永久磁石膜１３が結晶化する温度範囲の下限値以上とし、結晶化した永久磁石膜１３を直接形成してもよい。あるいは、成膜時の基板１１の温度を、成膜された永久磁石膜１３が結晶化する温度範囲の下限値未満とし、永久磁石膜１３を成膜した後、成膜された永久磁石膜１３が結晶化する温度範囲の下限値以上の温度で基板１１を熱処理して永久磁石膜１３を結晶化させてもよい。
【０１３８】
また、成膜時の基板１１の温度を、永久磁石膜１３が結晶化する温度範囲の下限値以上とする場合は、永久磁石膜１３が酸化されないように、基板１１は、真空中または不活性ガス雰囲気中に配置されることが望ましい。また、成膜された永久磁石膜１３を結晶化させるための熱処理の時間は、熱処理の際の基板１１の温度、すなわち熱処理温度によっても異なるが、例えば、熱処理温度が６５０℃のとき、０．２〜２時間程度の加熱処理を行うことが好ましい。
【０１３９】
永久磁石膜１３として、希土類元素を含有する永久磁石膜、すなわち希土類磁石よりなる永久磁石膜を用いることができる。あるいは、永久磁石膜として、希土類磁石以外の永久磁石膜を用いることができる。
【０１４０】
好適には、希土類磁石よりなる永久磁石膜１３として、Ｒを希土類元素とするとき、Ｒ２Ｆｅ１４ＢなどのＲ−Ｆｅ−Ｂ系希土類磁石、ＲＣｏ５およびＲ２（Ｃｏ，Ｆｅ，Ｃｕ，Ｚｒ）１７などのＲ−Ｃｏ系希土類磁石、ならびに、Ｒ２Ｆｅ１７Ｎ３およびＲＦｅ７ＮｘなどのＲ−Ｆｅ−Ｎ系希土類磁石、からなる群から選択された一種以上の希土類磁石を含む永久磁石膜を用いることができる。これにより、永久磁石膜１３の表面に垂直な残留磁化を、希土類磁石以外の永久磁石膜を用いる場合に比べ、大きくすることができる。
【０１４１】
なお、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系希土類磁石は非晶質化しやすいので、成膜時の基板温度を３００℃以上８００℃以下の範囲に制御するか、または、成膜後に４００℃以上８００℃以下の加熱処理によって、結晶化することが望ましい。
【０１４２】
永久磁石膜１３がＲ２Ｆｅ１４Ｂを含むとき、前述したように、永久磁石膜１３は、好適には、正方晶の結晶構造を有し、かつ、（００１）配向する。（００１）配向したＲ２Ｆｅ１４Ｂは、永久磁石膜１３の表面に垂直な磁化を有する垂直磁化膜になりやすいため、永久磁石膜１３の残留磁化を、さらに大きくすることができる。
【０１４３】
永久磁石膜１３がＲＣｏ５を含むとき、前述したように、永久磁石膜１３は、好適には、六方晶の結晶構造を有し、かつ、（１１−２０）配向する。（１１−２０）配向したＲＣｏ５は、永久磁石膜１３の表面に平行な磁化を有する垂直磁化膜になりやすいが、永久磁石膜１３の表面に垂直な磁化もある程度大きくなるため、永久磁石膜１３の残留磁化を、さらに大きくすることができる。
【０１４４】
永久磁石膜１３がＲ２（Ｃｏ，Ｆｅ，Ｃｕ，Ｚｒ）１７を含むとき、前述したように、永久磁石膜１３は、好適には、六方晶の結晶構造を有し、かつ、（１１−２０）配向する。（１１−２０）配向したＲ２（Ｃｏ，Ｆｅ，Ｃｕ，Ｚｒ）１７は、永久磁石膜１３の表面に平行な磁化を有する垂直磁化膜になりやすいが、永久磁石膜１３の表面に垂直な磁化もある程度大きくなるため、永久磁石膜１３の残留磁化を、さらに大きくすることができる。
【０１４５】
一方、希土類磁石以外の永久磁石膜として、Ｎｉ磁石、Ａｌ−Ｎｉ−Ｃｏ合金などのＡｌ−Ｎｉ−Ｃｏ系磁石、Ｆｅ３Ｐｔ、ＦｅＰｔおよびＦｅＰｔ３などのＦｅ−Ｐｔ系磁石、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｃｏ系磁石、Ｓｒフェライト磁石、ならびに、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｂ系磁石、からなる群から選択された一種以上よりなる永久磁石膜を用いることができる。
【０１４６】
永久磁石膜１３がＮｉを含むとき、前述したように、永久磁石膜１３は、好適には、立方晶の結晶構造を有し、かつ、（１００）配向する。立方晶の結晶構造を有するＮｉでは、［１００］方向に沿った残留磁化が得られるため、永久磁石膜１３の残留磁化を、さらに大きくすることができる。
【０１４７】
永久磁石膜１３を形成する際に基板１１を熱処理する方法は任意であり、例えばシースヒータや赤外線ランプヒータによって、直接的または間接的に基板１１を熱処理してもよい。また、永久磁石膜１３を形成した後に基板１１を熱処理する場合、永久磁石膜１３を酸化しないように、真空雰囲気中または不活性ガス雰囲気中で基板１１を熱処理することが望ましい。この熱処理を行う熱処理時間は、熱処理の際の熱処理温度によっても異なるが、例えば、熱処理温度が６５０℃のとき、０．２〜２時間程度の熱処理を行うことが好ましい。
【０１４８】
なお、永久磁石膜１３を成膜する際のターゲットが同じ組成であっても、配向膜１２の面内方向の格子定数および永久磁石膜１３の成膜条件によって、永久磁石膜１３の組成を変更することができ、この組成の変更に伴って、永久磁石膜１３の結晶の対称性や配向方向を変更することができる。
【０１４９】
そのため、永久磁石膜１３がＲ２Ｆｅ１４Ｂを含む場合、永久磁石膜１３は、正方晶（００１）配向したＲ２Ｆｅ１４Ｂに代えて、正方晶（１００）配向したＲ２Ｆｅ１４Ｂを含むこともできる。あるいは、永久磁石膜１３がＲＣｏ５またはＲ２（Ｃｏ，Ｆｅ，Ｃｕ，Ｚｒ）１７を含む場合、永久磁石膜１３は、六方晶（１１−２０）配向したＲＣｏ５またはＲ２（Ｃｏ，Ｆｅ，Ｃｕ，Ｚｒ）１７に代えて、六方晶（０００１）配向したＲＣｏ５またはＲ２（Ｃｏ，Ｆｅ，Ｃｕ，Ｚｒ）１７を含むこともできる。
【０１５０】
そして、永久磁石膜１３が容易に磁化しやすい方向が永久磁石膜１３の表面に垂直な場合には、容易に垂直磁化膜が得られ、永久磁石膜１３が容易に磁化しやすい方向が永久磁石膜１３の表面に平行な場合には、容易に面内磁化膜が得られる。そのため、永久磁石膜１３の磁化の方向を揃えることができ、永久磁石膜１３の磁化の大きさを容易に大きくすることができる。
【０１５１】
次に、図２２に示すように、永久磁石膜１３上に、圧電膜１４を形成する（ステップＳ４）。以下では、塗布法を用いて圧電膜１４を形成する方法を例示して説明する。
【０１５２】
このステップＳ４では、永久磁石膜１３上に、化学量論組成を有する非晶質ＰＺＴ膜、または、化学量論組成を有する非晶質ＰＺＴ膜における鉛の含有量よりも少ない含有量の鉛を含有する非晶質ＰＺＴ膜を形成する。次に、この非晶質ＰＺＴ膜を加圧酸素雰囲気で熱処理し、非晶質ＰＺＴ膜を結晶化することにより、ＰＺＴを含む圧電膜１４を、永久磁石膜１３上に形成する。なお、化学量論組成を有する非晶質ＰＺＴ膜における鉛の含有量を１００原子％としたとき、化学量論組成を有する非晶質ＰＺＴ膜における鉛の含有量よりも少ない鉛の含有量は、好適には、８０〜９５原子％である。
【０１５３】
以下では、非晶質ＰＺＴ膜の形成方法について説明する。
まず、非晶質ＰＺＴ膜形成用ゾルゲル溶液を用意する。非晶質ＰＺＴ膜形成用ゾルゲル溶液として、ブタノールを溶媒とし、鉛が７０〜９０％不足した量添加された、濃度が１０重量％であるＥ１溶液を、用意することができる。
【０１５４】
このＥ１溶液に、ジメチルアミノエタノールなどのアミノ基を有するアルカリ性アルコールを、体積比で、Ｅ１溶液：ジメチルアミノエタノール＝７：３の割合で添加する。っこれにより、ｐＨ＝１２となり、強アルカリ性を示すＥ１溶液を得ることができる。
【０１５５】
次に、Ｅ１溶液を用いたスピンコート法により、非晶質ＰＺＴ膜を形成する。スピンコーターに含まれ、かつ、回転可能に設けられた基板保持部に、基板１１を保持し、一定量のＥ１溶液を永久磁石膜１３の表面に塗布した後、先ず８００ｒｐｍで５秒間回転させ、１５００ｒｐｍで１０秒間回転させた後、１０秒間で徐々に３０００ｒｐｍまで回転数を上昇させてＥ１溶液を塗布する。次に、Ｅ１溶液が塗布された基板１１を、１５０℃に温度調節されたホットプレート上で５分間放置し、３００℃に温度調節されたホットプレート上で１０分間放置した後、室温まで冷却する。これを５回繰り返すことにより、例えば２００ｎｍの膜厚を有する非晶質ＰＺＴ膜を、永久磁石膜１３上に形成することができる。
【０１５６】
次に、加圧酸素雰囲気で非晶質ＰＺＴ膜を熱処理する。これにより、非晶質ＰＺＴ膜が結晶化された圧電膜１４を、永久磁石膜１３上に形成する。
【０１５７】
なお、Ｅ１溶液が同じ組成を有する場合でも、永久磁石膜１３の面内方向の格子定数および永久磁石膜１３の成膜条件によって、圧電膜１４の組成を変更することができ、この組成の変更に伴って、圧電膜１４の結晶の対称性や配向方向を変更することができる。例えば、非晶質ＰＺＴ膜が、組成式ＰｂＺｒｘＴｉ１−ｘＯ３（０＜ｘ＜１）で表されるＺｒ／Ｔｉとして、５８／４２（ｘ＝０．５８）、５２／４８（ｘ＝０．５２）および４２／５８（ｘ＝０．４２）のいずれの組成を有する場合でも、形成された圧電膜１４が、Ｚｒ／Ｔｉとして、本来菱面体晶を有する組成である５５／４５を有するが、正方晶の結晶構造を有し、かつ、（００１）配向することが可能である。
【０１５８】
また、上記した例では、塗布法を用いて圧電膜１４を形成する方法を例示して説明したが、圧電膜１４を形成する方法は、塗布法に限られない。したがって、スパッタリング法を用いて圧電膜１４を形成してもよい。
【０１５９】
スパッタリング法を用いて圧電膜１４を形成する場合、スパッタリングターゲットが同じ組成を有する場合でも、永久磁石膜１３の面内方向の格子定数および永久磁石膜１３の成膜条件によって、圧電膜１４の組成を変更することができ、この組成の変更に伴って、圧電膜１４の結晶の対称性や配向方向を変更することができる。例えば、スパッタリングターゲットが、組成式ＰｂＺｒｘＴｉ１−ｘＯ３（０＜ｘ＜１）で表されるＺｒ／Ｔｉとして、５８／４２（ｘ＝０．５８）、５２／４８（ｘ＝０．５２）および４２／５８（ｘ＝０．４２）のいずれの組成を有する場合でも、形成された圧電膜１４が、Ｚｒ／Ｔｉとして、本来菱面体晶を有する組成である５５／４５を有するが、正方晶の結晶構造を有し、かつ、（００１）配向することが可能である。
【０１６０】
このようにして、図１に示す膜構造体１０が形成される。なお、圧電膜１４を形成した後、圧電膜１４上に、導電膜１５を形成してもよい。
【０１６１】
前述した図２を用いて説明したように、ＺｒＯ２の格子定数とＳｉの格子定数との間の整合性がよい。そのため、ＺｒＯ２を含む配向膜１２を、シリコン単結晶を含む基板１１の、（１００）面よりなる主面上にエピタキシャル成長させることができ、ＺｒＯ２を含む配向膜１２を、シリコン単結晶を含む基板１１の（１００）面上に、（１００）配向させることができ、配向膜１２の結晶性を向上させることができる。
【０１６２】
また、前述した図２を用いて説明したように、Ｎｉの格子定数とＺｒＯ２の格子定数との間の整合性がよい。そのため、Ｎｉを含む永久磁石膜１３を、ＺｒＯ２を含む配向膜１２上にエピタキシャル成長させることができ、Ｎｉを含む永久磁石膜１３を、ＺｒＯ２を含む配向膜１２の（１００）面上に、（１００）配向させることができ、永久磁石膜１３の結晶性を向上させることができる。
【０１６３】
また、前述した図２を用いて説明したように、ＰＺＴの格子定数とＮｉの格子定数との間の整合性がよい。そのため、ＰＺＴを含む圧電膜１４を、Ｎｉを含む永久磁石膜１３上にエピタキシャル成長させることができ、ＰＺＴを含む圧電膜１４を、Ｎｉを含む永久磁石膜１３の（１００）面上に、（１００）配向させることができ、圧電膜１４の結晶性を向上させることができる。
【０１６４】
＜第１の実施形態の変形例＞
第１の実施形態では、永久磁石膜１３上に、圧電膜１４が直接形成されていた。しかし、永久磁石膜１３上に、導電膜１３ａ（第１の導電膜ともいう）を介して圧電膜１４が形成されていてもよい。このような例を、第１の実施形態の変形例として説明する。
【０１６５】
図２３は、第１の実施形態の変形例の膜構造体の断面図である。図２３に示すように、本変形例の膜構造体１０ａは、基板１１と、配向膜１２と、永久磁石膜１３と、導電膜１３ａと、圧電膜１４と、を有する。
【０１６６】
基板１１は、シリコン基板よりなる。配向膜１２は、基板１１上にエピタキシャル成長し、かつ、ジルコニウムおよび酸素を含有する。基板１１および配向膜１２の配向方向などの詳細については、第１の実施形態と同様にすることができる。
【０１６７】
永久磁石膜１３は、配向膜１２上にエピタキシャル成長している。永久磁石膜１３として、第１の実施形態と同様に、希土類元素を含有する永久磁石膜、すなわち希土類磁石よりなる永久磁石膜を用いることができる。あるいは、永久磁石膜として、希土類磁石以外の永久磁石膜を用いることができる。
【０１６８】
図２３では、永久磁石膜１３がＡｌ−Ｎｉ−Ｃｏ合金を含む場合を例示して説明する。このときも、第１の実施形態と同様に、永久磁石膜１３は、好適には、立方晶の結晶構造を有し、かつ、（１００）配向している。立方晶の結晶構造を有するＡｌ−Ｎｉ−Ｃｏ合金では、［１００］方向に沿った残留磁化が得られるため、永久磁石膜１３の残留磁化を、さらに大きくすることができる。
【０１６９】
ここで、Ａｌ−Ｎｉ−Ｃｏ合金中のＡｌの拡散係数が高い。そのため、Ａｌ−Ｎｉ−Ｃｏ合金を含む永久磁石膜１３を成膜する際の成膜条件によっては、Ａｌ−Ｎｉ−Ｃｏ合金中のＡｌが、ＺｒＯ２を含む配向膜１２中に拡散することにより、配向膜１２の上層部に、アルミナ安定化ジルコニア（Almina Stabilized Zirconia：ＡＳＺ）を含む拡散層１２ａが形成される。ＡＳＺは、ＹＳＺと同様に、ＺｒＯ２に比べ、立方晶（１００）配向しやすい。そのため、拡散層１２ａが形成される場合、拡散層１２ａが形成されない場合に比べ、Ａｌ−Ｎｉ−Ｃｏ合金を含む永久磁石膜１３が、さらに立方晶（１００）配向しやすくなる。
【０１７０】
なお、永久磁石膜１３がＡｌ−Ｎｉ−Ｃｏ合金を含む場合以外の場合については、配向方向なども含めて、第１の実施形態と同様にすることができる。
【０１７１】
導電膜１３ａは、永久磁石膜１３上にエピタキシャル成長している。導電膜１３ａとして、ルテニウム酸ストロンチウム（ＳｒＲｕＯ３）などのペロブスカイト型構造を有する導電性酸化物、および、Ｐｔなどの金属、からなる群から選択された一種以上の導電体を含む導電膜１３ａを用いることができる。
【０１７２】
導電膜１３ａがＳｒＲｕＯ３を含む場合、好適には、導電膜１３ａは、立方晶または疑立方晶の結晶構造を有し、かつ、（１００）配向している。また、導電膜１３ａがＰｔを含む場合、好適には、導電膜１３ａは、立方晶の結晶構造を有し、かつ、（１００）配向している。立方晶の結晶構造を有する導電膜１３ａ上には、例えばＰＺＴを含む圧電膜１４が容易にエピタキシャル成長することができる。そのため、圧電膜１４の圧電定数を、さらに大きくすることができる。
【０１７３】
圧電膜１４は、導電膜１３ａ上にエピタキシャル成長している。すなわち圧電膜１４は、永久磁石膜１３上に、導電膜１３ａを介して形成されている。圧電膜１４については、第１の実施形態と同様にすることができる。なお、第１の実施形態と同様に、圧電膜１４上に導電膜１５が形成されていてもよい。
【０１７４】
このような本変形例によれば、圧電膜１４の下部電極の電気抵抗を低減することができ、圧電膜１４に印加される電圧が所望の電圧から降下することを防止または抑制することができる。また、導電膜１３ａとしてＳｒＲｕＯ３を含む導電膜を用いる場合には、圧電膜１４と、圧電膜１４の下部電極と、の間の界面に異相が析出して圧電特性が劣化することを、防止または抑制することができる。
【０１７５】
図２４および図２５は、第１の実施形態の変形例の膜構造体の製造工程中の断面図である。
【０１７６】
本変形例の膜構造体の製造工程では、第１の実施形態で図１９および図２０を用いて説明した工程（ステップＳ１およびステップＳ２）を行って、配向膜１２を形成した後、図２４に示すように、配向膜１２上に、例えばスパッタリング法により永久磁石膜１３を形成する。ここで、永久磁石膜１３として、例えばＡｌ−Ｎｉ−Ｃｏ合金を含む永久磁石膜１３を形成する場合、Ａｌ−Ｎｉ−Ｃｏ合金中のＡｌが、ＺｒＯ２を含む配向膜１２中に拡散することにより、配向膜１２の上層部に、ＡＳＺを含む拡散層１２ａが形成される。
【０１７７】
次に、図２５に示すように、永久磁石膜１３上に、例えばスパッタリング法により導電膜１３ａを形成する。導電膜１３ａとして、例えばＳｒＲｕＯ３などのペロブスカイト型構造を有する導電性酸化物、および、Ｐｔなどの金属、からなる群から選択された一種以上の導電体を含む導電膜１３ａを形成することができる。
【０１７８】
次に、第１の実施形態で図２２を用いて説明した工程（ステップＳ４）と同様の工程を行って、図２３に示すように、導電膜１３ａ上に、圧電膜１４を形成する。このようにして、膜構造体１０ａが形成される。なお、第１の実施形態と同様に、圧電膜１４上に、導電膜１５を形成してもよい。
【０１７９】
（第２の実施形態）
第１の実施形態では、配向膜と圧電膜との間に永久磁石膜が形成されていた。しかし、配向膜と圧電膜との間に導電膜が形成され、永久磁石膜が圧電膜上に形成されていてもよい。このような例を、第２の実施形態として説明する。
【０１８０】
＜膜構造体＞
図２６は、第２の実施形態の膜構造体の断面図である。
図２６に示すように、本第２の実施形態の膜構造体１０ｂは、基板１１と、配向膜１２と、導電膜１３ｂ（第１の導電膜ともいう）と、圧電膜１４と、永久磁石膜１５ａと、を有する。
【０１８１】
基板１１は、シリコン基板よりなる。配向膜１２は、基板１１上にエピタキシャル成長し、かつ、ジルコニウムおよび酸素を含有する。基板１１および配向膜１２の配向方向などの詳細については、第１の実施形態と同様にすることができる。
【０１８２】
導電膜１３ｂは、配向膜１２上にエピタキシャル成長している。導電膜１３ｂとして、ＳｒＲｕＯ３などのペロブスカイト型構造を有する導電性酸化物、および、Ｐｔなどの金属、からなる群から選択された一種以上の導電体を含む導電膜１３ｂを用いることができる。
【０１８３】
導電膜１３ｂがＳｒＲｕＯ３を含む場合、好適には、導電膜１３ｂは、立方晶または疑立方晶の結晶構造を有し、かつ、（１００）配向している。また、導電膜１３ｂがＰｔを含む場合、好適には、導電膜１３ｂは、立方晶の結晶構造を有し、かつ、（１００）配向している。立方晶の結晶構造を有する導電膜１３ｂ上には、例えばＰＺＴを含む圧電膜１４が容易にエピタキシャル成長することができる。そのため、圧電膜１４の圧電定数を、さらに大きくすることができる。
【０１８４】
圧電膜１４は、導電膜１３ｂ上にエピタキシャル成長している。圧電膜１４の配向方向などの詳細については、第１の実施形態と同様にすることができる。
【０１８５】
永久磁石膜１５ａは、圧電膜１４上にエピタキシャル成長している。永久磁石膜１５ａとして、第１の実施形態の永久磁石膜１３と同様に、希土類元素を含有する永久磁石膜、すなわち希土類磁石よりなる永久磁石膜を用いることができる。あるいは、永久磁石膜として、希土類磁石以外の永久磁石膜を用いることができる。また、永久磁石膜１５ａの配向方向などの詳細については、第１の実施形態の永久磁石膜１３と同様にすることができる。
【０１８６】
本第２の実施形態でも、第１の実施形態と同様に、圧電膜１４および永久磁石膜１５ａがエピタキシャル成長している。これにより、圧電膜１４がエピタキシャル成長していない場合に比べ、圧電膜１４の圧電定数を増加させることができ、永久磁石膜１５ａがエピタキシャル成長していない場合に比べ、永久磁石膜１５ａの残留磁化を増加させることができる。そして、圧電膜１４の圧電定数を増加させ、かつ、膜構造体１０ｂが受ける力であって、逆圧電効果による力以外の力を増加させることができる。
【０１８７】
一方、本第２の実施形態では、第１の実施形態と異なり、配向膜１２と圧電膜１４との間に導電膜１３ｂが形成されている。第１の実施形態において、配向膜１２、永久磁石膜１３、圧電膜１４および導電膜１５の材料によっては、積層の順序を変更した方がエピタキシャル成長しやすくなる場合がある。あるいは、第１の実施形態において、永久磁石膜１３の材料によっては、永久磁石膜１３の劣化を防止するために、例えばＰＺＴを含む圧電膜１４を熱処理した後に、永久磁石膜を形成した方がよい場合がある。
【０１８８】
このような場合には、本第２の実施形態のように、配向膜１２、導電膜１３ｂ、圧電膜１４および永久磁石膜１５ａを順次積層することにより、各層が容易にエピタキシャル成長しやすくなる。あるいは、本第２の実施形態のように、圧電膜１４を熱処理した後、永久磁石膜１５ａを形成することにより、永久磁石膜１５ａの劣化を防止することができる。
【０１８９】
＜アクチュエータおよびモータ＞
本第２の実施形態の膜構造体１０ｂについても、第１の実施形態で図４〜図１１を用いて説明したように、アクチュエータおよびモータに適用することができる。これにより、第１の実施形態におけるアクチュエータおよびモータと同様の効果を得ることができる。
【０１９０】
＜膜構造体の製造方法＞
図２７および図２８は、第２の実施形態の膜構造体の製造工程中の断面図である。
本第２の実施形態の膜構造体の製造工程では、第１の実施形態で図１９および図２０を用いて説明した工程（ステップＳ１およびステップＳ２）を行って、配向膜１２を形成した後、図２７に示すように、配向膜１２上に、例えばスパッタリング法により導電膜１３ｂを形成する。導電膜１３ｂとして、例えばＳｒＲｕＯ３などのペロブスカイト型構造を有する導電性酸化物、および、Ｐｔなどの金属、からなる群から選択された一種以上の導電体を含む導電膜１３ｂを形成することができる。
【０１９１】
次に、第１の実施形態で図２２を用いて説明した工程（ステップＳ４）と同様の工程を行って、図２８に示すように、導電膜１３ｂ上に、圧電膜１４を形成する。
【０１９２】
次に、第１の実施形態で図２０を用いて説明した工程（ステップＳ３）と同様の工程を行って、図２６に示すように、圧電膜１４上に、例えばスパッタリング法により永久磁石膜１３を形成する。このようにして、膜構造体１０ｂが形成される。
【０１９３】
なお、上記第１の実施形態、第２の実施形態及び変形例では、圧電膜としてＰＺＴ膜を用いているが、ＰＺＴ膜以外の圧電膜を用いてもよい。
【実施例１】
【０１９４】
実施例１のサンプルの作製方法は以下のとおりである。
表面に自然酸化膜が付いている、（１００）に配向したＳｉ単結晶基板上に、最初に表１の(1)の左側の条件（10secの成膜時間、Zrの蒸着源）でZrのみを蒸着し、そのまま続けて表１の(1)の右側の条件により、Zr蒸着と同時に、基板に向けてO2（酸素）を供給しながら170secの成膜時間で蒸着を行った。このようにして真空蒸着法で総膜厚15nmのZrO2（100）/Si（100）基板を形成した。
【０１９５】
続けて、表１の(2)の条件でFeのみを蒸着し、更に続けて表１の(3)の条件でPtのみを蒸着した。これにより、Fe0.5-Pt0.5/ZrO2構造を作製した。
【０１９６】
図２９は、実施例１のサンプルのＸＲＤ(X‐ray diffraction)パターンである。図２９から分かる様に、（100）及び（001）に配向した厚さ150nmの磁性金属として知られるPt0.5-Pt0.5合金が形成出来た。
【０１９７】
【表１】
2017112306.tif 000003
【実施例２】
【０１９８】
実施例２のサンプルの作製方法は以下のとおりである。
表面に自然酸化膜が付いている、（１００）に配向したＳｉ単結晶基板上に、最初に表１の(1)の左側の条件（10secの成膜時間、Zrの蒸着源）でZrのみを蒸着し、そのまま続けて表１の(1)の右側の条件により、Zr蒸着と同時に、基板に向けてO2（酸素）を供給しながら170secの成膜時間で蒸着を行った。このようにして真空蒸着法で総膜厚15nmのZrO2（100）/Si（100）基板を形成した。
【０１９９】
続けて、重量比1:1（25g:25g）で混合したFe-Pt浴を用い、表１の(2)の条件でFe-Ptを蒸着した。これにより、Fe0.96-Pt0.04/ZrO2構造を作製した。
【０２００】
図３０及び図３１は、実施例２のサンプルのＸＲＤパターンである。図３０及び図３１に示すように、Fe0.96-Pt0.04の強い単一ピークが得られ、そのピークはFe（200）とごく近い位置に現れていた。Fe0.96-Pt0.04の格子定数は、2.8オングストロームであり、Fe原子の格子定数2.88オングストロームと非常に近いものであった。
【０２０１】
次に、XRF（x-ray-fluorescence）（リガク社AZX400）により、実施例２のサンプルの膜厚及び組成分析を行ったところ、表３のような結果が得られた。これにより、実施例２で得られたサンプルは、Fe0.96Pt0.04合金（200）であることが分かった。
【０２０２】
【表２】
2017112306.tif 000004
【０２０３】
【表３】
2017112306.tif 000005
【０２０４】
なお、上記の第１の実施形態、第２の実施形態、実施例１及び実施例２を、当業者の通常の創作能力の範囲内で互いに組み合わせて実施することも可能である。
また、上記の第１の実施形態及び第２の実施形態では、基板を含む膜構造体を説明しているが、膜構造体を作製した後に基板を除去することで基板を含まない膜構造体を実施することも可能である。
【符号の説明】
【０２０５】
１０、１０ａ、１０ｂ  膜構造体
１１  基板
１１ａ  上面
１２  配向膜
１２ａ  拡散層
１２ｂ  絶縁膜
１３  強磁性膜（上部電極、永久磁石膜）
１３ａ、１３ｂ、１５  導電膜
１３ｃ  強磁性膜
１４  圧電膜
１５  導電膜（強磁性膜、上部電極）
１５ａ  永久磁石膜
２０  アクチュエータ
２１  膜構造体
２１ａ、２２ａ  端部
２１ｂ、２２ｂ  貫通孔
２２  強磁性体
２３  保持部
２４、２５  凸レンズ
２６  光
２７  焦点位置
３０  磁気ヘッド
３１  回転体
３２  第１アクチュエータ
３３  第２アクチュエータ
３４  ヘッド
３５  軸
３６  コイル
３７  永久磁石
３８、３９、４０  アーム
３８ａ、３８ｂ、３９ａ、３９ｂ、４０ａ、４０ｂ  端部
４１〜４４  膜構造体
４５  強磁性体
４６  保持部
５０  モータ
５１  回転子
５２  固定子
５３  軸
５４、５５  膜構造体
５６  コイル
６０    自動車
６１  エンジン
６１ａ、６２ａ、６３ａ  動力
６２  モータ
６２ｂ、６３ｂ  電力
６３  発電機
６４  動力伝達切替部
６５  車輪
６６  充放電切替部
６６  動力伝達切替部
６７  バッテリー
１０１  ロータ
１０２  ステータ
１０３  Ｎ極の永久磁石
１０４  Ｓ極の永久磁石
１０５  Ｎ極の永久磁石
１０６  Ｓ極の永久磁石
１１１  シリコン基板
１１２  配向膜
１１３  強磁性膜
１１４  圧電膜
１１５  強磁性膜（上部電極）
１１６  開口部
１１７  矢印
１５１  回転子
１５２  固定子
１５３  軸
１５４  圧電素子
【図１】
2017112306.tif 000006
【図２】
2017112306.tif 000007
【図３】
2017112306.tif 000008
【図４】
2017112306.tif 000009
【図５】
2017112306.tif 000010
【図６】
2017112306.tif 000011
【図７】
2017112306.tif 000012
【図８】
2017112306.tif 000013
【図９】
2017112306.tif 000014
【図１０】
2017112306.tif 000015
【図１１】
2017112306.tif 000016
【図１２】
2017112306.tif 000017
【図１３】
2017112306.tif 000018
【図１４】
2017112306.tif 000019
【図１５】
2017112306.tif 000020
【図１６】
2017112306.tif 000021
【図１７】
2017112306.tif 000022
【図１８】
2017112306.tif 000023
【図１９】
2017112306.tif 000024
【図２０】
2017112306.tif 000025
【図２１】
2017112306.tif 000026
【図２２】
2017112306.tif 000027
【図２３】
2017112306.tif 000028
【図２４】
2017112306.tif 000029
【図２５】
2017112306.tif 000030
【図２６】
2017112306.tif 000031
【図２７】
2017112306.tif 000032
【図２８】
2017112306.tif 000033
【図２９】
2017112306.tif 000034
【図３０】
2017112306.tif 000035
【図３１】
2017112306.tif 000036