"以下の式で表される結晶組成を有する圧電PMN-PT系結晶複合体。xPbB’1/2B1/2O3-yPbTiO3-1-x-yPbMg1/3Nb2/3O3上記式において、xは、0.00から0.50モルであり、yは、0.00から0.50モルであり、B’は、インジウムIn、イッテルビウムYb、スカンジウムSc、ジルコニウムZr、鉄Feのいずれかであり、Bは、ニオブNb又はタンタルTaのいずれかである。前記結晶組成は、全バッチ量で、5wt以下のマンガンMnと10wt以下のセリウムCeとからなる群から選択した添加物を含むことを特徴とする請求項1記載の圧電結晶複合体。前記結晶複合体の厚み電気機械的結合係数ktは約0.65~0.90であることを特徴とする請求項1記載の圧電結晶複合体。前記結晶複合体は、少なくとも20MHzの周波数で動作することを特徴とする請求項1記載の圧電結晶複合体。前記結晶複合体は、少なくとも80MHzの周波数で動作することを特徴とする請求項1記載の圧電結晶複合体。前記結晶複合体は、超音波撮像を行うために用いられる医療用撮像装置と組み合わせて用いられることを特徴とする請求項1記載の圧電結晶複合体。前記結晶複合体は、011で切断され、<011>で分極反転され、以下の座標回転d31式に従って<011>方向から±32.5°±2.5°の方向のひずみをゼロにすることを特徴とする請求項1記載の圧電結晶複合体。d’31=d31CosθCosθd32SinθSinθ以下の式で表され1つの無鉛成分を含む結晶組成を有する圧電PMN-PT系結晶複合体。xABO3-yPbTiO3-1-x-yPbMg1/3Nb2/3O3上記式において、xは、0.00から0.50モルであり、yは、0.00から0.50モルであり、Aは、ビスマスBiまたはバリウムBaであり、Bは、インジウムIn、イッテルビウムYb、鉄Fe、ジルコニウムZr、スカンジウムSc、ニオブNb、タンタルTa及びこれらの組合せからなる群から選択した1つである。前記結晶組成は、全バッチ量で、5wt以下のマンガンMnと10wt以下のセリウムCeとからなる群から選択した添加物を含むことを特徴とする請求項8記載の圧電結晶複合体。前記結晶複合体の厚み電気機械的結合係数ktは約0.65~0.90であることを特徴とする請求項9記載の圧電結晶複合体。前記結晶複合体は、少なくとも20MHzの周波数で動作することを特徴とする請求項8記載の圧電結晶複合体。前記結晶複合体は、少なくとも80MHzの周波数で動作することを特徴とする請求項8記載の圧電結晶複合体。前記結晶複合体は、超音波撮像を行うために用いられる医療用撮像装置と組み合わせて用いられることを特徴とする請求項8記載の圧電結晶複合体。前記結晶複合体は、011で切断され、<011>で分極反転され、以下の座標回転d31式に従って<011>方向から±32.5°±2.5°の方向のひずみをゼロにすることを特徴とする請求項8記載の圧電結晶複合体。d’31=d31CosθCosθd32SinθSinθ本発明の実施例を詳細に説明する。図面と発明の詳細な説明においては、同一又は類似の部分あるいは工程を示すため、可及的に、同一又は類似の参照番号を用いる。図は単純化されており、正確な寸法を示すものではない。簡便性及び明確性を目的としてのみ、図に関して、方向を示す用語上/下等または動きを示す用語前方/後方等が用いられる。これらの用語及び同様な方向に関する用語は、いかなる場合も、本発明の範囲を制限するものと解釈されるべきではない。ここで用いられるように、ミラー指数識別子は、三つの整数の組で表記される三つの軸を持つ結晶格子の原子面の向きのベクトル表示のために用いられるものであり、例えば、さらにここで用いられるように、例えば、ポリマーエポキシ領域が圧電的に不活性の材料で充填されているという本発明のイメージに関して、切り溝という用語の使用は、各種の機械的なのこぎりを使用して形成された領域に限定されない。即ち、切り溝という用語は、実際の領域がのこぎりで形成されたか否かにかかわらず、また、同領域がここに記載されている他のいかなる製造プロセスによって形成されたかにかかわらず、圧電ポスト間に形成されかつポリマー材料を受け入れる領域を示すものとして当業者に広義に理解されるものである。加えて、圧電材とポリマー材料の各部がそれぞれ連続的に伸びる方向の数を記述するために表記法M-N符号規則用例が使用され、Mは圧電PMN-PT材が伸びる連続の方向の数を表し、Nはポリマーエポキシ材が連続的に延びる方向の数を表す。上記した符号規則用例は当業者によって理解されているものであるが、以下に述べるように、本実施例では、符号規則用例を修正した形態で用いている。即ち、本実施例で提示される構造は、M-N符号規則用例に何ら基づくものではなく、従って、その構造は、同構造を用いる者は、以下に示すように、方向的伸延は一般に残るが、そのような方向的伸延は、異なった方向や不連続な方向に伸びるポリマー材料による交差によって、不連続になったり、断続的になるハイブリッド混成的構造であると理解すべきである。このように、以下に説明するように、六角形構造は、ポリマー材料方向が圧電材料の長さに沿って一つの方向のみに直線的であり、他のポリマーエポキシ方向は断続的な方向や不連続な方向である、不連続的、断続的又はハイブリッド的ポリマーエポキシ材料方向を含む。本発明のさらなる一実施例に係る構造では、結果として、圧電材料素子が、隣接する圧電材料素子のそれぞれの側部や縁部に対して不連続的、断続的となる側部や縁部を有し、従って、側部同士又は縁部同士が同一面上同一平面上にならず、平行する面上を伸延することになる。更に他の実施例として、簡単な規則的なユニット要素例えば、図7A-7Cを含まず、M-N符号規則用例のさらなるハイブリッド化を必要とするようにしてもよい。この発明は、20MHzから>100MHzの高周波圧電単結晶複合体/複合結晶素子とその製造に関する。新規な高結合係数の結晶複合体は、圧電セラミックス、単結晶、高周波トランスデューサ用の従来の結晶複合体等の伝統的な材料に取って代わるものである。図1を参照して、フォトリソグラフィに基づくマイクロマシニングプロセス100のプロセスフローを説明する。最初の工程10では、二元系固溶体PMN-PTや三元系固溶体PIN-PMN-PT鉛インジウムニオブ酸塩-鉛マグネシウム二オブ酸塩-鉛チタン酸塩またはPYbN-PMN-PT鉛イッテルビウムニオブ酸塩-鉛マグネシウム二オブ酸塩-鉛チタン酸塩または、ドーパントMn,Ce,Zr,Fe,Yb,In,Sc,Nb,Ta他を含むこれらの結晶等からなる、PMN-PT鉛マグネシウム二オブ酸塩-鉛チタン酸塩系結晶等の、板状あるいはブロック状の圧電単結晶材後で示すを作成する。このようなPMN-PT系圧電結晶の三元結晶は、現在、熱安定性が改善され、保磁場が増大することにより、高い駆動電場を生じる。結晶複合体と複合結晶素子は、新規の構造及び/又は新しい結晶学的な切断方向を有する。結晶複合体は、フォトリソグラフィや、ディープ反応性イオンエッチングや、微細機械仕上げや、電極被コーティングを含む、この分野で用いられる特有の手順によって製造することができる。板図示しないは、好ましくは、その両側にラップ加工が施され、さらに、片側が研磨される。その後、ラップ加工されているが研磨されていない側は、ガラス製の担持体図示しないに接着され、担持体はシリコンSiウェハ図示しないに接着される。板の寸法は、10mm×10mmで、厚さは0.20mm~1.20mmの範囲内である。しかし、板は他の寸法とすることもできる。板の材料は、電極面が<001>または<011>の結晶学的方向に沿って配向された単結晶である。当業者が認識しているように、単結晶構造は、高圧電係数例、d33>2000pC/N,d33>0.8,d33’>0.7を有するのが望ましい。板は、好ましくは、約4000~7700未満の範囲の誘電率を有し、0.01の誘電損失を有する。板圧電単結晶は、以下の式I又はIIによって形成される三元結晶であると認識される。式I:xPbB’1/2B1/2O3-yPbTiO3-1-x-yPbMg1/3Nb2/3O3上記式Iにおいて、xは0.00から0.50モルであり、yは0.00から0.50モルであり、B’はインジウムIn、イッテルビウムYb、スカンジウムScまたは鉄Feを表し、BはニオブNbまたはタンタルTaを表す。式Iにおける結晶組成は、全バッチ量で、5wt以下のマンガンMn及び/又は10wt以下のセリウムCeを添加物としてさらに含んでもよい。式II:xABO3-yPbTiO3-1-x-yPbMg1/3Nb2/3O3上記式IIにおいて、xは0.00から0.50モルであり、yは0.00から0.50モルであり、Aは鉛Pb又はビスマスBiまたはバリウムBaを表し、BはインジウムIn、イッテルビウムYb、鉄Fe、ジルコニウムZrスカンジウムSc、ニオブNb、タンタルTaまたは上記の元素の組み合わせを表す。式IIにおける結晶組成は、全バッチ量で、5wt以下のマンガンMn及び/又は10wt以下のセリウムCeをさらに含んでもよい。式Iと式IIの限定的ではない幾つかの例を、以下の表に示す。式I又は式IIに適合する組成は、好適な組成の参考例として認められる。フォトリソグラフィの第2ステップ20では、薄い金属ニッケル種層が形成され、ステップ30では、種層上にフォトレジストをスピンコーティングすることによってマスクが形成される。マスクは圧電複合体内で撮像素子の形状及び/又はパターンを規定する。フォトレジストに対して、焼成、UV露光及び現像を行うことによって、パターンが形成されたフォトレジストを得る。所与の厚さここでは10ミクロンであるが、1~30ミクロンの範囲内のいかなる厚さでもよいを有するニッケルマスクをフォトレジスト上に電気めっきで形成し、フォトレジストのマスクの逆パターンを形成する。その後、反応性イオンエッチングを用いて、フォトレジストを取り去る。NiやPt等の硬いあるいはモル重量の大きなメタルを使用することは、板の覆われた下にある領域を後のエッチング処理から選択的に保護するために望ましい。反応性イオンエッチングRIE等のエッチング処理が、上述したように用いられる。しかし、ウェットエッチング等他のエッチング処理を用いることもできる。好適な一実施例において、塩素Cl2を用いたRIEエッチングが行われる。このエッチングにおけるエッチング速度は、約3ミクロン/時から12ミクロン/時であり、ほぼ垂直のエッチングプロフィール外形を得ることができる例えば、>89°。Cl2系エッチングの代わりに、あるいはCl2系エッチングと共に、Cl2系エッチングと同様のエッチング特性を有する六フッ化硫黄SF6系エッチングを用いることもできる。ニッケルNiパターンはパターンで覆われた板の下の部分をエッチング処理から保護する。ステップ40において、パターンが形成されエッチング処理されたマスクつきの結晶部分が、好ましくはCl2ガスを使用するディープ反応性イオンエッチングDIREを施すために、ICPプラズマユニットに配置される。ステップ40の結果、1以上の後述するタイプのディープポストが板に形成される、また、ディープポストと共に、板の覆われていない部分にエッチングで形成され、かつ、各ポストを境界づける1以上の切り溝が板に形成される。1以上の切り溝は、略、1ミクロンより小さい値<1~12ミクロンまでの範囲の幅を有することができ、好ましくは、同幅は1ミクロン~10ミクロンである。各ポストは、それぞれ、約3ミクロン~200ミクロン本実施例に記載されているハイブリッド2-2/1-3構成では長さがより長いの範囲の幅を有することができ、約5ミクロンより小さい値<5~7070ミクロンまでの範囲の高さを有する。一実施例では、横モードの効果を弱めるため、アスペクト比ポスト高さ/ポスト幅を少なくとも1とすることが好ましい。板が上記した寸法を有する場合、エッチング処理は約66から8または188または8時間持続することが可能である。エッチングステップ40の後、クリーニングのために板は溶剤で洗われる。次のステップ50では、切り溝に、Epo-Tek製のEpoxy301等のエポキシが充填される。しかし、本発明の範囲及び主旨から逸脱することなく、他のエポキシも使用可能である。エポキシから気泡を取り除き、切り溝内での空隙の発生を防ぐために、真空発生装置図示しないを利用してもよい。次のステップ60では、エポキシの硬化後、板の厚さが約25ミクロンになるまで、板とエポキシの上部をラップ処理する。ステップ70では、電極パターンを板に塗布して、撮像トランスデューサパターンを形成する。電極パターンは、好ましくは金Au及び/又はクロミウムCrを用いて形成される。さらに、当業者であれば理解できるように、撮像処理回路等の電子回路図示しないが、電極図示しないに結合される。さらに、板に形成された電極パターンは、アレイを含む撮像トランスデューサのパターン、例えば、各ポストにおける撮像トランスデューサのパターンや、単一の撮像トランスデューサを画成するものである。エポキシ層は、板の裏面に形成することもできる。さらにステップ80では、板は、所望の寸法に裁断され、50VDCで分極反転される。ステップ90では、主要な誘電特性及び圧電特性が、例えば、アジレント4294Aプレシジョンインピーダンスアナライザ等の適切な装置を使って測定、計算される。20MHzより高い、例えば、30~>100MHz未満の動作周波数を有する撮像トランスデューサは、上記したプロセス100のような、フォトリソグラフィに基づくマイクロマシニングを用いて製造できる。動作周波数を高くすることによって、撮像トランスデューサの解像度と画像深さを増大することができる。さらに、撮像トランスデューサの帯域幅は、特に単結晶PMN-PTが圧電子として使われるときの撮像トランスデューサの帯域幅は、動作周波数が20MHz未満のPZTセラミックからなるトランスデューサが70~80であるのに対して、100に近づけることができる。帯域幅の増大によってトランスデューサの軸方向の解像度が向上すると、撮像深さも増大する。このことは、組織内において高周波超音波が強力に減衰することにより撮像深さが著しく制限される高周波トランスデューサにとって望ましい。単結晶を用いることによって、セラミックトランスデューサと同等又はそれ以上の感度を伴ってこれらの効果を得ることができる。これらの高周波トランスデューサは、レンズ交換とレーザー角膜切削形成手術LASIKによる白内障治療や腫瘍検出等の外科的処置をモニターするための眼前領域の撮像50mu.mの解像度を得るためには好ましくは60MHzまで;火傷患者の治療やメラノーマの検出のための肌の撮像好ましくは、皮下用には25MHz、真皮用には50MHz、表皮用には100MHz;前関節炎状態の検出のための関節内撮像好ましくは25MHzから50MHz;医学的研究のための生体内マウス胎児の撮像好ましくは50MHz~60MHz;直径<100.mu.mの血管内の血流を測定するためのドップラー超音波好ましくは20MHz~60MHz;心臓内及び血管内の撮像好ましくは10~5050MHz;組織の生体検査のための超音波誘導、を含む数多くの医学的手続に適用することができる。このような医療装置の例として、図2を参照して説明すると、例示的な医療処置トランスデューサ装置200では、トランスデューサのアレイ図示しないが、あるタイプのカテーテルまたはガイドワイヤでの使用に適した形態円形で示されるを有する本発明に係る圧電ポスト図示しないの例示的なアレイ図示しないに結合されている。受信した撮像シグナルを表示するために、例示的なガイドワイヤと信号管路220は、受信したイメージシグナルを、コンピュータ化されたプロセシング及び撮像システム230に送信する。信号管路220は、目的に応じて動作できる従来のいかなる形態にも形成することができる。例えば、管路220をポリマー構造または金属構造とし、画像表示コンプトローラcomptrollerと処置端とを動作可能に結合するための複数の信号線または制御線を含んでもよい。本発明者は、PMN-PT系圧電結晶は、最高のd33を与える001切断面と、分極反転<001>を通常用いるが、切り溝に充填されるエポキシによる横クランプ効果は避けられず、この横クランプ効果は、各種撮像システムとその使用方法において、システムの性能を著しく損ねることを知見した。そこで、我々は、まず、六角形ミツバチの巣のハイブリッド型の1-3タイプの結晶複合体を用いる。この結晶複合体は、その構造が、圧電効果量がどちらも同じ場合には、四角形のパターンよりも機械的により強くかつより安定しているという大きな効果を有する。この結晶複合体は、大量生産を図る上でより実際的である、又は、適している。図3を参照して説明すると、本発明者は、011で切断され、分極反転されたPMN-PT系結晶が、高周波トランスデューサに特に適することを知見した。このPMN-PT系結晶が用いられることによって、切り溝へのエポキシの充填がなされる場合には、切り溝内のエポキシによる横クランプ効果を完全に回避できることにある。我々は式Iを導入して、座標回転によるd31を計算した。d’31=d31CosθCosθd32SinθSinθ0°の方向でゼロであることを示している。重要な利点は、横ひずみのない配置は、電気機械的結合係数を大きく向上させ、超音波装置で許容される帯域幅を広げることができるというである。図4A及び4Bを参照して説明すると、これらの図は、001切断面を有する六角形ハイブリッド1-3結晶複合体構造の概略とSEM画像を示している。ここで、ハイブリッドという用語が、M-N形態に使用されている。その理由は、本発明ではじめて非連続切り溝線が用いられ、かつ、本発明ではじめて六角形結晶ポストが用いられるからである。その結果、本発明の特徴は、結晶複合体構造を等方性にしたことにある。即ち、切り溝は分極反転方向と平行なので、フィールド/クランプ効果はどの方向でも実質的に同じである。透視図4Aは、非連続または断続的ポリマー材料の配置における、方向の配向とハイブリッドM-N配置を示している。図4BのSEMイメージは、結晶複合体が30ミクロンの厚さを有することを示している。前述したように、結晶複合体構造は001で切断され<001>方向で分極反転されるので、クランプ効果はどの方向図示する矢印を参照でも実質的に均一であり、故障方向は非直線であり、クランプ効果も方向に依存していないため、圧電結晶複合体の信頼性は大幅に向上する。図5A及び5Bを参照して説明すると、全く新規な011で切断される六角形ハイブリッド1-3結晶複合体構造の概略とSEM画像を示している。斜視図5Aは、方向の配向と非連続または断続ポリマー材料の配列における、方向の配向とハイブリッドM-N配列とを例示する。ここで、ハイブリッドという用語が、M-N形態に使用されている。その理由は、本発明ではじめて非連続切り溝線が用いられ、かつ、本発明ではじめて六角形結晶ポストが用いられるからである。特に、011方向に切断されていることは新規である。図5BのSEM画像は、結晶複合体構造が、22ミクロンの厚さを有することを示している。前述したように、結晶複合体構造は011で切断され、<011>方向で分例では、少なくとも一つの切り溝にはいかなるクランプ効果も生じないことが保証される一方、故障方向は非直線であるため、圧電結晶複合体の信頼性が大幅に向上する。図5Cを参照して説明すると、図5Cは、図5A及び図5Bを参照して説明したように、ることを示す概略例示的配向図である。また、指定方向から30°に関する同じ解釈が、の30°に適用される。図5Dを参照して説明すると、図5Dは、ハイブリッド1-3形態のように、柱が正方形ではない場合の、有効柱幅の計算に関する例示的寸法ガイド図である。図5Dに示すように、六角形構造または平行四辺形体の構造のいずれも圧電結晶材料の単体の高さを示し、測定が可能である。各断面図に関して、複数の対角線が存在する一般に、六角形では対角線は均一であり、平行四辺形体では均一でない。いずれの形態においても、複数の幅の測定が行われ、アスペクト比高さ:幅を決定するために平均値が算出される。アスペクト比は、好ましくは0.50より大きく、より好ましくは1.0より大きく、さらに好ましくは1.5又は2.0より大きく設定している。しかし、それぞれの理想のアスペクト比は、その他の構造、組成の詳細、装置、方法の要件による。例えば、好ましい他の実施例では、2より小さい特定のアスペクト比を含む。さらに詳細には、例えば、図7A~7Cに示すハイブリッド2-2/1-3形態において、このようなアスペクト比はもはや適用されないことに留意すべきである。典型的には、望ましい切り溝の幅は、1ミクロン~10ミクロンであると理解される。上記実施例で記載した全ての詳細に基づいて複合体を形成したところ、0.65~0.90の厚み電気機械的結合係数ktを得た。図6A及び図6Bを参照して説明すると、両図は、複合体が011で切断されるとを示している。この構造によって、平行四辺形体の形態の結晶柱間の切り溝に充填されるエポキシによる横クランプ効果を最小限にすることができる。このハイブリッド1-3形態に基づき、複合体結晶は高い結合係数を有し、エポキシ切り溝には横歪みが生じない。ここで、ハイブリッドという用語が、M-N形態に使用されている。その理由は、はじめて平行四辺形体パターンで連続切り溝線が用いられ、切り溝線は各面に対して115°離れているためである。この配置によって、横クランプ効果を完全に無くすことができる。図7A~図7Cを参照して説明すると、これらの図は、結晶が001で切断され、<011>で分極反転された、繰り返されたユニットを有する非連続ハイブリッド2-2/1-3形態の概略図、SEM図、斜視図である。線図で示すように、切り溝充填方向は<±2.5°である。この非連続ハイブリッド2-2/1-3形態を採用することによって、クランプ方向図示は、結晶体の性能に負の影響を与えないことになる。図7A及び7Cに示す白い空間と図7Bに示す黒い空間はエポキシ又はポリマー材料を表し、バーは圧電材料を表すことを留意すべきである。横方向に伸延する歪みは、<011>方向に平行して負の値をとり、<011>方向に平行して正の値をとることに留意すべきである。図7A及び図7Cを参照して説明したように、各個別のユニット部材図示は、エポキシの円滑な充填を図ると同時にエポキシ注入時にガスを外に排出するために特有の幾何学模様を有している。各ユニット部材は、第1端から第2端へ向けて、第1の方向に伸延する中央縦長ウェブバー図示を有する。ブリッジ部材またはブリッジ部図示がそれぞれ縦長ウェブバーの対向する側図示から直交する方向にかつ第1端と第2端との間で伸延し、ウェブバーの各側に2つずつ合計4つのブリッジ部材を形成している図示。四つのブリッジ部材のそれぞれからレッグバーが伸延し図示、各レッグバーはウェブバーに平行であり、切り溝幅だけ間隔をあけて配置されている。この形態では、ハイブリッド2-2形態部分は、平行のウェブバーとレッグバーによって表され、各バーはポリマー材料によって間隔をあけて配置されていることを表し、ハイブリッド1-3形態部分は、横断ブリッジ部材と、ブリッジ部材の部分と、各レッグバー端に配置されるポリマー材料の横断通路の相互結合状態を表している。その結果、当業者は、ハイブリッド2-2形態及び1-3形態を、図を参照することによって完全に理解できるであろう。前述した製造方法が、開示全体の範囲から逸脱することなしに、ここに示したいかなる組成及びいかなるハイブリッド形態を有する1以上の撮像トランスデューサを製造することに使用できることが理解できよう。また、複合体はいかなる形態にも使用できることが理解できよう。撮像装置は、図2で説明した構成とすることができるし、また、開示全体の範囲から逸脱することなしに、ここに示したいかなる組成及びいかなるハイブリッド形態にも構成することができることが理解されよう。複合体はいかなる形態にも使用できることが理解されよう。六角形という用語は、平面図で六つの縁あるいは辺を有する多角形を意味し、図示されたタイプの六角多角形は、六つの縁あるいは辺を有し、初期位置から延伸するものであることが理解されよう。4辺4辺で囲まれた多角形には数多くの異なる種類があるが、いくつかの点、すなわち、二つの対向する辺は同一平面上にあり、二つの対角線を有し、四つの内角の総計は360度に等しいという点では、それらの4辺多角形は共通している。しかし、上述したように、ここで使用されている用語である平行四辺形体は、直角を持たない二対の平行する辺を意味し、当業者は、ひし形は同じ長さの辺をもつそのような平行四辺形ダイヤモンドパターンあるいは、斜めひし形とも呼ばれるに過ぎないことを理解できよう。本発明の好ましい実施形態のうち少なくとも一つを、添付図を参照して説明してきたが、発明は厳密な実施例には限定されず、本発明の範囲及び要旨から逸脱することなしに、ここで開示されたシステムにおいて様々な変更および変形が可能であることは当業者にとって明らかである。このため、この開示は、添付したクレームとその同等のものの範囲内に収まる限り、この開示の変更および変形を含むことに留意すべきである。他の例としては、一実施例の各特徴は他の実施例の示される他の特徴と混合され、適合されることが可能であり、同様の特徴が加えられ又は取り除かれてもよいため、本発明は、添付したクレームに鑑みることを除いては制限されていないと理解される。"