[发明专利]压电材料、压电元件、压电元件制造方法和电子设备

说明书

公开了压电材料、压电元件、压电元件制造方法和电子设备。本发明能够提供在室温范围内具有高压电常数的无铅压电材料。为此，本发明是一种压电材料，包括包含由以下通式(1)表示的钙钛矿型金属氧化物的主成分、含Mn的第一辅助成分和含三价Bi的第二辅助成分，Baa(Ti1‑xZrx)O3(1)其中0.02≤x≤0.13并且0.986≤a≤1.02，其中，所含Mn的量是相对于1摩尔的金属氧化物的0.0020摩尔以上且0.0150摩尔以下，并且所含Bi的量是相对于1摩尔的金属氧化物的0.00042摩尔以上且0.00850摩尔以下。

技术领域

本发明涉及压电材料，并且更具体而言涉及不含铅的无铅压电材料。本发明还涉及使用压电材料的压电元件、多层压电元件、液体排出头、液体排出装置、超声波马达、光学设备、振荡设备、除尘设备、成像装置和电子设备，以及用于制造压电元件的方法。

背景技术

一般而言，压电材料是ABO3类型的钙钛矿型金属氧化物，诸如锆钛酸铅(下文中称为“PZT”)。但是，PZT含作为A-位元素的铅，并且因此PZT对环境的影响被认为是个问题。因此，对利用不含铅的钙钛矿型金属氧化物的压电材料存在需求。

作为利用不含铅的钙钛矿型金属氧化物的压电材料，钛酸钡是已知的。另外，为了改进压电材料的特性，开发出了基于钛酸钡的组成的材料。

日本专利申请特许公开No.11-060334讨论通过用Zr代替钛酸钡的B位的一部分以便把相变温度Tto升高至室温范围并且由于相变而利用介电常数中的局部最大值而使其压电特性(压电常数)得以改进的材料。

但是，为了驱动高功率致动器，如果室温被设置在25℃并且室温范围被设置为例如20℃至30℃，则日本专利申请特许公开No.11-060334中所讨论的压电材料的压电特性在室温范围内是不足的。一般而言，压电特性(压电常数)在相变温度附近增大。在日本专利申请特许公开No.11-060334中所讨论的压电材料的情况下，即使所含Zr的量被调整至把压电材料的相变温度移至室温附近，压电特性也仍然不足。

发明内容

本发明的各方面致力于当相变温度Tto在室温范围内时具有更卓越压电特性的无铅压电材料。

根据本发明的一方面，压电材料包括包含由以下通式(1)表示的钙钛矿型金属氧化物的主成分，

Baa(Ti1-xZrx)O3(1)其中0.02≤x≤0.13并且0.986≤a≤1.02，含Mn的第一辅助成分和含三价Bi的第二辅助成分，其中所含Mn的量相对于1摩尔的金属氧化物是0.0020摩尔以上且0.0150摩尔以下，并且所含Bi的量相对于1摩尔的金属氧化物是0.00042摩尔以上且0.00850摩尔以下。

在以上压电材料中，正方晶-斜方晶相变温度Tto是10℃以上。

根据本发明的另一方面，压电元件至少包括第一电极、压电材料部和第二电极，其中形成压电材料部的压电材料是上述压电材料。

根据本发明的还有另一方面，用于制造压电元件的方法包括：给压电材料提供第一电极和第二电极，在压电材料变为正方晶(tetragonal)的温度施加电压，并且在维持该电压的同时将压电材料冷却到压电材料变为斜方晶(orthorhombic)的温度。