[发明专利]压电元件以及压电元件应用器件

说明书

本发明提供一种无异相且绝缘性优异的具有KNN系压电体层的压电元件及压电元件应用器件。压电元件(300)具备第一电极(60)、第二电极(80)以及设置于上述第一电极(60)与上述第二电极(80)之间且由含有钾、钠、铌和锰的钙钛矿型氧化物构成的压电体层(70)，其中，上述压电体层(70)中的上述钙钛矿型氧化物的A位点构成元素的比例比B位点构成元素的比例少，在该压电体层的XRD测定中，在44°＜2θ＜48°的范围内具有两个以上的来源于上述钙钛矿型氧化物的峰值，并且上述峰值中的强度最高的峰值X与强度最低的峰值Y之间的强度比(X/Y)满足下述式子：2.0＜(X/Y)。

技术领域

本发明涉及一种具备第一电极、压电体层及第二电极的压电元件、以及具备压电元件的压电元件应用器件。

背景技术

压电元件一般包括具有机电转换特性的压电体层、和夹持压电体层的两个电极。近年来，盛行将这样的压电元件用作驱动源的器件(压电元件应用器件)的开发。作为压电元件应用器件之一，存在以喷墨式记录头为代表的液体喷射头、以压电MEMS(Micro-Electro-Mechanical System，微机电系统)元件为代表的MEMS要件、以超声波传感器等为代表的超声波测定装置、乃至压电致动器装置等。

作为压电元件的压电体层的材料(压电材料)，公知有锆钛酸铅(PZT)。但是，从环境问题的观点出发，谋求非铅或者抑制了铅的含有量的压电材料。作为不含有铅的压电材料，例如有含有K、Na以及Nb的铌酸钾钠(KNN)系的压电材料。而且，KNN系的材料虽然存在产生漏泄电流这样的问题，但提出有通过添加稀土类元素来进行绝缘性对策的技术(参照专利文献1)。

然而，因添加物、其量的不同，存在未结晶取向而随机取向、或者出现异相等问题，从而难以在不出现异相的情况下而维持取向、同时确保绝缘性。

此外，这样的问题并不限定于在以喷墨式记录头为代表的液体喷射头搭载的压电致动器所使用的压电元件，在其他的压电元件应用器件所使用的压电元件中也同样存在。

专利文献1：日本特开2013-225605号公报

发明内容

本发明鉴于这样的状况，其目的在于提供一种无异相且绝缘性优异的具有KNN系压电体层的压电元件以及压电元件应用器件。

解决上述课题的本发明的方式是一种压电元件，其特征在于，具备：第一电极；第二电极；以及压电体层，其被设置于上述第一电极与上述第二电极之间，且由含有钾、钠、铌和锰的钙钛矿型氧化物构成，上述压电体层中的上述钙钛矿型氧化物的A位点构成元素的比例比B位点构成元素的比例少，在该压电体层的XRD测定中，在44°＜2θ＜48°的范围内具有两个以上的来源于上述钙钛矿型氧化物的峰值，并且上述峰值中的强度最高的峰值X与强度最低的峰值Y之间的强度比(X/Y)满足下述式子：

2.0＜(X/Y)。

在这样的方式中，钙钛矿型氧化物的A位点构成元素的比例比B位点构成元素的比例少，在XRD测定中，在44°＜2θ＜48°的范围内具有两个以上的来源于上述钙钛矿型氧化物的峰值，上述峰值中的强度最高的峰值X与强度最低的峰值Y之间的强度比(X/Y)满足2.0＜(X/Y)，因此，不会出现异相，并且提高了绝缘性。

此处，优选为，构成上述压电体层的上述钙钛矿型氧化物满足下述式子。据此，成为压电特性特别优异的压电体层。

(K_1－xNa_x)_y(Nb_1－zMn_z)O₃

(0.2≤x≤0.8，0.9≤y＜1，0.003≤z≤0.02)

并且，优选为，上述压电体层在{100}方位进行结晶取向。据此，能够良好地维持压电特性。