JPH08116103A - 圧電アクチュエータおよびその製造方法 - Google Patents
圧電アクチュエータおよびその製造方法Info
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- JPH08116103A JPH08116103A JP25053694A JP25053694A JPH08116103A JP H08116103 A JPH08116103 A JP H08116103A JP 25053694 A JP25053694 A JP 25053694A JP 25053694 A JP25053694 A JP 25053694A JP H08116103 A JPH08116103 A JP H08116103A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 圧電アクチュエータにおいて、圧電性を有す
る膜をはさむ電極の少なくとも一方を白金またはパラジ
ウム、圧電性の膜として鉛を含有した圧電体で構成する
ことにより良好な圧電特性を得ることができる。また形
成した圧電体薄膜を用いたバイモルフ構造の好ましい構
成からなる圧電アクチュエータとすることで、大きな変
位を安定して発生させることが可能となる。 【構成】 圧電アクチュエータにおいて、圧電性を有す
るＰＺＴ薄膜１と白金電極１から構成する。
る膜をはさむ電極の少なくとも一方を白金またはパラジ
ウム、圧電性の膜として鉛を含有した圧電体で構成する
ことにより良好な圧電特性を得ることができる。また形
成した圧電体薄膜を用いたバイモルフ構造の好ましい構
成からなる圧電アクチュエータとすることで、大きな変
位を安定して発生させることが可能となる。 【構成】 圧電アクチュエータにおいて、圧電性を有す
るＰＺＴ薄膜１と白金電極１から構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、圧電アクチュエータに
関する。
関する。
【０００２】
【従来の技術】現在一般に使用されている圧電アクチュ
エータとしては電界に対して大きな歪が発生する鉛系の
誘電体、特にＰＺＴと呼ばれるＰｂ（Ｚｒ1-x，Ｔｉx）
Ｏ3のペロブスカイト型強誘電体が広く用いられてい
る。これらの圧電体はセラミックス材料を切削、研磨な
どの工程により短冊状に加工し、対向する位置に形成し
た電極に電圧を加えて変位変位を発生させる。発生する
変位が電界と垂直方向のものを利用した屈曲変位の場
合、電界方向に得られるものよりも大きな変位を得ら
れ、短冊状のセラミックスの圧電体の単板を用いたモノ
モルフ素子や、２枚の圧電体の間に電極を挿入したバイ
モルフ素子の圧電アクチュエータが広く用いられてい
る。近年これらの圧電アクチュエータをより小型化し、
マイクロマシンなどへの利用が考えられており、それに
よってこれまで不可能とされていた様々な分野への応用
が可能になると期待されている。そのため精密な動作を
する圧電材料の開発と共にその加工技術の研究が行われ
ている。
エータとしては電界に対して大きな歪が発生する鉛系の
誘電体、特にＰＺＴと呼ばれるＰｂ（Ｚｒ1-x，Ｔｉx）
Ｏ3のペロブスカイト型強誘電体が広く用いられてい
る。これらの圧電体はセラミックス材料を切削、研磨な
どの工程により短冊状に加工し、対向する位置に形成し
た電極に電圧を加えて変位変位を発生させる。発生する
変位が電界と垂直方向のものを利用した屈曲変位の場
合、電界方向に得られるものよりも大きな変位を得ら
れ、短冊状のセラミックスの圧電体の単板を用いたモノ
モルフ素子や、２枚の圧電体の間に電極を挿入したバイ
モルフ素子の圧電アクチュエータが広く用いられてい
る。近年これらの圧電アクチュエータをより小型化し、
マイクロマシンなどへの利用が考えられており、それに
よってこれまで不可能とされていた様々な分野への応用
が可能になると期待されている。そのため精密な動作を
する圧電材料の開発と共にその加工技術の研究が行われ
ている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこれまで
のように圧電セラミックスを切削などの機械的な方法に
より加工した場合、素子の小型化において限界があり、
その形状も限られたものとなってくる。一方、圧電体を
薄膜化した圧電体薄膜では小型化および任意の形状に加
工することが可能となる。しかしアクチュエータとして
十分な特性を有する圧電薄膜は、その化学組成および薄
膜化にともなう内部応力などが原因でこれまで困難であ
り、実用に耐え得る圧電アクチュエータの実現には至っ
ていない。
のように圧電セラミックスを切削などの機械的な方法に
より加工した場合、素子の小型化において限界があり、
その形状も限られたものとなってくる。一方、圧電体を
薄膜化した圧電体薄膜では小型化および任意の形状に加
工することが可能となる。しかしアクチュエータとして
十分な特性を有する圧電薄膜は、その化学組成および薄
膜化にともなう内部応力などが原因でこれまで困難であ
り、実用に耐え得る圧電アクチュエータの実現には至っ
ていない。
【０００４】本発明は前記従来の課題を解決するもの
で、圧電アクチュエータとしての機能を有する圧電体薄
膜の構造およびその作製方法を提供することを目的とす
る。
で、圧電アクチュエータとしての機能を有する圧電体薄
膜の構造およびその作製方法を提供することを目的とす
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明にかかる圧電アクチュエータは、圧電性を有
する膜の対向する面に電極を形成した構成で、電極の少
なくとも一方を白金またはパラジウムとし、圧電性の膜
として鉛を含有した圧電体からなる構造で、対向する電
極間に電圧を加えることにより膜の水平面に対して垂直
な変位を発生させることを特徴とする圧電アクチュエー
タであることが好ましい。
め、本発明にかかる圧電アクチュエータは、圧電性を有
する膜の対向する面に電極を形成した構成で、電極の少
なくとも一方を白金またはパラジウムとし、圧電性の膜
として鉛を含有した圧電体からなる構造で、対向する電
極間に電圧を加えることにより膜の水平面に対して垂直
な変位を発生させることを特徴とする圧電アクチュエー
タであることが好ましい。
【０００６】また白金もしくはパラジウムの電極上に鉛
を主成分をする圧電体薄膜、その上に白金もしくはパラ
ジウムの電極を形成し、その上に鉛を主成分とする圧電
体薄膜を形成し、更にその上の電極からなる構造で、各
々の圧電体薄膜の分極軸方向が対向する方向の構成のバ
イモルフ構造とすることが好ましい。
を主成分をする圧電体薄膜、その上に白金もしくはパラ
ジウムの電極を形成し、その上に鉛を主成分とする圧電
体薄膜を形成し、更にその上の電極からなる構造で、各
々の圧電体薄膜の分極軸方向が対向する方向の構成のバ
イモルフ構造とすることが好ましい。
【０００７】このほか、白金もしくはパラジウムの電極
上に鉛を主成分をする圧電体薄膜、その上に白金もしく
はパラジウムの電極を形成し、その上に鉛を主成分とす
る圧電体薄膜を形成し、更にその上の電極からなる構造
で、各々の圧電体薄膜の分極軸方向が同方向の構成のバ
イモルフ構造であることが好ましい。
上に鉛を主成分をする圧電体薄膜、その上に白金もしく
はパラジウムの電極を形成し、その上に鉛を主成分とす
る圧電体薄膜を形成し、更にその上の電極からなる構造
で、各々の圧電体薄膜の分極軸方向が同方向の構成のバ
イモルフ構造であることが好ましい。
【０００８】このうち圧電性を有する膜として鉛、ジル
コニウムとチタンを主成分とする誘電体で、電極上の第
１層としてジルコニウムとチタンの構成比がＺｒ／（Ｔ
ｉ＋Ｚｒ）＝０．２以下の圧電体、第２層としてジルコ
ニウムとチタンの構成比がＺｒ／（Ｔｉ＋Ｚｒ）＝０．
２以上の積層構造を有する圧電体薄膜とすることが好ま
しい。
コニウムとチタンを主成分とする誘電体で、電極上の第
１層としてジルコニウムとチタンの構成比がＺｒ／（Ｔ
ｉ＋Ｚｒ）＝０．２以下の圧電体、第２層としてジルコ
ニウムとチタンの構成比がＺｒ／（Ｔｉ＋Ｚｒ）＝０．
２以上の積層構造を有する圧電体薄膜とすることが好ま
しい。
【０００９】ＭｇＯ基板上に白金もしくはパラジウムを
蒸着し、その上に鉛を主成分とする圧電体をスパッタ蒸
着することにより圧電性を有する膜を形成し、最後にＭ
ｇＯ基板を除去することにより圧電アクチュエータを製
造する方法が好ましい。
蒸着し、その上に鉛を主成分とする圧電体をスパッタ蒸
着することにより圧電性を有する膜を形成し、最後にＭ
ｇＯ基板を除去することにより圧電アクチュエータを製
造する方法が好ましい。
【００１０】
【作用】前記本発明の構成によって、圧電アクチュエー
タを小型化でき任意の形状に加工することが容易にな
る。すなわち圧電性を有する膜をはさむ電極の少なくと
も一方を白金またはパラジウム、圧電性の膜として鉛を
含有した圧電体であれば、圧電性の薄膜を結晶性良く配
向させて形成することが容易となり、また白金またはパ
ラジウム電極と圧電性薄膜との付着力も強いため、この
電極の変位を抑えることで、膜厚が薄い圧電体であって
も大きな変位が発生し、また良好な圧電特性を得ること
ができる。
タを小型化でき任意の形状に加工することが容易にな
る。すなわち圧電性を有する膜をはさむ電極の少なくと
も一方を白金またはパラジウム、圧電性の膜として鉛を
含有した圧電体であれば、圧電性の薄膜を結晶性良く配
向させて形成することが容易となり、また白金またはパ
ラジウム電極と圧電性薄膜との付着力も強いため、この
電極の変位を抑えることで、膜厚が薄い圧電体であって
も大きな変位が発生し、また良好な圧電特性を得ること
ができる。
【００１１】また前記本発明の白金もしくはパラジウム
の電極上に鉛を主成分をする圧電体、その上に白金もし
くはパラジウムの電極を形成し、その上に鉛を主成分と
する圧電体を形成し、更にその上の電極からなるバイモ
ルフ構造の圧電アクチュエータでは、圧電体薄膜の自発
分極の方向を２枚の圧電体薄膜を互いに接着剤で貼り合
わせる等の方法により自発分極の方法を対向させること
により、より大きな変位を発生させることが可能とな
る。
の電極上に鉛を主成分をする圧電体、その上に白金もし
くはパラジウムの電極を形成し、その上に鉛を主成分と
する圧電体を形成し、更にその上の電極からなるバイモ
ルフ構造の圧電アクチュエータでは、圧電体薄膜の自発
分極の方向を２枚の圧電体薄膜を互いに接着剤で貼り合
わせる等の方法により自発分極の方法を対向させること
により、より大きな変位を発生させることが可能とな
る。
【００１２】次に前記本発明の白金もしくはパラジウム
の電極上に鉛を主成分をする圧電体、その上に白金もし
くはパラジウムの電極を形成し、その上に鉛を主成分と
する圧電体を形成し、更にその上の電極からなるバイモ
ルフ構造の圧電アクチュエータでは、容易に圧電体薄膜
の自発分極の方向を同方向とすることができ、容易に大
きな変位を発生させるアクチュエータとすることができ
る。
の電極上に鉛を主成分をする圧電体、その上に白金もし
くはパラジウムの電極を形成し、その上に鉛を主成分と
する圧電体を形成し、更にその上の電極からなるバイモ
ルフ構造の圧電アクチュエータでは、容易に圧電体薄膜
の自発分極の方向を同方向とすることができ、容易に大
きな変位を発生させるアクチュエータとすることができ
る。
【００１３】また前記本発明の圧電アクチュエータのう
ち圧電性を有する膜として鉛、ジルコニウムとチタンを
主成分とする誘電体で、電極上の第１層としてジルコニ
ウムとチタンの構成比がＺｒ／（Ｔｉ＋Ｚｒ）＝０．２
以下の圧電体、第２層としてジルコニウムとチタンの構
成比がＺｒ／（Ｔｉ＋Ｚｒ）＝０．２以上の圧電体から
なる好ましい構成とすることによって、電極上に圧電性
を持たない相を析出させることなく、結晶性の良い圧電
性薄膜が形成することが可能になり、良好な特性を有す
る圧電アクチュエータを実現できる。
ち圧電性を有する膜として鉛、ジルコニウムとチタンを
主成分とする誘電体で、電極上の第１層としてジルコニ
ウムとチタンの構成比がＺｒ／（Ｔｉ＋Ｚｒ）＝０．２
以下の圧電体、第２層としてジルコニウムとチタンの構
成比がＺｒ／（Ｔｉ＋Ｚｒ）＝０．２以上の圧電体から
なる好ましい構成とすることによって、電極上に圧電性
を持たない相を析出させることなく、結晶性の良い圧電
性薄膜が形成することが可能になり、良好な特性を有す
る圧電アクチュエータを実現できる。
【００１４】次に前記本発明の圧電アクチュエータの製
造方法において、ＭｇＯ基板上に白金もしくはパラジウ
ムを蒸着し、その上に鉛を主成分とする圧電体をスパッ
タ蒸着することにより圧電性を有する膜を形成し、最後
にＭｇＯ基板を除去する好ましい製造方法により、電極
および圧電体を結晶性良く作製することが可能であり、
またこの時の圧電体薄膜の分極方向は上向きに向いてお
り、分極方向を揃える処理が不要であり良好な圧電特性
を有する圧電アクチュエータが実現できる。
造方法において、ＭｇＯ基板上に白金もしくはパラジウ
ムを蒸着し、その上に鉛を主成分とする圧電体をスパッ
タ蒸着することにより圧電性を有する膜を形成し、最後
にＭｇＯ基板を除去する好ましい製造方法により、電極
および圧電体を結晶性良く作製することが可能であり、
またこの時の圧電体薄膜の分極方向は上向きに向いてお
り、分極方向を揃える処理が不要であり良好な圧電特性
を有する圧電アクチュエータが実現できる。
【００１５】
【実施例】以下本発明の一実施例における圧電アクチュ
エータおよびその製造方法について、図面を参照しなが
ら説明する。
エータおよびその製造方法について、図面を参照しなが
ら説明する。
【００１６】図１に本発明にかかる圧電アクチュエータ
の一実施例を示す。下部電極上たとえば(100)面に配向
した白金電極１上に鉛を含有した圧電性を有する膜、た
とえばペロブスカイト型ＰＺＴ薄膜２から構成する。こ
の構成によりペロブスカイト型ＰＺＴ薄膜を結晶性良く
また(001)面に配向させて成長させることができる。圧
電性薄膜を結晶性良く配向させることにより、電圧の印
加に対して大きな変位量及び応力を発生させることがで
きる。形成したアクチュエータの形状は薄膜化したこと
により、従来行われていた焼結体を切り出して加工した
場合よりも小型にできる。片持ち梁の大きさが50x10x0.
05mmの図１に示したユニモルフタイプの圧電アクチュエ
ータを形成し、電極間に15Vの電圧を印加した場合、素
子先端の変位は約0.5mmの大きな値を得た。
の一実施例を示す。下部電極上たとえば(100)面に配向
した白金電極１上に鉛を含有した圧電性を有する膜、た
とえばペロブスカイト型ＰＺＴ薄膜２から構成する。こ
の構成によりペロブスカイト型ＰＺＴ薄膜を結晶性良く
また(001)面に配向させて成長させることができる。圧
電性薄膜を結晶性良く配向させることにより、電圧の印
加に対して大きな変位量及び応力を発生させることがで
きる。形成したアクチュエータの形状は薄膜化したこと
により、従来行われていた焼結体を切り出して加工した
場合よりも小型にできる。片持ち梁の大きさが50x10x0.
05mmの図１に示したユニモルフタイプの圧電アクチュエ
ータを形成し、電極間に15Vの電圧を印加した場合、素
子先端の変位は約0.5mmの大きな値を得た。
【００１７】図２に前記ユニモルフタイプの圧電アクチ
ュエータを互いに貼り合わせたバイモルフ構造の圧電ア
クチュエータの一実施例を示す。前記(100)面に配向し
た白金電極１上に鉛を含有した圧電性を有する膜、たと
えばペロブスカイト型Pb(Zr,Ti)O3（ＰＺＴ）薄膜２か
ら構成する薄膜で、これらを接着剤、例えばエポキシ樹
脂３により接着した。一般に２枚のＰＺＴ薄膜２の分極
軸方向を連続した薄膜作製方法により対向させることは
困難であるが、これらを接着することにより分極方向を
容易に対向させる構成とすることができる。また一般に
圧電体の厚さを薄くしていくと、おもに薄膜作製中に蓄
積された内部応力のためはじめから反り返った様な変形
がしばしば起こり、アクチュエータの設計および作製を
困難にしていた。しかしユニモルフタイプの圧電体薄膜
を互いに貼り合わせることによって、薄膜内部の応力を
打ち消しあうことができる。また白金電極１上にＰＺＴ
等のペロブスカイト型強誘電体をスパッタ法などで薄膜
化した場合、後述するように自発分極方向が揃うことが
知られており、このことより本構成のバイモルフアクチ
ュエータの分極方向は容易に対向させることができ、図
に示した方向の電圧を印加することにより変位が発生す
る。前記ユニモルフタイプのアクチュエータを貼り合わ
せ大きさ、50x10x0.1mmのバイモルフタイプ圧電アクチ
ュエータに15Vの電圧を印加した場合、1mm程度の大きな
変位が得られた。
ュエータを互いに貼り合わせたバイモルフ構造の圧電ア
クチュエータの一実施例を示す。前記(100)面に配向し
た白金電極１上に鉛を含有した圧電性を有する膜、たと
えばペロブスカイト型Pb(Zr,Ti)O3（ＰＺＴ）薄膜２か
ら構成する薄膜で、これらを接着剤、例えばエポキシ樹
脂３により接着した。一般に２枚のＰＺＴ薄膜２の分極
軸方向を連続した薄膜作製方法により対向させることは
困難であるが、これらを接着することにより分極方向を
容易に対向させる構成とすることができる。また一般に
圧電体の厚さを薄くしていくと、おもに薄膜作製中に蓄
積された内部応力のためはじめから反り返った様な変形
がしばしば起こり、アクチュエータの設計および作製を
困難にしていた。しかしユニモルフタイプの圧電体薄膜
を互いに貼り合わせることによって、薄膜内部の応力を
打ち消しあうことができる。また白金電極１上にＰＺＴ
等のペロブスカイト型強誘電体をスパッタ法などで薄膜
化した場合、後述するように自発分極方向が揃うことが
知られており、このことより本構成のバイモルフアクチ
ュエータの分極方向は容易に対向させることができ、図
に示した方向の電圧を印加することにより変位が発生す
る。前記ユニモルフタイプのアクチュエータを貼り合わ
せ大きさ、50x10x0.1mmのバイモルフタイプ圧電アクチ
ュエータに15Vの電圧を印加した場合、1mm程度の大きな
変位が得られた。
【００１８】次に本発明にかかるバイモルフタイプの圧
電アクチュエータの一実施例を図３に示す。まず白金電
極１上に圧電性薄膜であるＰＺＴ薄膜２を形成し、その
上に内部電極として白金電極１、その上にＰＺＴ薄膜２
を形成し、外部電極として白金電極１から構成する。こ
の時のＰＺＴ薄膜２の膜厚は10μｍとし、白金電極１の
厚みは1μｍ以下とした。ＰＺＴ等のペロブスカイト型
誘電体は前述のように白金などの上に結晶性の良い配向
膜を形成することが可能で、このような構成の圧電アク
チュエータを一貫して形成することにより、繰り返しの
変位によりしばしば起こる内部電極と圧電薄膜の剥離を
防止することができた。また白金電極１上にＰＺＴ等の
ペロブスカイト型強誘電体をスパッタ法などで薄膜化し
た場合、自発分極方向が揃い図３に示した好ましい構成
によれば、ともに同じ分極方向を持つバイモルフを形成
できる。このバイモルフ型圧電アクチュエータを大きさ
5x0.5x0.02mmに成形し、図３に示す方向の電圧を１５Ｖ
印加した場合、非常に小型であるにもかかわらず約0.1m
m程度の変位が安定して得られた。
電アクチュエータの一実施例を図３に示す。まず白金電
極１上に圧電性薄膜であるＰＺＴ薄膜２を形成し、その
上に内部電極として白金電極１、その上にＰＺＴ薄膜２
を形成し、外部電極として白金電極１から構成する。こ
の時のＰＺＴ薄膜２の膜厚は10μｍとし、白金電極１の
厚みは1μｍ以下とした。ＰＺＴ等のペロブスカイト型
誘電体は前述のように白金などの上に結晶性の良い配向
膜を形成することが可能で、このような構成の圧電アク
チュエータを一貫して形成することにより、繰り返しの
変位によりしばしば起こる内部電極と圧電薄膜の剥離を
防止することができた。また白金電極１上にＰＺＴ等の
ペロブスカイト型強誘電体をスパッタ法などで薄膜化し
た場合、自発分極方向が揃い図３に示した好ましい構成
によれば、ともに同じ分極方向を持つバイモルフを形成
できる。このバイモルフ型圧電アクチュエータを大きさ
5x0.5x0.02mmに成形し、図３に示す方向の電圧を１５Ｖ
印加した場合、非常に小型であるにもかかわらず約0.1m
m程度の変位が安定して得られた。
【００１９】図４に本発明にかかる圧電体薄膜の構造を
示す。圧電体薄膜としてその変位量の大きさなどからこ
れまでＺｒとＴｉの構成比が約50/50のＰＺＴが良く用
いられている。しかしこの組成のＰＺＴを白金などの金
属電極上に形成する場合、その界面に圧電性をしめさな
いＺｒの酸化物などの相が析出し、アクチュエータとし
ての特性に悪影響を与えていた。しかしアクチュエータ
を構成する圧電体薄膜をＰＺＴとし、その組成を図４に
示すように白金電極１上の第１層としてジルコニウムと
チタンの構成比がＺｒ／（Ｔｉ＋Ｚｒ）＝０．２以下、
第２層としてジルコニウムとチタンの構成比がＺｒ／
（Ｔｉ＋Ｚｒ）＝０．２以上とすることにより、圧電体
形成時に白金電極１との界面に圧電性を示さないＺｒの
酸化物を形成させることなく圧電体薄膜を形成すること
ができ、特性の良いアクチュエータを形成できた。この
好ましい圧電薄膜の構造で、まず第１層としてＺｒ／
（Ｔｉ＋Ｚｒ）＝０のPbTiO3薄膜、第２層としてＺｒ／
（Ｔｉ＋Ｚｒ）＝０．５のＰＺＴ薄膜とし、図１に示し
た物と同様の圧電アクチュエータを作製したところ、約
２倍近くの変位量が得ることができた。
示す。圧電体薄膜としてその変位量の大きさなどからこ
れまでＺｒとＴｉの構成比が約50/50のＰＺＴが良く用
いられている。しかしこの組成のＰＺＴを白金などの金
属電極上に形成する場合、その界面に圧電性をしめさな
いＺｒの酸化物などの相が析出し、アクチュエータとし
ての特性に悪影響を与えていた。しかしアクチュエータ
を構成する圧電体薄膜をＰＺＴとし、その組成を図４に
示すように白金電極１上の第１層としてジルコニウムと
チタンの構成比がＺｒ／（Ｔｉ＋Ｚｒ）＝０．２以下、
第２層としてジルコニウムとチタンの構成比がＺｒ／
（Ｔｉ＋Ｚｒ）＝０．２以上とすることにより、圧電体
形成時に白金電極１との界面に圧電性を示さないＺｒの
酸化物を形成させることなく圧電体薄膜を形成すること
ができ、特性の良いアクチュエータを形成できた。この
好ましい圧電薄膜の構造で、まず第１層としてＺｒ／
（Ｔｉ＋Ｚｒ）＝０のPbTiO3薄膜、第２層としてＺｒ／
（Ｔｉ＋Ｚｒ）＝０．５のＰＺＴ薄膜とし、図１に示し
た物と同様の圧電アクチュエータを作製したところ、約
２倍近くの変位量が得ることができた。
【００２０】次に上述の圧電アクチュエータを製造する
方法の一実施例を以下に説明する。まず(100)ＭｇＯ基
板上に(100)面に配向した白金電極をスパッタ法で蒸着
した。その上に鉛を主成分とする圧電体であるＰＺＴ薄
膜をスパッタ蒸着することにより圧電性を有する膜を形
成した。スパッタ法を用いてＰＺＴ薄膜を作製すること
によりｃ軸配向したＰＺＴを安定的に作製することがで
き、かつ自発分極軸が上向きであった。自発分極の向き
が揃う理由については不明なところが多いが、焼結体で
必要な分極処理が不要になり、アクチュエータ作製にお
ける工程が簡素化できた。またＭｇＯ基板は硝酸溶液な
どにより容易に溶かすことができ、モノモルフまたはバ
イモルフの形状への加工が容易に行うことができた。
方法の一実施例を以下に説明する。まず(100)ＭｇＯ基
板上に(100)面に配向した白金電極をスパッタ法で蒸着
した。その上に鉛を主成分とする圧電体であるＰＺＴ薄
膜をスパッタ蒸着することにより圧電性を有する膜を形
成した。スパッタ法を用いてＰＺＴ薄膜を作製すること
によりｃ軸配向したＰＺＴを安定的に作製することがで
き、かつ自発分極軸が上向きであった。自発分極の向き
が揃う理由については不明なところが多いが、焼結体で
必要な分極処理が不要になり、アクチュエータ作製にお
ける工程が簡素化できた。またＭｇＯ基板は硝酸溶液な
どにより容易に溶かすことができ、モノモルフまたはバ
イモルフの形状への加工が容易に行うことができた。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係る圧電ア
クチュエータ及びその製造方法においては、小型化およ
び微細加工に適した圧電体薄膜を用いることにより伴う
圧電特性の劣化を防ぐ構成を提供し、またその作製法に
より良好な動作を行う圧電アクチュエータが実現でき
た。
クチュエータ及びその製造方法においては、小型化およ
び微細加工に適した圧電体薄膜を用いることにより伴う
圧電特性の劣化を防ぐ構成を提供し、またその作製法に
より良好な動作を行う圧電アクチュエータが実現でき
た。
【図１】本発明の一実施例における圧電アクチュエータ
の構成を示す図
の構成を示す図
【図２】本発明の一実施例における圧電アクチュエータ
の構成を示す図
の構成を示す図
【図３】本発明の一実施例における圧電アクチュエータ
の構成を示す図
の構成を示す図
【図４】本発明の一実施例における圧電薄膜の構造を示
す図
す図
１ 白金電極 ２ ＰＺＴ薄膜 ３ エポキシ樹脂
Claims (5)
- 【請求項１】圧電性を有する膜の対向する面に電極を形
成した構成で、電極の少なくとも一方を白金またはパラ
ジウムとし、圧電性の膜として鉛を含有した圧電体から
なる構造で、対向する電極間に電圧を加えることにより
膜の水平面に対して垂直な変位を発生させることを特徴
とする圧電アクチュエータ。 - 【請求項２】白金もしくはパラジウムの電極上に鉛を主
成分をする圧電体薄膜、その上に白金もしくはパラジウ
ムの電極を形成し、その上に鉛を主成分とする圧電体薄
膜を形成し、更にその上の電極からなる構造で、各々の
圧電体薄膜の分極軸方向が対向する方向の構成のバイモ
ルフ構造を有する圧電アクチュエータ。 - 【請求項３】白金もしくはパラジウムの電極上に鉛を主
成分をする圧電体薄膜、その上に白金もしくはパラジウ
ムの電極を形成し、その上に鉛を主成分とする圧電体薄
膜を形成し、更にその上の電極からなる構造で、各々の
圧電体薄膜の分極軸方向が同方向の構成のバイモルフ構
造を有する圧電アクチュエータ。 - 【請求項４】圧電性を有する膜として鉛、ジルコニウム
とチタンを主成分とする誘電体で、電極上の第１層とし
てジルコニウムとチタンの構成比がＺｒ／（Ｔｉ＋Ｚ
ｒ）＝０．２以下の圧電体、第２層としてジルコニウム
とチタンの構成比がＺｒ／（Ｔｉ＋Ｚｒ）＝０．２以上
の積層構造を有する圧電体薄膜からなる請求項１、２又
は３に記載の圧電アクチュエータ。 - 【請求項５】ＭｇＯ基板上に白金もしくはパラジウムを
蒸着し、その上に鉛を主成分とする圧電体をスパッタ蒸
着することにより圧電性を有する膜を形成し、最後にＭ
ｇＯ基板を除去することを特徴とする請求項１から４の
いずれかに記載の圧電アクチュエータ製造方法。
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|---|---|---|---|
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