压电器件及压电器件的制造方法技术

提供抑制泄漏通路的产生，具有良好的压电特性的压电器件及其制造方法。压电器件在基材上，依次层叠有第1电极、压电体层以及第2电极，至少上述第1电极由非晶质的氧化物导电体形成。成。成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】压电器件及压电器件的制造方法


[0001]本专利技术涉及压电器件及其制造方法。

技术介绍

[0002]一直以来，使用了利用物质的压电效应的压电元件。压电效应是指通过对于物质施加压力，从而产生与压力相应的极化的现象。利用压电效应，制作出压力传感器、加速度传感器、检测弹性波的AE(声发射)传感器等各种传感器。
[0003]压电器件一般而言，在一对电极之间夹持压电材料的层来构成。已知由Ti合金、Mg合金、Al合金、Zn合金等形成电极膜，将电极膜的杨氏模量与压电层的杨氏模量相比低地设定的构成(例如，参照专利文献1)。在该文献中，电极膜优选具有无取向或非晶质结构。

技术实现思路

[0004]专利技术所要解决的课题
[0005]在一对电极之间夹持有压电层的层叠体从制造工艺、结构的稳定性的观点考虑，一般而言在基材上形成。在基材由塑料、树脂等形成的情况下，其表面易于产生凹凸，但是构成电极的金属的结晶体不能吸收基材表面的凹凸。此外，基材上所形成的金属膜的表面也存在凹凸。如果由于金属表面的凹凸、针孔而压电层产生裂缝，则电极与电极之间形成泄漏通路。由于泄漏通路而极化，在压电层的表面所产生的电荷消失，不能获得压电效应。
[0006]本专利技术的目的在于提供抑制泄漏通路的产生，并且具有良好的压电特性的压电器件及其制造方法。
[0007]用于解决课题的方案
[0008]本专利技术中，由非晶质的氧化物导电体形成一对电极的至少一者。具体而言，压电器件在基材上，依次层叠有第1电极、压电体层以及第2电极，
[0009]至少上述第1电极由非晶质的氧化物导电体形成。
[0010]良好的构成例中，第1电极的厚度为例如10nm～200nm，更优选为10nm～100nm。
[0011]专利技术的效果
[0012]通过上述构成和方法，从而能够实现抑制泄漏通路的产生，具有良好的压电特性的压电体器件。
附图说明
[0013]图1为实施方式的压电器件的概略图。
[0014]图2为用于特性评价的样品的构成图。
[0015]图3为说明作为压电特性的d33值的测定方法的图。
[0016]图4为表示实施方式的样品的测定结果的图。
[0017]图5为表示比较例的测定结果的图。
[0018]图6为说明压电体层的基底使用金属电极膜时的压电特性劣化的原因的图。
[0019]图7为以不同的O2/Ar流量比成膜的样品的微小入射角X射线衍射的测定结果。
具体实施方式
[0020]在使用氧化锌(ZnO)等纤锌矿型的压电材料来形成压电体层的情况下，一般而言，认为在压电体层下，配置结晶性的基底膜为好。这是因为能够使反映基底的晶体结构而具有良好的结晶取向性的压电体层生长。
[0021]为了确保压电体层的结晶取向性，假定压电体具有一定程度的厚度，但是由于具有厚度，因此易于产生裂缝、开裂。特别是，在构成电极的金属膜的表面具有凹凸的情况下，压电体层的成膜后易于产生裂缝、针孔。
[0022]压电体层所产生的裂缝、开裂成为泄漏通路的原因。由于泄漏通路的产生，由极化产生的电荷消失，压电特性受损。
[0023]在实施方式中，夹持压电体层的一对电极中，由非晶质的透明的氧化物导电体形成至少基材与压电体层之间所配置的电极(下部电极)，从而吸收基材表面的凹凸来抑制泄漏通路的形成，实现良好的压电特性。
[0024]图1为压电器件10的概略图。压电器件10作为例如压电传感器使用，将对器件施加的压力作为电信号取出。压电器件10在基材11上，具有第1电极12、压电体层13、第2电极14依次层叠而成的层叠体15。基材11的“上”时，是指层叠体15的层叠方向的上侧。
[0025]在图1的配置例中，可以将第1电极12称为下部电极，将第2电极14称为上部电极。一对电极中，至少第1电极12由非晶质的氧化物导电体形成。氧化物导电体可以根据使用方式相对于可见光为“透明”的，也可以相对于所使用的特定的波长带的光为“透明”的。
[0026]作为非晶质的氧化物导电体，能够使用ITO(氧化铟锡)、IZO(氧化铟锌)、IZTO(氧化铟锌锡)、IGZO(氧化铟镓锌)等。
[0027]在使用ITO的情况下，锡(Sn)的含有比例(Sn/(In+Sn))可以为例如5～15wt％。在该含量的范围内，相对于可见光是透明的，利用室温的溅射能够形成非晶质的膜。
[0028]在使用IZO的情况下，锌(Zn)的含有比例(Zn/(In+Zn))可以为例如10wt％左右。IZO相对于可见光也是透明的，利用室温下的溅射也能够形成非晶质的膜。
[0029]在使用IZTO的情况下，In的含有比例(In/(In+Zn+Ti))可以为例如15～35wt％。在使用IGZO的情况下，In的含有比例(In/(In+Ga+Zn))可以为例如15～35wt％。IZTO和IGZO都相对于可见光是透明的，载流子的迁移率高。此外，室温下能够形成非晶质的膜。
[0030]这些非晶质的氧化物导电体膜在氩(Ar)气氛中，或Ar中混合有微量的氧(O2)的混合气体中得以成膜。O2流量相对于Ar和O2的总流量的比例优选为0％以上2.0％以下，更优选为0％以上1.5％以下。该流量比的范围的根据进行后述。
[0031]基材11的材料是任意的，可以是玻璃基板、蓝宝石基板，MgO基板等无机材料的基板，也可以是塑料基板。在由非晶质的透明的氧化物导电体形成第1电极12的情况下，在基材11为塑料基板的情况下，进一步发挥泄漏通路抑制的效果。这是因为：在使用塑料或树脂的基材11的情况下，基材11的表面易于产生凹凸，但是非晶质的第1电极12实现吸收该凹凸，并且使上层的压电体层13的结晶取向性变好的功能。
[0032]在使基材11为塑料层的情况下，能够使用例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚碳酸酯(PC)、丙烯酸系树脂、环烯烃系聚合物、聚酰亚胺(PI)等。
在这些材料中，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚碳酸酯(PC)、丙烯酸系树脂、环烯烃系聚合物为无色透明的材料，特别适合于将第1电极12作为光透射侧的情况。
[0033]压电体层13例如由具有纤锌矿型的晶体结构的压电材料形成，其厚度为20nm～250nm。通过使压电体层13的厚度为该范围，从而能够抑制裂缝、开裂的发生。如果压电体层13的厚度超过250nm，则裂缝、开裂产生的概率提高，此外，影响雾度(模糊度)。
[0034]如果压电体层13的厚度小于20nm，则难以获得良好的结晶取向性，实现充分的压电特性(与压力相应的极化特性)变得困难。压电体层134的厚度优选为30nm～200nm，更优选为50nm～100nm。
[0035]纤锌矿型的晶体结构以通式AB表示。这里，A为阳性元素(A
n+
)，B为阴性元素(B
n
‑
)。作为纤锌矿型的压电材料本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种压电器件，其特征在于，在基材上，依次层叠有第1电极、压电体层以及第2电极，至少所述第1电极由非晶质的氧化物导电体形成。2.根据权利要求1所述的压电器件，其特征在于，所述第1电极为ITO、IZO、IZTO或IGZO。3.根据权利要求1或2所述的压电器件，其特征在于，所述第1电极的厚度为10nm～200nm。4.根据权利要求3所述的压电器件，其特征在于，所述第1电极的厚度为10nm～100nm。5.根据权利要求1～4中任一项所述的压电器件，其特征在于，所述压电体层具有纤锌矿型的晶体结构。6.根据权利要求5所述的压电器件，其特征在于，所述压电体层将选自氧化锌(ZnO)、硫化锌(ZnS)、硒化锌(ZnSe)、碲化锌(ZnTe)、氮化铝(AlN)、氮化镓(GaN)、硒化镉(CdSe)、碲化镉(CdTe)、碳化硅(SiC)、和它们的组合中的材料作为主成分来形成。7.根据权利要求6所述的压电器件，其特征在于，所述压电体层在所述主成分中含有选自镁(...

【专利技术属性】
技术研发人员：永冈直树，中村大辅，黑濑爱美，
申请(专利权)人：日东电工株式会社，
类型：发明
国别省市：