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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6179669
(24)【登録日】2017年7月28日
(45)【発行日】2017年8月16日
(54)【発明の名称】圧電薄膜及び圧電薄膜素子
(51)【国際特許分類】
H01L 41/187 20060101AFI20170807BHJP
【ＦＩ】
H01L41/187
【請求項の数】3
【全頁数】10
(21)【出願番号】特願2016-521021(P2016-521021)
(86)(22)【出願日】2015年5月1日
(86)【国際出願番号】JP2015063119
(87)【国際公開番号】WO2015178196
(87)【国際公開日】20151126
【審査請求日】2016年7月4日
(31)【優先権主張番号】特願2014-103353(P2014-103353)
(32)【優先日】2014年5月19日
(33)【優先権主張国】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000006231
【氏名又は名称】株式会社村田製作所
(74)【代理人】
【識別番号】110001232
【氏名又は名称】特許業務法人 宮▲崎▼・目次特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】池内 伸介
(72)【発明者】
【氏名】米田 年麿
(72)【発明者】
【氏名】松木 善隆
(72)【発明者】
【氏名】遠藤 尚之
【審査官】
上田 智志
(56)【参考文献】
【文献】
特開２０１１−１０９０３７（ＪＰ，Ａ）
【文献】
国際公開第２０１２／０２０６３８（ＷＯ，Ａ１）
【文献】
S.IKEUCHI（他８名），Preparation of (K, Na)NbO3-CaTiO3 Film by RF Magnetron Sputtering，2014 IEEE International Ultrasonics Symposium Proceedings，米国，IEEE，２０１４年 ９月 ６日，pp. 1578-1581
【文献】
Y.LEE（他６名），Electrical Properties of a 0.95(Na0.5K0.5)NbO3-0.05CaTiO3 Thin Film Grown on a Pt/Ti/SiO2/Si Substrate，Journal of the American Ceramic Society，米国，The American Ceramic Society，２０１４年 ６月２８日，Volume 97, Issue 9，pp. 2892-2896
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｈ０１Ｌ ４１／１８７
Ｃ２３Ｃ １４／０８
Ｃ０１Ｇ ２３／００，３３／００
ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
一般式（１）：（Ｋ１−ｘＮａｘ）ＮｂＯ３で表されるニオブ酸カリウムナトリウムと、ＣａＴｉＯ３とを含む圧電薄膜であって、
前記一般式（１）：（Ｋ１−ｘＮａｘ）ＮｂＯ３で表されるニオブ酸カリウムナトリウムと、ＣａＴｉＯ３とを含む圧電薄膜が、一般式（２）：（１−ｎ）（Ｋ１−ｘＮａｘ）ＮｂＯ３−ｎＣａＴｉＯ３で表される組成物を含む圧電薄膜であって、
前記一般式（２）におけるｘ及びｎが、０．５６≦ｘ≦０．７３及び０．０２≦ｎ≦０．０７３の範囲にあり、
前記圧電薄膜のＸ線回折プロファイルにおける、（００１）面の回折ピークから算出される格子面間隔が３．９７５Å以下であり、
前記圧電薄膜のＸ線回折プロファイルにおける、（１０１）面の回折ピーク強度Ｉ１０１の、（００１）面の回折ピーク強度Ｉ００１に対する比Ｉ１０１／Ｉ００１が、Ｉ１０１／Ｉ００１＞０及びｌｏｇ１０（Ｉ１０１／Ｉ００１）≦−２．１０を満たしている、圧電薄膜。
前記一般式（１）：（Ｋ１−ｘＮａｘ）ＮｂＯ３で表されるニオブ酸カリウムナトリウムと、ＣａＴｉＯ３とを含む圧電薄膜が、一般式（２）：（１−ｎ）（Ｋ１−ｘＮａｘ）ＮｂＯ３−ｎＣａＴｉＯ３で表される組成物を含む圧電薄膜であって、
前記一般式（２）におけるｘ及びｎが、０．５６≦ｘ≦０．７３及び０．０２≦ｎ≦０．０７３の範囲にあり、
前記圧電薄膜のＸ線回折プロファイルにおける、（００１）面の回折ピークから算出される格子面間隔が３．９７５Å以下であり、
前記圧電薄膜のＸ線回折プロファイルにおける、（１０１）面の回折ピーク強度Ｉ１０１の、（００１）面の回折ピーク強度Ｉ００１に対する比Ｉ１０１／Ｉ００１が、Ｉ１０１／Ｉ００１＞０及びｌｏｇ１０（Ｉ１０１／Ｉ００１）≦−２．１０を満たしている、圧電薄膜。
【請求項2】
前記圧電薄膜のＸ線回折プロファイルにおける、（１０１）面の回折ピーク強度Ｉ１０１の、（００１）面の回折ピーク強度Ｉ００１に対する比Ｉ１０１／Ｉ００１が、ｌｏｇ１０（Ｉ１０１／Ｉ００１）≦−２．９５を満たしている、請求項１に記載の圧電薄膜。
【請求項3】
基板と、
前記基板上に設けられた、請求項１または２に記載の圧電薄膜と、
前記圧電薄膜を挟むように設けられた第１，第２の電極とを備える、圧電薄膜素子。
前記基板上に設けられた、請求項１または２に記載の圧電薄膜と、
前記圧電薄膜を挟むように設けられた第１，第２の電極とを備える、圧電薄膜素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ニオブ酸カリウムナトリウム系の圧電薄膜及び該圧電薄膜を用いた圧電薄膜素子に関する。【背景技術】
【0002】
従来、非鉛系の圧電磁気組成物として、ペロブスカイト結晶構造を有するニオブ酸カリウムナトリウムからなる圧電材料が注目されている。【0003】
下記の特許文献１には、一般式：（１−ｎ）（Ｋ１−ｘ−ｙＮａｘＬｉｙ）ｍ（Ｎｂ１−ｚＴａｚ）Ｏ３−ｎＭ１Ｍ２Ｏ３で表される組成物を主成分とする圧電磁気組成物が開示されている。【0004】
特許文献１では、上記ｍ、ｎ、ｘ、ｙ及びｚがそれぞれ０．９８≦ｍ≦１．０、０＜ｎ＜０．１、０．１≦ｘ、ｙ≦０．３、ｘ＋ｙ＜０．７５及び０≦ｚ≦０．３の範囲にあるとされている。【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開平１１−２２８２２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
特許文献１に記載の圧電磁気組成物を用いれば、圧電特性が良好な圧電素子を得ることができる。しかしながら、特許文献１のような圧電磁気組成物を薄膜化すると、特に低電界駆動時において、圧電特性が劣化することがあった。【0007】
本発明の目的は、圧電特性の劣化が生じ難い、圧電薄膜及び圧電薄膜素子を提供することにある。【課題を解決するための手段】
【0008】
本願発明者らは、鋭意検討した結果、一般式（１）：（Ｋ１−ｘＮａｘ）ＮｂＯ３で表されるニオブ酸カリウムナトリウムと、ＣａＴｉＯ３とを含む圧電薄膜のＸ線回折プロファイルにおける、格子面間隔及び回折ピーク強度比を特定の範囲に限定することで、上記課題を達成できることを見出し、本発明を成すに至った。【0009】
すなわち、本発明に係る圧電薄膜は、一般式（１）：（Ｋ１−ｘＮａｘ）ＮｂＯ３で表されるニオブ酸カリウムナトリウムと、ＣａＴｉＯ３とを含む圧電薄膜であって、上記圧電薄膜のＸ線回折プロファイルにおける、（００１）面の回折ピークから算出される格子面間隔が３．９７５Å以下であり、上記圧電薄膜のＸ線回折プロファイルにおける、（１０１）面の回折ピーク強度Ｉ１０１の、（００１）面の回折ピーク強度Ｉ００１に対する比Ｉ１０１／Ｉ００１が、ｌｏｇ１０（Ｉ１０１／Ｉ００１）≦−２．１０を満たしている。【0010】
本発明に係る圧電薄膜では、好ましくは、上記圧電薄膜のＸ線回折プロファイルにおける、（１０１）面の回折ピーク強度Ｉ１０１の、（００１）面の回折ピーク強度Ｉ００１に対する比Ｉ１０１／Ｉ００１が、ｌｏｇ１０（Ｉ１０１／Ｉ００１）≦−２．９５を満たしている。【0011】
本発明に係る圧電薄膜では、好ましくは、上記一般式（１）：（Ｋ１−ｘＮａｘ）ＮｂＯ３で表されるニオブ酸カリウムナトリウムと、ＣａＴｉＯ３とを含む圧電薄膜が、一般式（２）：（１−ｎ）（Ｋ１−ｘＮａｘ）ＮｂＯ３−ｎＣａＴｉＯ３で表される組成物を含む圧電薄膜であって、上記一般式（２）におけるｘ及びｎが、０．５６≦ｘ≦０．７３及び０．０２≦ｎ≦０．０７３の範囲にある。【0012】
本発明に係る圧電薄膜素子は、基板と、上記基板上に設けられた上記本発明に係る圧電薄膜と、上記圧電薄膜を挟むように設けられた第１，第２の電極とを備える。【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、圧電特性の劣化が生じ難い、圧電薄膜及び圧電薄膜素子を提供することが可能となる。【図面の簡単な説明】
【0014】
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。【0016】
（圧電薄膜素子）図１は、本発明の一実施形態に係る圧電薄膜素子の模式的正面断面図である。圧電薄膜素子１は、基板２を備える。基板２はＳｉにより形成されている。もっとも、基板２は、ガラスやＳＯＩ、その他の半導体材料や単結晶材料、ステンレスやチタンなどの金属材料により形成されていてもよい。
【0017】
基板２上には、ＳｉＯ２膜６が形成されている。ＳｉＯ２膜６を設けた場合、後述する第１の電極４と基板２を形成する材料とを電気的に絶縁することができる。もっとも、本発明において、ＳｉＯ２膜６は、設けなくともよい。【0018】
ＳｉＯ２膜６上には、第１の電極４が設けられている。より詳細には、第１の電極４は、ＳｉＯ２膜６上に第１の密着層７を介して積層されている。第１の電極４は、高温酸素雰囲気下でも安定な材料で形成されることが望ましい。このような材料としては、例えば、Ｐｔ、Ａｕ又はＩｒなどの貴金属材料や導電性酸化物材料が用いられる。本実施形態において、第１の電極４は、Ｐｔにより形成されている。第１の密着層７は、Ｔｉにより形成されている。第１の密着層７は、密着層としての機能を持つＴｉＯｘなどの材料により形成されていてもよい。【0019】
第１の電極４上には、圧電薄膜３が積層されている。圧電薄膜３は、一般式（１）：（Ｋ１−ｘＮａｘ）ＮｂＯ３で表されるニオブ酸カリウムナトリウムと、ＣａＴｉＯ３とを含む。【0020】
圧電薄膜３上には、第２の電極５が形成されている。より詳細には、第２の電極５は、圧電薄膜３上に第２の密着層８を介して積層されている。第２の電極５は、Ｐｔにより構成されている。もっとも、第２の電極５は、他の適宜の導電性材料により構成されていてもよい。第２の密着層８は、Ｔｉにより形成されている。第２の密着層８は、密着層としての機能を持つＴｉＯｘなどの材料により形成されていてもよい。【0021】
なお、本発明においては、第１，第２の密着層７，８は設けられていなくともよい。すなわち、圧電薄膜３は、第１，第２の電極４，５に直接挟まれるように形成されていてもよい。【0022】
（圧電薄膜）上述したように、本発明に係る圧電薄膜は、一般式（１）：（Ｋ１−ｘＮａｘ）ＮｂＯ３で表されるニオブ酸カリウムナトリウム（ＫＮＮ）と、ＣａＴｉＯ３とを含んでいる。ＫＮＮと、ＣａＴｉＯ３とを含む圧電薄膜としては、一般式（２）：（１−ｎ）（Ｋ１−ｘＮａｘ）ＮｂＯ３−ｎＣａＴｉＯ３で表される組成物（ＫＮＮ−ＣＴ）を含む圧電薄膜が、好適に用いられる。
【0023】
本発明においては、上記圧電薄膜のＸ線回折プロファイルにおける、（００１）面の回折ピークから算出される格子面間隔が、３．９７５Å以下である。そのため、ペロブスカイト相以外の異相の発生が抑制される。なお、上記Ｘ線回折プロファイルは、圧電薄膜に対して、ｏｕｔ−ｏｆ−ｐｌａｎｅにおける２θ／ωスキャンをすることにより測定される。【0024】
また、本発明においては、圧電薄膜のＸ線回折プロファイルにおける、（１０１）面の回折ピーク強度Ｉ１０１の、（００１）面の回折ピーク強度Ｉ００１に対する比Ｉ１０１／Ｉ００１が、ｌｏｇ１０（Ｉ１０１／Ｉ００１）≦−２．１０を満たしている。従って、本発明に係る圧電薄膜は、低電界駆動時においても、圧電特性の劣化が生じ難い。これを、図２及び図３を参照して具体的に説明する。【0025】
従来、基板上に第１の電極、ＫＮＮ−ＣＴを含む圧電薄膜及び第２の電極がこの順に積層されている圧電薄膜素子において、圧電薄膜の強誘電性を確認すると、図２に示すようなＰ−Ｅヒステリシス曲線を描くことが知られている。上記Ｐ−Ｅヒステリシスについては、以下のメカニズムによって説明することができる。【0026】
まず、第２の電極から第１の電極の方向、すなわち正方向に電界を印加し、その強度を強めていくと、圧電薄膜に存在する複数のドメインのうち、正方向に分極しやすいドメインから順に分極していく。印加電界の強度をさらに強めていくと、正方向に分極状態が飽和する。【0027】
次に、飽和状態から印加電界を弱めていくと、分極反転しにくいドメインから順に分極状態が解除されていく。さらに負方向へ印加する電界を強めていくと、圧電薄膜全体で分極が０になる。このように、圧電薄膜全体で分極が０になる際の電界を抗電界といい、通常、正方向に分極した場合の抗電界は負の値をとり、負方向に分極した場合の抗電界は正の値をとる。【0028】
この抗電界を越えてさらに負の電界を強めると、負方向へと分極状態が飽和する。なお、負方向への電界を弱めて正方向への電界を強めていく場合については、正方向への電界を弱めて負方向への電界を強めていく場合と同様に説明される。【0029】
図２に示すように、従来のＫＮＮ−ＣＴを含む圧電薄膜のＰ−Ｅヒステリシス曲線においては、正負ほぼ対称に２つの抗電界が存在しており、また、圧電薄膜の残留分極は、飽和した分極値よりも極端に低い値を示す。すなわち、一旦ある方向に分極を揃えたとしても、低電界又は無電界印加領域に戻ってきた際に、分極値が低くなる。そのため、従来のＫＮＮ−ＣＴを含む圧電薄膜においては、低電界又は無電界印加領域において、圧電特性が劣化しやすかった。【0030】
これに対して、本発明においては、上述したようにＸ線回折プロファイルのピーク強度比Ｉ１０１／Ｉ００１が、ｌｏｇ１０（Ｉ１０１／Ｉ００１）≦−２．１０を満たしているため、図３に示すように、通常正負対称に存在する抗電界が正方向に偏ったＰ−Ｅヒステリシス曲線を有している。すなわち、本発明に係る圧電薄膜においては、負の残留分極値が大きくなっている。従って、本発明に係る圧電薄膜は、低電界及び無電界印加領域においても、圧電特性が劣化し難い。【0031】
後述の実験例で示されるように、本発明においては、さらに正方向への偏りを大きくすることで、すなわち上記Ｘ線回折プロファイルのピーク強度比Ｉ１０１／Ｉ００１をｌｏｇ１０（Ｉ１０１／Ｉ００１）≦−２．９５とすることで、通常、正負対称に存在する抗電界を、いずれも正の値とすることができる。すなわち、さらに正方向への偏りを大きくすることで、負の方向へ自発的に分極させることができる。【0032】
この場合、圧電薄膜は、成膜された時点で、抗電界が偏っている方向とは逆の方向に分極される。従って、従来必要であった成膜時における分極工程を省略することもできる。【0033】
また、通常、圧電薄膜を用いたデバイスは、圧電磁気組成物の分極が消失する温度、すなわち約３００℃でリフローにより実装されるが、上記のように負の方向へ自発的に分極されている場合には、リフロー後に圧電特性が劣化し難い。【0034】
本発明において、上記一般式（２）：（１−ｎ）（Ｋ１−ｘＮａｘ）ＮｂＯ３−ｎＣａＴｉＯ３におけるｘ及びｎは、０．５６≦ｘ≦０．７３及び０．０２≦ｎ≦０．０７３の範囲にあることが好ましい。【0035】
ｘ及びｎの値が上記範囲内にある場合、より一層異相を少なくすることができ、より一層効果的に圧電特性を高めることができる。【0036】
以下、具体的な実験例を用いて、本発明に係る圧電薄膜についてより詳細に説明する。【0037】
まず、ＳｉＯ２膜が形成されたＳｉ基板上に、Ｔｉからなる第１の密着層及びＰｔからなる第１の電極をこの順に成膜した。【0038】
しかる後、第１の電極上に、ＫＮＮ−ＣＴを含む圧電薄膜を成膜した。なお、第１の電極と圧電薄膜との間には、配向や応力を制御するためのバッファ層を設けてもよい。バッファ層を形成するための材料としては、ＬａＮｉＯ３やＳｒＲｕＯ３などのペロブスカイト酸化物材料や、低温で成膜されたニオブ酸カリウムナトリウム（ＫＮＮ）系薄膜などが挙げられる。【0039】
圧電薄膜の成膜は、ＲＦマグネトロンスパッタリングにより行った。ターゲットとしては、ＫＮＮ−ＣＴを含むターゲットであって、ｘ、ｍ及びｎがそれぞれ、０．４７≦ｘ≦０．６５、ｍ＝１及び０．０２≦ｎ≦０．０４３のものを用いた。【0040】
このように圧電薄膜の成膜に際しては、単一のターゲットを用いてもよいし、複数のターゲットを用いて目的とする組成となるように同時にスパッタリングしてもよい。【0041】
また、スパッタリングに際しての基板加熱温度は、装置設定温度で５００℃〜６５０℃とし、ＡｒとＯ２との混合ガス雰囲気下で行なった。混合ガス中の、ＡｒとＯ２との比率Ｏ２／（Ａｒ＋Ｏ２）は、おおよそ１〜１０％となるように調整した。スパッタリングの圧力は、０．３Ｐａとした。また、単位面積当たりのカソード電力は２．５Ｗ／ｃｍ２とし、成膜された圧電薄膜の膜厚が、１〜３μｍとなるように成膜時間を調整した。【0042】
なお、スパッタリングにより製造すると、圧電薄膜の成膜時にＫを最大で３割損失することが知られている。その場合、Ｋを損失した分だけ、得られる圧電薄膜の組成がターゲット組成からずれることとなる。【0043】
具体的に、（Ｋ＋Ｎａ）／Ｎｂ、すなわちｍの値が１であるターゲットを用いた場合、成膜された圧電薄膜のｍの値は、０．８５≦ｍ≦０．９０であった。また、成膜された圧電薄膜のｘ及びｎの値は、それぞれ０．５６≦ｘ≦０．７３及び０．０２≦ｎ≦０．０４３であった。【0044】
次に、圧電薄膜上にＴｉからなる第２の密着層及びＰｔからなる第２の電極をこの順に形成することにより、圧電薄膜素子を得た。なお、第２の電極を形成する前あるいは第２の電極を形成した後には、圧電薄膜に所定の温度で加熱するポストアニール工程、すなわち追加の熱工程を行ってもよい。【0045】
このようにして作製した圧電薄膜素子を構成する圧電薄膜について、その結晶状態及び強誘電特性を測定した。【0046】
図４は、作製した圧電薄膜のＸ線回折プロファイルを示す図である。なお、Ｘ線回折プロファイルは、Ｘ線回折装置（リガク社製、品番「ＡＴＸ−Ｅ」）によって、ＣｕＫα線（λ＝０．１５４０５６ｎｍ）を用い、ｏｕｔ−ｏｆ−ｐｌａｎｅにおける２θ／ωスキャンにより測定した。また、図４において、ミラー指数は、圧電薄膜に含まれるＫＮＮ−ＣＴの結晶構造を擬立方晶と仮定して表記した。【0047】
図４より、２θ／ω＝２２度〜２３度において、ＫＮＮ−ＣＴの擬立方晶の（００１）面の回折ピークが存在していることがわかる。また、２θ／ω＝３１．５度〜３２．５度において、ＫＮＮ−ＣＴの擬立方晶の（１０１）面の回折ピークが存在していることがわかる。【0048】
（００１）面の回折ピークの回折角から、格子面間隔を算出したところ、（００１）面の格子面間隔は、３．９５２Å〜３．９９４Åであった。【0049】
また、図４の２θ／ω＝２９度〜３０度においては、ＫＮＮ−ＣＴのペロブスカイト相以外の異相に起因するピークが存在していることがわかる。【0050】
図５は、図４のＸ線回折プロファイルにおける（００１）面の格子面間隔と、異相のピーク強度との関係を示す図である。なお、異相のピーク強度が弱すぎてピークが観察できない場合、すなわち異相の少ない良質な圧電薄膜である場合においては、バックグラウンドの強度を異相のピーク強度として測定した。【0051】
図５より、（００１）面の格子面間隔が、３．９７５Å以下の場合、異相のピーク強度が低められていることがわかる。すなわち、ペロブスカイト相以外の異相の発生が抑制されていることがわかる。【0052】
次に、図５における（００１）面の格子面間隔が、３．９７５Å以下、すなわち異相が少ないサンプルについて、強誘電特性を測定した。具体的には、第１の電極に対して、第２の電極から電界を印加した際の分極値の変動を測定するＰ−Ｅヒステリシス測定を行った。この際、電界は、最大１０６ｋＶ／ｃｍの電界を１００Ｈｚの三角波として正負両方向に順に印加した。なお、上記三角波を掃引する前に、１０６ｋＶ／ｃｍの分極用パルス電界を印加した。【0053】
このようにして得られたＰ−Ｅヒステリシスにおいて、上述した分極値が０となる２つの抗電界のうち、負電界側に存在する抗電界ＥＣ−の値は、−１７．２〜３．７ｋＶ／ｃｍであった。他方正電極側に存在する抗電界ＥＣ＋の値は、１２．５〜３８．４ｋＶ／ｃｍであった。また、得られたＥＣ−及びＥＣ＋から、偏り量、すなわち（ＥＣ＋＋ＥＣ−）／２を算出し、図４のＸ線回折プロファイルにおける（１０１）面の回折ピーク強度Ｉ１０１の、（００１）面の回折ピーク強度Ｉ００１に対する比Ｉ１０１／Ｉ００１との関係を求めた。【0054】
図６は、ｌｏｇ１０（Ｉ１０１／Ｉ００１）と、得られた抗電界との関係を示す図である。【0055】
図６より、Ｉ１０１／Ｉ００１が小さいほど、すなわち（１０１）面の配向度が小さく（００１）面の配向度が大きいほど、ＥＣ−及びＥＣ＋が正方向にシフトしていることがわかる。【0056】
また、偏り量、すなわち（ＥＣ＋＋ＥＣ−）／２と、Ｉ１０１／Ｉ００１との間に線形相関が存在しており、Ｉ１０１／Ｉ００１が小さいほど、偏り量が高められていることがわかる。【0057】
図７は、抗電界に偏りがない圧電薄膜における圧電定数｜ｄ３１｜の印加電界依存性を示す図である。なお、圧電定数｜ｄ３１｜は、圧電薄膜とＳｉ基板とで構成される片持ちのユニモルフカンチレバーを作製し、上記圧電薄膜の厚み方向に電界を印加した際のユニモルフカンチレバーの先端変位より求めた。【0058】
なお、本実験例における圧電定数｜ｄ３１｜の測定方法は、特開２０１２−０１９０５０号公報と同じ方法である。また、圧電定数｜ｄ３１｜を算出するにあたって、圧電薄膜のヤング率は、バルクのＫＮＮの値と同じ値を使用した。【0059】
図７より、印加電界の絶対値が３０ｋＶ／ｃｍ以上の範囲においては、十分に高い圧電定数｜ｄ３１｜が得られていることがわかる。他方、印加電界の絶対値が１０ｋＶ／ｃｍ程度の低電界駆動時においては、圧電定数｜ｄ３１｜が極めて低くなっていることがわかる。【0060】
圧電薄膜を利用した圧電薄膜デバイスにおいては、低電界で圧電薄膜を駆動させることが多い。少なくとも、一般的な回路から得られる駆動電圧は５Ｖ程度が上限であり、その際の圧電薄膜の膜厚を３μｍとすれば、印加できる電界は１７ｋＶ／ｃｍ程度となる。【0061】
そこで、圧電薄膜の抗電界を１３ｋＶ／ｃｍ以上偏らせることができれば、すなわち圧電薄膜の偏り量を１３ｋＶ／ｃｍ以上とすることができれば、回路から印加できる電界が１７ｋＶ／ｃｍであっても、あたかも３０ｋＶ／ｃｍの電界を印加しているかのように、圧電薄膜を駆動させることができる。【0062】
図６より、圧電薄膜の偏り量、すなわち（ＥＣ＋＋ＥＣ−）／２を１３ｋＶ／ｃｍ以上とするためには、Ｉ１０１／Ｉ００１が、ｌｏｇ１０（Ｉ１０１／Ｉ００１）≦−２．１０の範囲にあればよいことがわかる。【0063】
従って、本発明においては、圧電薄膜のＸ線回折プロファイルにおける、回折ピーク強度Ｉ１０１の、（００１）面の回折ピーク強度Ｉ００１に対する比をｌｏｇ１０（Ｉ１０１／Ｉ００１）≦−２．１０の範囲とすることで、低電圧駆動時における圧電特性の劣化を抑制することができる。【0064】
また、図６において、ｌｏｇ１０（Ｉ１０１／Ｉ００１）をさらに小さくすると、ｌｏｇ１０（Ｉ１０１／Ｉ００１）≦−２．９５の範囲で、ＥＣ−＞０となっていることがわかる。この場合、圧電薄膜は、負方向へ自発的に分極し易くなる。【0065】
従って、Ｘ線回折プロファイルのピーク強度比Ｉ１０１／Ｉ００１がｌｏｇ１０（Ｉ１０１／Ｉ００１）≦−２．９５の範囲にある場合、分極処理工程を省略することができる。また、この場合、高温でのリフロー工程においても分極が消失し難いことから、リフロー後における圧電特性の劣化をより一層抑制することができる。【符号の説明】
【0066】
１…圧電薄膜素子２…基板
３…圧電薄膜
４，５…第１，第２の電極
６…ＳｉＯ２膜
７，８…第１，第２の密着層