專利名稱：用于形成鐵電體膜的方法,鐵電體膜,鐵電體器件和液體排出裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于形成鐵電體膜的方法，所述鐵電體膜含有PZT 類鈣鈦礦型氧化物。本發(fā)明也涉及通過所述用于形成鐵電體膜的方法獲得 的鐵電體膜。本發(fā)明還涉及包含該鐵電體膜的鐵電體器件，以及使用該鐵 電體器件的液體排出裝置。
背景技術：
迄今為止，壓電器件已經用于諸如安裝在噴墨式記錄頭上的致動器的 用途，所述壓電器件配置有壓電體和用于跨過壓電體施加電場的電極，所 述壓電體具有壓電特性，使得壓電體根據(jù)跨過壓電體施加電場的增強和降 低而膨脹和收縮。作為壓電體材料，迄今為止已經廣泛采用鈣鈦礦型氧化物，如鋯鈦酸鉛(PZT)。上述材料是在不施加電場時表現(xiàn)出自發(fā)極化的鐵 電體物質。從二十世紀60年代己經知道摻雜有價數(shù)高于被置換離子的價數(shù)的給 體離子的PZT表現(xiàn)出比純PZT的特性高的特性，如鐵電性。作為能夠在 A位置換Pl^+離子的給體離子，已知的是B產離子和各種鑭系元素陽離子， 如1^3+離子。作為能夠在B位置換Zr"離子和/或Ti"離子的給體離子，己 知的是V"離子，Nb5+離子，Ta5+離子，Sb5+離子，Mo"離子，W"離子等。迄今為止，鐵電體物質是使用例如下列技術制備的其中將含有所需 組成的組成元素的多種氧化物粒子混合在一起，并且其中將這樣獲得的混 合粒子進行成型處理和焙燒處理的技術；或者其中將含有所需組成的組成 元素的多種氧化物粒子分散在有機粘結劑中，并且其中將這樣獲得的分散 體涂布在基板上并且焙燒的技術。使用上述用于制備鐵電體物質的技術， 通過在至少600°C的溫度，通常在至少1,000°C的溫度下焙燒處理，制備 了鐵電體物質。使用上述用于制備鐵電體物質的技術，因為在高溫熱平衡 狀態(tài)下進行生產加工，因此具有不匹配的價數(shù)的摻雜劑不能以高濃度摻雜。在例如S. Takahashi， Ferroelectrics (1981)，第41巻，143頁描述了關 于各種給體離子對PZT塊體陶瓷材料摻雜的研究。圖10是說明上述文獻 的圖14的圖表。具體地，圖IO是顯示給體離子摻雜濃度和介電常數(shù)之間 的關系的圖表。在圖10中，說明了在約1.0摩爾％(在圖10的情況下對應 約0.5重量％)的給體離子摻雜濃度，特性變得最佳，而在給體離子摻雜濃 度高于約1.0摩爾％的情況下，特性變差。據(jù)推測，在給體離子摻雜濃度 高于約1.0摩爾％的情況下，由于價數(shù)不匹配而不能形成固溶體的部分給 體離子在粒子邊界經歷偏析等，因此導致特性變差。近來，在例如日本未審查專利出版物2006-96647， 2001-206769， 2001-253774和2006-188414中公開了其中給體離子在A位以比在S. Takahashi, Ferroelectrics (1981)，第41巻，143頁的文獻中的摻雜濃度更高的摻雜濃度摻雜的鐵電體物質。在曰本未審査專利出版物2006-96647(其權利要求l)中公開了一種 PZT類鐵電體膜，其中Bi在A位以落入大于0摩爾％至小于100摩爾％ 的范圍內的摻雜濃度摻雜，并且其中Nb或Ta在B位以落入5摩爾％至 40摩爾％的范圍內的摻雜濃度摻雜。所公開的鐵電體膜是使用溶膠-凝膠 技術形成的。溶膠-凝膠技術是熱平衡處理。在日本未審査專利出版物 2006-96647中公開的鐵電體膜的情況下，為了可以促進燒結，并且為了可 以獲得熱平衡狀態(tài)，摻雜作為燒結助劑的Si是必要的。(可以參考例如， 日本未審查專利出版物2006-96647的
段)。在日本未審查專利出版物2006-96647中，描述了在A位的Bi摻雜的 情況下，能夠抑制氧不足，并且能夠抑制電流泄漏。(可以參考例如，日本 未審查專利出版物2006-96647的
段)。而且，在日本未審查專利出 版物2006-96647中描述了 ，因為Bi的摻雜濃度和Nb或Ta的摻雜濃度被 設定得高，因此極化-電場滯后的矩形性(rectangularity)能夠得到提高，并 且極化-電場滯后能夠變得適當D (可以參考例如，日本未審查專利出版物 2006-96647的
段)。在日本未審査專利出版物2001-206769中公開了一種PZT類塊狀燒結 體，所述PZT類塊狀燒結體含有0.01重量％至10重量％的Bi203以及0.015重量％至10重量。/。的GeC)2。而且，在日本未審查專利出版物2001-253774 中公開了一種PZT類塊狀燒結體，所述PZT類塊狀燒結體含有0.01重量 %至10重量％的Bi203以及0.01重量％至10重量％的V205。在日本未審 查專利出版物2001-206769和2001-253774中，描述了通過摻雜作為燒結 助劑的Ge或V，燒結處理能夠在較低的溫度進行。此外，在日本未審査專利出版物2006-188414中公開了一種PZT類塊 狀燒結體，其中為了價數(shù)匹配，共摻雜了作為具有高價數(shù)的給體離子的 Bi以及作為具有低價數(shù)的受體離子的Sc或In。在日本未審査專利出版物2006-96647， 2001-206769和2001-253774 中描述的鐵電體物質的情況下，為了可以促進燒結，并且為了可以獲得熱 平衡狀態(tài)，摻雜作為燒結助劑的Si， Ge或V是必要的。然而，在摻雜上 述燒結助劑的情況下，鐵電特性變差。因此，使用在日本未審查專利出版 物2006-96647， 2001-206769和2001-253774中公開的技術，未必能夠充 分得到在A位的給體離子摻雜的效果。而且，在日本未審查專利出版物2001-253774中使用的V作為在B位 的給體離子。V的離子半徑小于Nb和Ta中的每一個的離子半徑，并且據(jù) 認為作為給體離子的V的作用小于Nb和Ta中的每一個的作用。此外， 優(yōu)選不使用具有高毒性的V205。在日本未審查專利出版物2006-188414中描述的鐵電體物質的情況 下，為了價數(shù)匹配，共摻雜了具有高價數(shù)的給體離子以及具有低價數(shù)的受 體離子。然而，已知的是具有低價數(shù)的受體離子起著較低鐵電特性的作用。 使用其中共摻雜受體離子的體系，未必能夠充分得到給體離子摻雜的效 果。而且，隨著近年來在電子設備中所進行的尺寸降低和重量降低，以及 在電子設備中所進行的功能的提高，出現(xiàn)了朝著降低壓電器件的尺寸和重 量以及提高壓電器件的功能的趨勢。例如，在用于噴墨式記錄頭的壓電器 件的情況下，為了可以獲得具有良好圖像質量的圖像，近來已經研究提高 壓電器件的排列密度。此外，為了可以提高壓電器件的排列密度，近來己 經研究降低壓電器件的厚度。鐵電體物質應當優(yōu)選采取薄膜的形式。在日本未審查專利出版物2001-206769， 2001-253774和2006-1884146中，將塊狀燒結體作為目標。在日本未審查專利出版物2006-96647中，描 述了使用溶膠-凝膠技術形成鐵電體膜。使用溶膠-凝膠技術，在設定大的 薄膜厚度的情況下，迅速出現(xiàn)裂紋。因此，使用溶膠-凝膠技術，未必可以 形成厚度大于lnm的薄膜。在用于鐵電體存儲器等的用途中，鐵電體膜可 以是厚度為至多l(xiāng)pm的薄膜。然而，在用于壓電器件的用途中，使用厚度 為至多^m的鐵電體膜，不能獲得足夠的位移。因此，在用于壓電器件的 用途中，鐵電體膜的膜厚度應當優(yōu)選為至少3pm。可以使用其中重復薄膜 的層壓的技術設定大的膜厚度。然而，用于重復薄膜的層壓的技術不實用。 而且，使用溶膠-凝膠技術，容易發(fā)生Pb的不足。在發(fā)生Pb不足的情況 下，存在鐵電性變差的趨勢。

發(fā)明內容
本發(fā)明的主要目的是提供一種用于形成鐵電體膜的方法，所述鐵電體 膜含有PZT類鈣鈦礦型氧化物，其中無需摻雜燒結助劑或受體離子，并且 其中給體離子能夠在A位以至少5摩爾％的摻雜濃度摻雜。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種含有鈣鈦礦型氧化物的鐵電體膜，所 述鈣鈦礦型氧化物是PZT類鈣鈦礦型氧化物，在A位慘雜有摻雜濃度為 至少5摩爾％的給體離子，并且具有良好的鐵電性。
本發(fā)明的又一個目的是提供一種含有鈣鈦礦型氧化物的鐵電體膜，所 述鈣鈦礦型氧化物是PZT類鈣鈦礦型氧化物，沒有A位不足，在A位摻 雜有摻雜濃度為至少5摩爾％的給體離子，并且具有良好的鐵電性。
本發(fā)明的又一個目的是提供一種含有鈣鈦礦型氧化物的鐵電體膜，所 述鈣鈦礦型氧化物是PZT類鈣釹礦型氧化物，在A位摻雜有摻雜濃度為 至少5摩爾％的給體離子，并且具有良好的鐵電性，所述鐵電體膜能夠具 有至少3.0pm的膜厚度。
本發(fā)明的另一個目的是提供包含該鐵電體膜的鐵電體器件。
本發(fā)明的又一個目的是提供使用該鐵電體器件的液體排出裝置。
本發(fā)明提供一種通過濺射技術在基板上形成鐵電體膜的方法，所述鐵 電體膜含有由下面顯示的式(P)表示的鈣鈦礦型氧化物，
其中將具有根據(jù)形成的所述鐵電體膜的膜組成的組成的靶和所述基板設置成相互隔開，
以相對于所述靶為非接觸的狀態(tài)設置環(huán)繞在所述基板一側的所述靶 的外周邊的屏蔽體(shield)，所述屏蔽體配置有多個相對于疊置方向以一定 間隔相互疊置的屏蔽層，并且
在使得在通過濺射技術成膜時等離子體中的等離子體電位Vs (V)和
浮動電位Vf(V)之間的差值Vs-Vf(V)至多等于35eV這樣的屏蔽體高度的 條件下，以及在使得所述基板的溫度至少等于400。C這樣的條件下，通過
濺射技術在所述基板上形成所述鐵電體膜
(Pb,-x+美)(ZryTi卜y)Oz …(P) 其中M表示選自Bi和鑭系元素(S卩，元素序數(shù)為57至71的元素(La至 Lu))中的至少一種元素，
x表示滿足0.050.4的條件的數(shù)值，并且
y表示滿足0 < y S 0.7的條件的數(shù)值，
標準組成是使得5=0和z=3這樣的標準組成，條件是在使得能夠獲得 鈣鈦礦結構這樣的范圍內，S值和z值分別可以偏離0和3的標準值。 如這里所用的術語"成膜溫度Ts(。C)"指在其上形成膜的基板的中心溫度。
而且，如這里所用的術語"等離子體電位vs"和術語"浮動電位vr各
自指釆用使用Langmuir探針的單探針技術測量的值。為了不發(fā)生由正在 形成的膜等粘附到探針上所致的誤差，應當盡可能快地使用設置在基板附 近(在與基板相隔約10mm的位置)的探針末端進行浮動電位Vf的測量。
等離子體電位Vs和浮動電位Vf之間的電位差Vs-Vf (V)能夠直接換 算為電子溫度(eV)。 leV的電子溫度對應11,600K(其中K表示絕對溫度)。
根據(jù)本發(fā)明的用于形成鐵電體膜的方法應當優(yōu)選被改變，使得式(P) 中的M表示Bi。在這樣的情況下，根據(jù)本發(fā)明的用于形成鐵電體膜的方 法應當更優(yōu)選被改變，使得x表示滿足0.05《x S 0.25的條件的數(shù)值。
根據(jù)本發(fā)明的用于形成鐵電體膜的方法能夠提供含有鈣鈦礦型氧化 物的鐵電體膜，該鈣鈦礦型氧化物具有其中S表示滿足0 < 5 S 0.2的條件 的數(shù)值、并且富含A位元素的組成。
根據(jù)本發(fā)明的用于形成鐵電體膜的方法能夠提供含有鈣鈦礦型氧化
8物的鐵電體膜，該鈣鈦礦型氧化物基本上沒有Si， Ge和V。如這里所用
的術語"基本上沒有Si， Ge和V"指每種元素的濃度在Si的情況下小于0.1 重量％，并且在Ge和V的每一種情況下小于0.01%，所述濃度是采用X-射線熒光分析從鈣鈦礦型氧化物的表面(例如，在鈣鈦礦型氧化物膜的情況 下，該膜的表面)上檢測的。
本發(fā)明還提供通過根據(jù)本發(fā)明的用于形成鐵電體膜的方法獲得的鐵 電體膜。
根據(jù)本發(fā)明的鐵電體膜能夠以下列鐵電體膜的形式提供，該鐵電體膜 具有使得(Ecl+Ec2)/(Ecl-Ec2)xl00 (%)的值至多等于25%這樣的特性，其 中Ecl表示雙極性極化-電場曲線中的正電場側上的矯頑磁場，并且Ec2 表示雙極性極化-電場曲線中的負電場側上的矯頑磁場。
而且，根據(jù)本發(fā)明的鐵電體膜能夠以具有包含多個柱狀晶體的膜結構 的鐵電體膜的形式提供。
此外，根據(jù)本發(fā)明的鐵電體膜能夠以膜厚度為至少3.0|im的鐵電體膜 的形式提供。
本發(fā)明還提供一種鐵電體器件，其包括
i) 根據(jù)本發(fā)明的鐵電體膜；和
ii) 用于跨過所述鐵電體膜施加電場的電極。 本發(fā)明還提供一種液體排出裝置，其包括
i) 由根據(jù)本發(fā)明的鐵電體器件組成的壓電器件；和
ii) 液體儲存和排出構件，其配置有
a) 其中儲存液體的液體儲存室，和
b) 液體排出口，通過所述液體排出口，將所述液體從所述液體儲 存室排出到所述液體儲存室的外面。
使用根據(jù)本發(fā)明的用于形成含有PZT類鈣鈦礦型氧化物的鐵電體膜 的方法，無需摻雜燒結助劑或受體離子，并且給體離子能夠在A位以落入 5摩爾％至40摩爾％的范圍內的慘雜濃度摻雜。使用根據(jù)本發(fā)明的用于形 成含有鈣鈦礦型氧化物的鐵電體膜的方法，可以獲得含有鈣鈦礦型氧化物 的鐵電體膜，該鈣鈦礦型氧化物在A位以落入5摩爾％至40摩爾％的范 圍內的高摻雜濃度摻雜有給體離子，并且具有良好的鐵電性(良好的壓電
9性)。使用根據(jù)本發(fā)明的用于形成含有鈣鈦礦型氧化物的鐵電體膜的方法， 其中無需摻雜燒結助劑或受體離子，并且其中給體離子能夠在A位以上述
高摻雜濃度摻雜，能夠抑制由燒結助劑或受體離子所致的鐵電性的降低， 并且能夠通過用給體離子摻雜而充分得到鐵電性的提高。 在下文中將參考附圖進一步詳細描述本發(fā)明。


圖1A是顯示濺射裝置的示意性截面圖， 圖1B是顯示如何形成膜的說明圖，
圖2是顯示在圖1A中的屏蔽體及其附近的放大圖，
圖3是顯示如何測量等離子體電位Vs和浮動電位Vf的說明圖，
圖4是顯示根據(jù)本發(fā)明的壓電器件(作為鐵電體器件)的實施方案和配
置有該壓電器件的實施方案的噴墨式記錄頭(作為液體排出裝置)的截面
圖，
圖5是顯示其中使用圖4的噴墨式記錄頭的噴墨式記錄系統(tǒng)的一個 實例的示意圖，
圖6是顯示圖5的噴墨式記錄系統(tǒng)的一部分的平面圖，
圖7是顯示在實施例1中進行的測量的結果(即，在環(huán)的片數(shù)與等離 子體電位和浮動電位之差之間的關系)的圖表，
圖8是顯示在Bi摻雜濃度和最大極化強度P 力之間的關系的圖表， 所述關系是對在實施例1中形成的Bi-PZT膜的每一個所獲得的，
圖9是顯示在給體離子的種類，給體離子摻雜濃度和 (Ecl+Ec2y(Ecl-Ec2)xl00(。/。)的值之間的關系的圖表，所述關系是對在實施 例1中形成的各種PZT類膜所獲得的，
圖10是說明S. Takahashi， Ferroelectrics (1981)，第41巻，143頁的 文獻的圖14的圖表。
具體實施例方式
本發(fā)明人已經發(fā)現(xiàn)，在通過作為非熱平衡處理的濺射技術進行成膜的情況下，無需摻雜燒結助劑或受體離子，并且給體離子能夠在鋯鈦酸鉛 (PZT)的A位以至少5摩爾％的摻雜濃度摻雜。具體地，本發(fā)明人己經發(fā)
現(xiàn)給體離子能夠在PZT的A位以落入5摩爾％至40摩爾％的范圍內的摻 雜濃度摻雜。
更具體地，根據(jù)本發(fā)明的包含在鐵電體膜中的鈣釹礦型氧化物的特征 在于由下面顯示的式(P)表示
(Pb'-x+美)(ZryTi-y)Oz …(P) 其中M表示選自Bi和鑭系元素中的至少一種元素， x表示滿足0.05 Sx S 0.4的條件的數(shù)值，并且 y表示滿足0 < y《0.7的條件的數(shù)值，
標準組成是使得S=0和z=3這樣的標準組成，條件是在使得能夠獲得所述 鈣鈦礦結構這樣的范圍內，S值和z值分別可以偏離0和3的標準值。
根據(jù)本發(fā)明的鐵電體膜的特征在于含有上述根據(jù)本發(fā)明的鈣鈦礦型 氧化物。
本發(fā)明能夠提供含有上述根據(jù)本發(fā)明的鈣鈦礦型氧化物作為主要組 分的鐵電體膜。如這里所用的術語"主要組分"指組分的比例至少等于80 質量％。
在日本未審查專利出版物2006-96647， 2001-206769和2001-253774
中描述的鐵電體物質的情況下，摻雜作為燒結助劑的Si， Ge或V是必要 的。根據(jù)本發(fā)明，可以提供含有鈣鈦礦型氧化物的鐵電體膜，所述鈣鈦礦 型氧化物基本上不含Si， Ge和V。作為燒結助劑，還已知的是Sn。根據(jù) 本發(fā)明，還可以提供含有鈣鈦礦型氧化物的鐵電體膜，所述鈣鈦礦型氧化 物基本上不含Sn。
使用日本未審查專利出版物2006-188414中公開的技術，為了可以以 高摻雜濃度摻雜給體離子，共摻雜作為受體離子的Sc離子或In離子。根 據(jù)本發(fā)明，可以提供含有基本上沒有上述受體離子的鈣鈦礦型氧化物的鐵 電體膜。
己知的是燒結助劑或受體離子的摻雜導致鐵電性變低。使用根據(jù)本發(fā) 明的含有鈣鈦礦型氧化物的鐵電體膜，其中無需摻雜燒結助劑或受體離 子，能夠抑制由燒結助劑或受體離子所致的鐵電性的降低，并且能夠通過
ii用給體離子摻雜而充分得到鐵電性的提高。如上所述，使用根據(jù)本發(fā)明的 含有鈣鈦礦型氧化物的鐵電體膜，無需摻雜燒結助劑或受體離子。然而， 可以在使得不可能顯著發(fā)生對特性的負面影響這樣的范圍內摻雜燒結助 劑或受體離子。
在根據(jù)本發(fā)明的鐵電體膜中含有的在A位摻雜有摻雜濃度落入5摩爾
%至40摩爾％的范圍內的給體離子的轉鈦礦型氧化物相對于純PZT或在 PZT的B位摻雜有給體離子的PZT是有利的，原因是可以保持低的Pb 濃度，并且可以保持輕的環(huán)境負荷。
本發(fā)明人已經發(fā)現(xiàn)其中在PZT的B位摻雜作為給體離子的Nb， Ta或 W的PZT膜表現(xiàn)出不對稱性滯后，其中雙極性極化-電場曲線(PE曲線)偏 向正電場側，并且發(fā)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的含有其中給體離子在A位摻雜的鈣鈦 礦型氧化物的鐵電體膜表現(xiàn)出，PE曲線的不對稱性滯后減小為靠近對稱 性滯后的滯后。PE滯后的不對稱性可以由其中在正電場側上的矯頑磁場 Ecl和負電場側上的矯頑磁場Ec2的絕對值彼此不同的狀態(tài)(即，Ecl4Ec21) 來定義。
通常，鐵電體膜以鐵電體器件的形式使用，在所述鐵電體器件中，將 下電極，鐵電體膜和上電極以這種順序相互重疊。下電極和上電極的任一 個作為在此施加電極被固定在0V的接地電極，并且另一個電極作為在此 改變施加的電壓的地址電極。通常，為了易于致動，下電極作為接地電極， 而上電極作為地址電極。如這里所用的術語"其中將負電場施加到鐵電體 膜上的狀態(tài)"指將負電壓施加到地址電極上。而且，如這里所用的術語"其 中將正電場施加到鐵電體膜上的狀態(tài)"指將正電壓施加到地址電極上。
對于具有偏向正電場側的PE不對稱性滯后的鐵電體膜，極化不易于 在施加正電場的情況下發(fā)生，而易于在施加負電場的情況下發(fā)生。在這樣 的情況下，壓電特性不易于在施加正電場的情況下發(fā)生，而易于在施加負 電場的情況下發(fā)生。為了施加負電場，必需設定用于上電極的致動驅動器 IC的負電壓。然而，負電壓的IC使用不廣泛，需要高IC的研發(fā)成本。在 將下電極進行圖案化處理并且作為地址電極，并且將上電極作為接地電極 的情況下，能夠使用廣泛地使用的正電極用致動驅動器IC。然而，在這樣 的情況下，不能保持簡單的生產工藝。在根據(jù)本發(fā)明的鐵電體膜的情況下，PE曲線變得靠近對稱性滯后。因此，出于容易致動的觀點，根據(jù)本發(fā)明的鐵電體膜是有利的。
PE曲線的不對稱性滯后的水平能夠采用(Ecl+Ec2)/(Ecl-Ec2)xl00(。/。)的值來評價，其中Ecl表示PE曲線中的正電場側上的矯頑磁場，而Ec2表示PE曲線中的負電場側上的矯頑磁場。大的(Ecl+Ec2)/(Ecl-Ec2)xl00(%)值表示PE滯后的不對稱性高。本發(fā)明能夠提供具有使得(Ecl+Ec2)/(Ecl-Ec2)xl00 (%)值至多等于25%這樣的特性的鐵電體膜。(可以參考稍后描述的實施例1，以及圖9)。
在根據(jù)本發(fā)明的鐵電體膜中含有的鈣鈦礦型氧化物應當優(yōu)選被改變，使得式(P)中的M表示Bi。本發(fā)明人已經發(fā)現(xiàn)，在式(P)中的M表示Bi的情況下，可以獲得具有靠近對稱性滯后的PE曲線，同時具有良好的鐵電性的鐵電體膜。如上面在"背景技術"下所述，在日本未審查專利出版物2006-96647中，描述了在共摻雜Bi以及Nb和Ta中的任一種的情況下，能夠提高PE滯后的成直角性，并且PE滯后能夠變得適當。然而，本發(fā)明人已經發(fā)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的其中僅摻雜A位給體離子的體系具有比日本未審查專利出版物2006-96647中描述的體系更好的PE滯后對稱性，在后一種體系中，共摻雜了作為A位給體離子的Bi以及作為B位給體離子的Nb和Ta中的任一種。
在使得不可能顯著發(fā)生對特性的負面影響這樣的范圍內，根據(jù)本發(fā)明的包含在鐵電體膜中的鈣鈦礦型氧化物可以含有非均相。然而，本發(fā)明人已經用X射線衍射(XRD)測量證實，在式(P)中的M表示Bi的情況下，具有單相結構的鈣鈦礦型氧化物能夠至少在式(P)中的x為0.05 S x S 0.30的范圍內獲得。
而且，本發(fā)明人已經發(fā)現(xiàn)，在式(P)中的M表示Bi，并且式(P)中的x表示落入0.05 S x S 0.25的范圍內的數(shù)值的情況下，能夠獲得鈣鈦礦型氧化物，該鈣鈦礦型氧化物表現(xiàn)出特別高的介電常數(shù)e，特別高的最大極化強度P^等，并且具有良好的鐵電性。(可以參考稍后描述的實施例1，以及圖8)。因此，出于鐵電性的觀點，在式(P)中的M表示Bi的情況下，式(P)中的x應當優(yōu)選表示落入0.05^x^0.25的范圍內的數(shù)值。出于通過降低Pb濃度而降低環(huán)境負荷的觀點，式(P)中的x應當優(yōu)選表示落入x^0.40的范圍內的數(shù)值，使得Bi摻雜濃度可以高于上述范圍。
此外，與Ti和Zr的組成相關的式(P)中的y值應當落入0 < y《0.7的
范圍內。為了獲得更進一步提高的鐵電性，式(P)中的y值應當優(yōu)選被設定，使得可以獲得在表示正方晶相和菱形晶相之間的相變點的變晶相界(MPB)的組合物附近的組成。具體地，式(P)中的y值應當優(yōu)選落入0.45 <y《0.7的范圍內，并且應當更優(yōu)選落入0.47 <y< 0.57的范圍內。
使用在日本未審査專利出版物2006-96647中描述的溶膠-凝膠技術，易于發(fā)生Pb不足。在發(fā)生Pb不足的情況下，存在鐵電性變差的趨勢。然而，根據(jù)本發(fā)明，可以提供含有這樣的鈣鈦礦型氧化物的鐵電體膜，該鈣鈦礦型氧化物具有其中式(P)中的S值落入5》0的范圍內，并且沒有A位元素不足的組成。根據(jù)本發(fā)明，還可以提供含有這樣的鈣鈦礦型氧化物的鐵電體膜，該鈣鈦礦型氧化物具有其中式(P)中的5值落入5 > 0的范圍內，并且富含A位元素的組成。具體地，本發(fā)明人已經發(fā)現(xiàn)，根據(jù)本發(fā)明，可以提供含有這樣的鈣鈦礦型氧化物的鐵電體膜，該鈣鈦礦型氧化物具有其中式(P)中的S值落入0 < 5 S 0.2的范圍內，并且富含A位元素的組成。如上所述，根據(jù)本發(fā)明，可以提供含有這樣的鈣鈦礦型氧化物的鐵電體膜，該鈣鈦礦型氧化物具有其中式(P)中的5值落入5 2 0的范圍內，并且沒有A位元素不足的組成。然而，在根據(jù)本發(fā)明的含有鈣鈦礦型氧化物的鐵電體膜中，在使得不可能顯著發(fā)生對特性的負面影響這樣的范圍內，可以存在A位不足。 .
根據(jù)本發(fā)明，可以提供具有包含多個柱狀晶體的膜結構的鐵電體膜。使用在日本未審查專利出版物2006-96647中描述的溶膠-凝膠技術，不能獲得含有多個柱狀晶體的膜結構。使用含有各自在相對于基板表面不平行的方向上延伸的多個柱狀晶體的膜結構，可以獲得其中晶體取向是均勻的取向膜。使用含有各自在相對于基板表面不平行的方向上延伸的多個柱狀晶體的膜結構，可以獲得高壓電性。
壓電應變的實例包括下列(l)鐵電體物質的普通的電場誘導壓電應變，所述應變是在自發(fā)極化軸的矢量分量和電場施加方向彼此重合的情況下，由施加的電場增強和降低以致經歷在電場施加方向上的膨脹和收縮所導致的，
14(2) 由于施加的電場的增強和降低，在極化軸可逆地旋轉不同于180°的角度時而導致發(fā)生的壓電應變，
(3) 在所施加的電場的增強和降低致使晶體經歷相變，并且利用由于晶體的相變而發(fā)生的體積變化的情況下導致發(fā)生的壓電應變，以及
(4) 因利用設計疇域效應而導致發(fā)生的壓電應變，其中在利用具有使
得施加電場導致該材料經歷相變這樣的特性的情況下，以及在設定晶體取向結構以包含在與自發(fā)極化軸的方向不同的方向上具有晶體取向特性的鐵電體相的情況下(在利用設計疇域效應的情況下，致動可以在能夠發(fā)生相變的條件下，或者在使得相變可以不發(fā)生這樣的條件下進行)，能夠獲得大的應變。
在單獨利用上述壓電應變(l)， (2)， (3)和(4)的每一種或者組合利用上述壓電應變(l)， (2)， (3)和(4)的兩種以上的情況下，能夠獲得所需的壓電應變水平。而且，對于上述壓電應變(l), (2)， (3)和(4)的每一種，在利用根據(jù)對應壓電應變的應變發(fā)生原理的晶體取向結構的情況下，能夠獲得提高的壓電應變水平。因此，為了獲得高壓電性，鐵電體膜應當優(yōu)選具有晶體取向特性。例如，在具有MPB組成的PZT類鐵電體膜的情況下，能夠獲得具有(100)取向的柱狀晶體膜。
對于柱狀晶體的生長方向，相對于基板表面不平行是足夠的。例如，柱狀晶體的生長方向可以近似垂直于基板表面。作為選擇，柱狀晶體的生長方相對于基板表面可以是傾斜的。
組成鐵電體膜的多個柱狀晶體的平均柱直徑不受限制，并且應當優(yōu)選落入30nm至lpm的范圍內。如果柱狀晶體的平均柱直徑顯著小，則存在的風險是不出現(xiàn)鐵電體物質的充分的晶體生長，以及不能獲得所需的鐵電性(壓電性)。如果柱狀晶體的平均柱直徑顯著大，存在的風險是在進行圖案化處理之后的形狀精度將變低。
根據(jù)本發(fā)明，可以提供鐵電體膜，該鐵電體膜含有根據(jù)本發(fā)明的由式(P)表示的鈣鈦礦型氧化物，并且具有至少3.(^m的膜厚度。
如上所述，本發(fā)明提供一種含有鈣鈦礦型氧化物的鐵電體膜，所述鈣鈦礦型氧化物是PZT類鈣鈦礦型氧化物，并且在A位摻雜有摻雜濃度落入5摩爾％至40摩爾％的范圍內的給體離子，所述含有鈣鈦礦型氧化物的鐵電體膜能夠使用其中無需摻雜燒結助劑或受體離子的方法制備。根據(jù)本發(fā)明的含有鈣鈦礦型氧化物的鐵電體膜具有良好的鐵電性(良好的壓電性)，該f丐鈦礦型氧化物在A位慘雜有落入5摩爾％至40摩爾％的范圍內的高摻雜濃度的給體離子。使用根據(jù)本發(fā)明的含有鈣鈦礦型氧化物的鐵電體膜，其中無需摻雜燒結助劑或受體離子，并且其中給體離子能夠在A位以上述高摻雜濃度摻雜，能夠抑制由燒結助劑或受體離子所致的鐵電性的降低，能夠通過用給體離子摻雜而充分得到鐵電性的提高。
根據(jù)本發(fā)明的鐵電體膜能夠通過作為非熱平衡處理的濺射技術形成，
該鐵電體膜含有由式(P)表示的鈣鈦礦型氧化物，所述鈣鈦礦型氧化物在A位摻雜有摻雜濃度落入5摩爾％至40摩爾％的范圍內的給體離子M。適于根據(jù)本發(fā)明的鐵電體膜的成膜技術的實例包括濺射技術，等離子體增強化學氣相沉積技術(等離子體增強CVD技術)，焙燒淬火技術，退火淬火技術，和火焰噴射淬火技術。作為適于根據(jù)本發(fā)明的鐵電體膜的成膜技術，特別優(yōu)選濺射技術。
使用熱平衡處理，如溶膠-凝膠技術，未必可以以高的摻雜濃度摻雜主要具有不匹配價數(shù)的摻雜劑，并且必需設計利用例如，燒結助劑或受體離子。然而，使用非熱平衡處理，如上所述的設計不是必需的，并且給體離子能夠以高的摻雜濃度摻雜。
在通過濺射技術形成根據(jù)本發(fā)明的鐵電體膜的情況下，盡管不受特別限制，但是濺射裝置應當優(yōu)選是這樣構成的，使得濺射裝置配置有環(huán)繞在成膜基板側的靶支架的外周邊的屏蔽體，并且使得由于屏蔽體的存在，能夠調節(jié)等離子體空間的電位的狀態(tài)。(可以參考日本專利申請2006-263981 ，該日本專利申請由本發(fā)明人預先提交，并且在提交本申請時還沒有公布)。
下面將參考圖1A和1B以及圖2描述濺射裝置的一個實例以及如何形成膜。在此將使用RF電源的RF濺射裝置作為實例。然而，還可以使用采用DC電源的DC濺射裝置。圖1A為顯示在該實施方案中使用的成膜裝置(濺射裝置)的示意性截面圖。圖IB為顯示如何形成膜的說明圖。圖2為顯示在圖1A中的屏蔽體及其附近的放大圖。
16如在圖1A中說明，成膜裝置200大致由真空室210組成，在真空室210中，安置基板支架ll，如靜電卡盤，以及等離子體電極(陰極電極)12?；逯Ъ?1能夠支撐基板(成膜基板)B，并且將基板B加熱至預定溫度。等離子體電極12起著產生等離子體的作用。等離子體電極12對應用于支撐耙T的耙支架。
將基板支架11和等離子體電極12彼此相隔地設置，以保持相互面對。而且，具有根據(jù)將形成的膜的組成的組成的靶T被設置在等離子體電極12上。等離子體電極12與射頻電源13連接。等離子體電極12與射頻電源13—起構成等離子體形成部分。在該實施方案中，成膜裝置200配置有環(huán)繞在成膜基板側的靶T的外周邊的屏蔽體150。這種構造可以顯示出使得成膜裝置200配置有屏蔽體150，該屏蔽體150環(huán)繞在用于支撐靶T的等離子體電極12的外周邊，即，在成膜基板側的靶支架的外周邊。
真空室210配置有氣體引入孔214，通過該氣體引入孔214，將成膜必需的氣體(成膜氣體)G引入真空室210中。真空室210也配置有氣體排出管15，通過該氣體排出管15，將排出氣體V從真空室210排出。將氣體引入孔214設置在與排氣管15相對一側以及在與屏蔽體250的高度大致相同的高度，通過所述氣體引入孔214，將氣體G引入真空室210中。
作為氣體G，使用Ar氣，Ar/02混合氣等。如圖1B中說明，通過等離子體電極12的放電，將引入真空室210中的氣體G轉變成等離子體，從而產生正離子Ip，如Ar離子。這樣產生的正離子Ip濺射靶T。通過正離子Ip這樣濺射的靶T的組成元素Tp從靶T釋放，并且以中性狀態(tài)或者以離子化狀態(tài)沉積在基板B上。在圖1B中，參考字母P表示等離子體空間。
等離子體空間P的電位構成等離子體電位Vs(V)。通常，基板B為電絕緣體，并且與地面電絕緣。因此，基板B處于浮動狀態(tài)，并且基板B的電位構成浮動電位Vf(V)。據(jù)認為，在成膜過程中，因具有與在等離子體空間P的電位和基板B的電位之間的電位差Vs-Vf的加速電壓對應的動能，位于耙T和基板B之間的靶T的組成元素Tp與基板B碰撞。
等離子體電位Vs和浮動電位Vf能夠通過使用Langmuir探針來測量。在Langmuir探針的末端插入等離子體P中并且改變施加到探針上的
17電壓的情況下，獲得了如在例如圖3中說明的電流-電壓特性。(可以參考
"等離子體和成膜的基本原理(Fundamentals of Plasma and film formation)"Mitsuham Konuma，第90頁，由NikkanKogyo Shinbun-sha出版)。在圖3中，在此電流等于O的探針電位為浮動電位Vf。在這種情況下，流向探針表面的離子流和電子流的量彼此相等。金屬表面和處于電絕緣狀態(tài)的基板表面被設定在浮動電位Vf。在將探針電壓連續(xù)設定在高于浮動電位Vf的
值的情況下，離子流連續(xù)降低，并且僅僅電子流到達探針。在邊界的電壓
為等離子體電位Vs。
如上所述，差值Vs-Vf與和基板B碰撞的靶T的組成元素Tp的動能具有相關性。通常，如由下面顯示的式表示，動能E可以由溫度T的函數(shù)表示。因此，差值Vs-Vf被認為對基板B具有與溫度的作用相同的作用。
E = l/2mv2 = 3/2kT其中m表示質量，v表示速度，k表示常數(shù)，并且T表示絕對溫度。
除與溫度的作用相同的作用以外，差值Vs-Vf被認為還具有促進表面遷移的作用，蝕刻弱結合區(qū)域的作用等。
在圖1A中說明的真空室210的特征在于安置了屏蔽體250，所述屏蔽體250被設置在真空室210中以環(huán)繞在成膜基板側的靶T的外周邊。屏蔽體250被設置在接地屏蔽體，即接地構件202上以環(huán)繞在成膜基板側的靶T的外周邊。接地構件202豎立在真空室210的底表面210a上以環(huán)繞等離子體電極12。接地構件202起著防止等離子體電極12朝真空室210橫向或者向下放電。
例如，如圖1A和圖2中說明，屏蔽體250配置有多個環(huán)形金屬片，即環(huán)(或肋片(fin)或屏蔽層)250a， 250a,....。在圖1A和圖2中說明的實例中，屏蔽體250配置有四個環(huán)250a, 250a,...的片，并且多個導電隔體250b,250b，...被設置在相鄰的環(huán)250a,250a之間。將多個隔體250b,250b,...沿著環(huán)250a， 250a，...的每一個的周向以一定間隔設置，以形成在相鄰的環(huán)250a, 250a之間的間隔204，使得氣體G能夠容易地流過間隔204。出于上述觀點，還應當優(yōu)選將多個隔體250b, 250b，...設置在接地構件202和環(huán)250a之間，所述環(huán)250a被設置在接地構件202正上方。
使用上述構造，屏蔽體250與接地構件202電連接，從 接地。對環(huán)250a, 250a,...以及隔體250b, 250b，....的材料不強加限制。然而，環(huán)250a, 250a,...以及隔體250b, 250b,...應當優(yōu)選由不銹鋼(SUS)等制成。
可以改變上述構造，以將用于將多個環(huán)250a，250a,...相互電連接的電 連接構件(未顯示)裝配到屏蔽體250的外周邊側上。屏蔽體250的環(huán)250a, 250a,...通過導電隔體250b， 250b,...相互電連接，因此能夠接地。然而， 在將上述電連接構件(未顯示)裝配到屏蔽體250的外周邊側上的情況下， 能夠將屏蔽體250的多個環(huán)250a, 250a,…可靠地接地。
如上所述，設置屏蔽體250以環(huán)繞在成膜基板側的靶T的外周邊。因 此，通過在成膜基板側的靶T的外周邊的屏蔽體250形成接地電位。
使用成膜裝置200，能夠通過具有上述構造的屏蔽體250調節(jié)并且使 等離子體狀態(tài)最佳化，并且能夠通過屏蔽體250調節(jié)并且使差值Vs-Vf (V)，即等離子體電位Vs (V)和浮動電位Vf (V)之差最佳化。屏蔽體250 的上述作用被認為如下所述。
具體地，在將射頻電源13的電壓施加到等離子體電極12上以在基板 B上形成膜的情況下，在靶T上方形成等離子體，并且在屏蔽體250和靶 T之間產生放電。據(jù)認為，由于這樣發(fā)生的放電，等離子體被限制在由屏 蔽體250所限定的區(qū)域內，使得等離子體電位Vs(V)變低，因此使得差值 Vs-Vf(V)，即等離子體電位Vs (V)和浮動電位Vf (V)之差變低。在差值 Vs-Vf (V)，即等離子體電位Vs (V)和浮動電位Vf (V)之差變低的情況下， 從耙T釋放的靶T的組成元素Tp與基板B碰撞所用的能量水平變低。通 過差值Vs-Vf (V)，即等離子體電位Vs (V)和浮動電位Vf (V)之差的最佳 化，能夠使靶T的組成元素Tp的粒子能量最佳化，并且能夠形成優(yōu)質膜。
在環(huán)250， 250,...的片數(shù)變大，因此整個屏蔽體250的高度變大的情況 下，存在的趨勢是差值Vs-Vf (V)，即等離子體電位Vs (V)和浮動電位Vf (V) 之差變小。(可以參考顯示在實施例1中進行的測量的結果的圖7)。據(jù)推 測，出現(xiàn)上述趨勢的原因是，當整個屏蔽體250的高度變大時，在屏蔽體 250和靶T之間的放電變強，并且差值Vs-Vf(V)，即等離子體電位Vs(V) 和浮動電位Vf (V)之差變小。
對于特定的成膜溫度，能夠獲得最適合作為成膜條件的差值Vs-Vf (V)。為了獲得最適合的電位差，可以通過在不改變成膜溫度的情況下增加或者減少環(huán)250a, 250a,…的片數(shù)進行調節(jié)以獲得所需的電位差。因為通 過隔體250b, 250b，...將環(huán)250a， 250a,...相互疊置作為屏蔽層，因此能夠 取出環(huán)250a, 250a,...，從而改變環(huán)250a， 250a，...的片數(shù)。
被設置在屏蔽體250的底端的環(huán)250a被設置成與靶T的外周邊隔開。 如果在耙T和屏蔽體250之間的間隔的線性距離為0，則將不發(fā)生發(fā)電。 而且，如果在耙T和屏蔽體250之間的間隔的線性距離顯著長，則屏蔽體 250的作用變小。因此，為了有效獲得屏蔽體250的作用，在靶T和屏蔽 體250之間的間隔距離應當優(yōu)選落入在約lmm至約30mm之間的范圍內。
從耙T釋放的耙T的組成元素Tp沉積在基板B上，并且還沉積在被 設在靶T周圍的屏蔽體250的環(huán)250a, 250a,…上。對于在屏蔽體250的環(huán) 250a,250a，...上的沉積，靶T的組成元素Tp主要沉積在環(huán)250a, 250a,... 的每一個的保持面對靶T的內周邊251上，以及在內周邊251附近的區(qū)域 上。在圖2中說明了沉積狀態(tài)。如圖2中說明，沉積組成元素Tp的粒子 (沉積粒子)以在環(huán)250a， 250a,…的每一個的內周邊251以及在內周邊251 附近的每一個環(huán)250a的一部分的頂表面和底表面上形成膜253。如果在環(huán) 250a，250a，...的每一個的整個表面上形成膜253，則用于接地電位的屏蔽 體250的功能將喪失。因此，屏蔽體250應當優(yōu)選這樣構成，使得可以盡 可能地不形成膜253。
在成膜裝置200的情況下，屏蔽體250配置有多個環(huán)250a, 250a，…， 所述多個環(huán)250a,250a，...相對于疊置方向以一定間隔相互疊置，使得間隔 204可以介入相鄰的環(huán)250a,250a之間。因此，能夠防止下列問題發(fā)生從 靶T釋放的組成元素Tp的沉積粒子沉積在屏蔽體250的整個區(qū)域上，因 此導致屏蔽體250的電位狀態(tài)變化。因此，在重復成膜的情況下，屏蔽體 250能夠可靠地起作用，并且能夠可靠地保持在等離子體電位Vs (V)和浮 動電位Vf (V)之間的差值Vs-Vf (V)。
特別是，屏蔽體250的壁材料的厚度L以及在相對于疊置方向彼此相 鄰的環(huán)250a, 250a之間的距離S (即在相鄰屏蔽層之間的距離S)應當優(yōu) 選具有表示為L 2 S的關系，所述厚度L是在與用作屏蔽層的環(huán)250a, 250a,...的疊置方向垂直的方向上測出的。上述關系具有使得可以在預定 范圍內，相對于相鄰的環(huán)250a, 250a之間的距離S將屏蔽體250的壁材料的厚度L設定得大這樣的作用，以及使得膜253可以不易于沉積在環(huán)250a, 250a,....的每一個的整個區(qū)域上的這樣的作用。具體地，在因此將環(huán)250a, 250a,…的每一個的在沉積粒子的移動方向上測出的深度設定得大的情況 下，組成元素Tp不能容易地朝間隔204的外周邊側進入，并且能夠防止 屏蔽體250迅速喪失其功能的問題發(fā)生。
預期間隔204還具有其它功能。具體地，因為間隔204實現(xiàn)了作為用 于成膜氣體G的路徑的作用，所以成膜氣體G能夠通過屏蔽體250的間 隔204，因此容易到達在靶T附近的等離子體空間。因此，在靶T附近轉 變成等離子體的氣體離子能夠容易地到達靶T，并且能夠有效率地使靶T 的組成元素Tp從靶T釋放。作為結果，能夠可靠地形成具有良好的質量 以及所需的特性的膜。
如在沒有間隔的屏蔽體的情況下，具有間隔204的屏蔽體250形成在 內周邊側的相等電位的壁。因此，具有間隔204的屏蔽體250具有調節(jié)差 值Vs-Vf (V)的效果，該效果是其水平等于沒有間隔的屏蔽體的效果的水 平的效果。
使用成膜裝置200，能夠通過調節(jié)屏蔽體250的高度控制差值Vs-Vf (V)。還能夠通過改變施加到靶T上的電功率、成膜壓力等調節(jié)差值Vs-Vf (V)。然而，在通過改變施加到靶T上的電功率、成膜壓力等調節(jié)差值Vs-Vf (V)的情況下，常常發(fā)生不同的參數(shù)，如成膜速率變化，因此不能獲得所 需的膜質量的問題。由本發(fā)明人在某些條件下進行的實驗表明，在施加到 耙T上的電功率從700W變化至300W的情況下，盡管差值Vs-Vf (V)能 夠從38eV降低至25eV，但是成膜速率從4pm/h降低至2|_im/h。使用成膜 裝置200的該實施方案，能夠在沒有不同的參數(shù)，如成膜速率的情況下調 節(jié)差值Vs-Vf(V)。因此，使用成膜裝置200的該實施方案，能夠容易地 使成膜條件最佳化，并且能夠容易地獲得優(yōu)質膜。
而且，對于壓電膜，如PZT類鐵電體膜的成膜，本發(fā)明人已經發(fā)現(xiàn)， 應當優(yōu)選在使得在等離子體電位Vs (V)和浮動電位Vf (V)之間的差值 Vs-Vf (V)至多等于35eV，并且使得基板B的溫度至少等于400°C這樣的 成膜條件下進行成膜。在調節(jié)成膜裝置200中的屏蔽體250的高度和基板 B的溫度，使得成膜可以在上述成膜條件下進行的情況下，能夠使含有少
21量的燒綠石相的鈣鈦礦晶體可靠地生長，能夠可靠地抑制Pb不足的發(fā)生， 并且能夠可靠地形成具有良好的晶體結構和良好的膜組成的優(yōu)質鐵電體膜。
對于通過濺射技術的PZT類鐵電體膜的成膜，已知的是，在高溫下
進行成膜的情況下，易于發(fā)生Pb不足。本發(fā)明人已經發(fā)現(xiàn)，除成膜溫度 以外，Pb不足的發(fā)生還取決于差值Vs-Vf。在作為PZT的組成元素的Pb， Zr和Ti中，Pb表現(xiàn)出最高的濺射速率，并且易于濺射。例如，在由ULVAC， Inc.編輯，Ohmsha， Ltd.出版的"真空手冊(Vacuum Handbook)"的表8丄7 中，描述了在Ar離子300ev的條件下的濺射速率是使得Pb二0.75， Zr=0.48 和Ti=0.65這樣的濺射速率。使得元素易于濺射這樣的特性表示在原子沉 積在基板表面上之后，該原子易于重新濺射。據(jù)認為，因為在等離子體電 位和基板電位之間的差值變大，艮P，因為差值Vs-Vf變大，因此重新濺射 速率變高，并且Pb不足變得易于發(fā)生。
在使得成膜溫度Ts和差值Vs-Vf取顯著小的值的條件下，存在的趨 勢是不能使鈣鈦礦晶體適當?shù)厣L。而且，在使得至少成膜溫度Ts和差 值Vs-Vf的任何一個取顯著大的值這樣的條件下，存在Pb不足容易發(fā)生 的趨勢。
具體地，在Ts (。C)》400的成膜條件下，在成膜溫度Ts較低的情況下， 必需將差值Vs-Vf設定為較大的值，使得可以使鈣鈦礦晶體適當?shù)厣L。 而且，在Ts(。C)》400的成膜條件下，在成膜溫度Ts較高的情況下，必需 將差值Vs-Vf設定為較小的值，使得可以抑制Pb不足的發(fā)生。
下面將參考圖4描述根據(jù)本發(fā)明的壓電器件(鐵電體器件)的一個實施 方案，以及噴墨式記錄頭(作為根據(jù)本發(fā)明的液體排出裝置)，所述噴墨式 記錄頭配置有根據(jù)本發(fā)明的壓電器件的該實施方案。圖4是顯示配置有根 據(jù)本發(fā)明的壓電器件的實施方案的噴墨式記錄頭(作為液體排出裝置)的主 要部分的截面圖。在圖4中，為清楚起見，噴墨式記錄頭的組成單元的縮 小比例不同于實際的縮小比例。
參考圖4，壓電器件(鐵電體器件)2包括基板20。壓電器件2還包括
22下電極30，鐵電體膜(壓電膜)40，以及上電極50， 50，…，它們是以這 種順序重疊在基板20的表面上的?？梢酝ㄟ^下電極30和各個上電極50， 50，...在鐵電體膜40的厚度方向上施加電場。鐵電體膜40由根據(jù)本發(fā)明 的鐵電體膜組成，所述鐵電體膜含有根據(jù)本發(fā)明的上面所示的由式(P)表示 的鈣鈦礦型氧化物。
下電極30是在基板20的大致整個表面上形成的。而且，鐵電體膜40 是在底板30上形成的。鐵電體膜40具有包含線狀凸出區(qū)域41， 41，... 的圖案，所述凸出區(qū)域41沿著垂直于圖3的板的平面的線延伸，并且以 條紋狀圖案的形式排列。上電極50， 50，…的每一個是在凸出區(qū)域41， 41，....的一個上形成的。
鐵電體膜40的圖案不限于在圖4中說明的圖案，并且可以被任意設 計。而且，鐵電體膜40可以是以連續(xù)膜的形式形成的。然而，在鐵電體 膜40不以連續(xù)膜的形式形成，而以包括相互分開的多個凸出區(qū)域41， 41，...的圖案形式形成的情況下，凸出區(qū)域41， 41，...的每一個的膨脹和 收縮能夠平穩(wěn)地產生，因此能夠獲得大的位移量。因此，鐵電體膜40應 當優(yōu)選以包括相互分開的多個凸出區(qū)域41， 41，…的圖案形式形成。
對基板20的材料不強加限制?；?0的材料的實例包括硅、玻璃、 不銹鋼(SUS)，釔穩(wěn)定氧化鋯(YSZ)，氧化鋁，藍寶石以及碳化硅。基板2 還可以由層壓基板如SOI基板組成，所述SOI基板含有在硅基板的表面
上形成的Si02氧化物膜。
對下電極30的主要組分不強加限制。下電極30的主要組分的實例包 括金屬，如Au， Pt和Ir;金屬氧化物，如1102， Ru02， LaNi03和SrRu03; 以及上面列舉的金屬和/或上面列舉的金屬氧化物的組合。
而且，對上電極50，50，…的主要組分不強加限制。上電極50,50，... 的主要組分的實例包括在上面對下電極30所列舉的材料；在半導體工藝 中常用的電極材料，如A1， Ta， Cr以及Cu;以及在上面對下電極30所 列舉的材料和/或上面列舉的電極材料的組合。
對下電極30的厚度以及上電極50， 50，....的每一個的厚度不強加 限制。例如下電極30的厚度以及上電極50， 50，…的每一個的厚度可以 是約200nm。而且，對鐵電體膜40的厚度不強加限制。鐵電體膜40的厚度通?？梢詾橹辽賚|am，并且可以落入例如，l|im至5pm的范圍內。 鐵電體膜40的厚度應當優(yōu)選為至少3,。
噴墨式記錄頭(作為根據(jù)本發(fā)明的液體排出裝置)3大致具有這樣的構 造，其中將振動片60固定到具有上述構造的壓電器件2的基板20的底表 面上，并且其中將墨水噴嘴(作為液體儲存和排出構件)70固定到振動片 60的底表面上。墨水噴嘴70包括多個其中儲存墨水的墨水室(作為液體儲 存室)71，71，…。墨水噴嘴70還包括多個墨水排出口(作為液體排出口)72， 72...，通過所述墨水排出口，墨水從墨水室71， 71…排出到墨水室71， 71....的外部。多個墨水室71，71...是根據(jù)鐵電體膜40的凸出區(qū)域41，41...
的數(shù)量和圖案設置的。
構造噴墨式記錄頭3，以使壓電器件2的凸出區(qū)域41， 41…的每一個 通過跨過壓電器件2的凸出區(qū)域41， 41...的每一個施加的電場的變化膨 脹或收縮，從而控制墨水從墨水室71， 71...的每一個排出以及從墨水室 71， 71...的每一個排出的墨水的量。
代替作為獨立的構件被固定到基板20上的振動片60和墨水噴嘴70 的是，可以加工基板20的一部分以形成振動片60和墨水噴嘴70。例如， 在基板20由層壓基板如SOI基板組成的情況下，蝕刻處理可以在基板 20上從基板20的后表面?zhèn)冗M行，以形成墨水室71，并且振動片60和墨 水噴嘴70可以在加工基板20的情況下形成。
壓電器件2和噴墨式記錄頭3的實施方案是以上述方式構成的。
下面將參考圖5和圖6描述噴墨式記錄系統(tǒng)的一個實例，其中使用圖 4的噴墨式記錄頭3的上述實施方案。圖5是顯示噴墨式記錄系統(tǒng)的一個 實例的示意圖，在該實例中，使用圖4的噴墨式記錄頭的上述實施方案。 圖6是顯示圖5的噴墨式記錄系統(tǒng)的一部分的平面圖。
參考圖5和圖6，噴墨式記錄系統(tǒng)IOO包括印刷部分102，該印刷部 分102配置有多個噴墨式記錄頭(以下簡稱為記錄頭)3K， 3C， 3M和3Y。 記錄頭3K， 3C， 3M和3Y的每一個用于不同墨水顏色的一種。噴墨式記 錄系統(tǒng)IOO還包括用于儲存墨水組合物的墨水儲存和裝填部114，所述墨水組合物的每一種被供應到記錄頭3K， 3C， 3M以及3Y的一個中。噴墨 式記錄系統(tǒng)100還包括用于供給記錄紙116的紙張供給部118。噴墨式記 錄系統(tǒng)100還包括消除巻曲處理部120,該消除巻曲處理部120用于消除 從紙張供給部118接收的記錄紙116的巻材邊緣(roll set)巻曲。噴墨式記錄 系統(tǒng)100還包括抽吸帶輸送機部122，該抽吸帶輸送機部122被設置成保 持面對印刷部102的噴嘴的底表面(S卩，墨水排出表面)。抽吸帶輸送機部 122輸送記錄紙116，同時保持記錄紙116的平坦度。噴墨式記錄系統(tǒng)100 還包括用于讀取用印刷部102進行印刷的結果的印刷檢測部124。噴墨式 記錄系統(tǒng)100還包括紙張排出部126，該紙張排出部126用于將印刷的記 錄紙(g卩，印刷的紙張)排出到噴墨式記錄系統(tǒng)100外面。
印刷部102的記錄頭3K， 3C， 3M和3Y的每一個由噴墨式記錄頭3 的上述實施方案構成。
在消除巻曲處理部120中，通過加熱轉鼓130在與巻材邊緣巻曲的方 向相反的方向上將熱量提供給記錄紙116，從而進行消除巻曲處理。
如在圖5中說明，在使用巻制紙的噴墨式記錄系統(tǒng)100的情況下， 切割器128被設置在消除巻曲處理部120后面的段，并且通過切割器128 將巻制紙切割成為所需的尺寸。切割器128由固定刀片128A和旋轉刀片 128B組成，所述固定刀片128A具有至少等于記錄紙116的輸送路徑的寬 度的長度，而所述旋轉刀片128B能夠沿著固定刀片128A移動。固定刀 片128A被設置在記錄紙116的后表面?zhèn)?，所述后表面與記錄紙116的印 刷表面相反。而且，旋轉刀片128B被設置在記錄紙116的印刷表面?zhèn)壬希?而輸送路徑介于固定刀片128A和旋轉刀片128B之間。在使用切割紙張 的系統(tǒng)的情況下，該系統(tǒng)無需配置有切割器128。
將經過消除巻曲處理，然后被切割成所需的尺寸的記錄紙116送到抽 吸帶輸送機部122中。抽吸帶輸送機部122具有其中環(huán)形帶133裝在兩根 輥131和132上的結構。抽吸帶輸送機部122被構造，使得保持面對印刷 部102的噴嘴底表面和印刷檢測部124的傳感器表面的抽吸帶輸送機部 122的至少一部分可以構成水平面(平坦的表面)。
帶133具有比記錄紙116的寬度更大的寬度。帶133具有多個在帶表 面開口的抽吸孔(未顯示)。而且，抽吸室134被設置在由裝在兩根輥131
25和132上的帶133所限定的空間內部。具體地，抽吸室134被設置在保持 面對印刷部102的噴嘴底表面和印刷檢測部124的傳感器表面的位置。通 過使用通風機135，將抽吸室134內部的區(qū)域抽真空至負壓，從而通過在 帶133上的抽吸支撐設置在帶133上的記錄紙116。
將電動機(未顯示)的旋轉力至少傳遞到帶133裝在其上的輥131和132 的任何一個上。在圖5中，帶133這樣順時針旋轉，從而朝圖5的右側輸 送支撐在帶133上的記錄紙116。
在無邊緣印刷(brimless printing)等的情況下，將發(fā)生墨水組合物在記 錄紙116的區(qū)域以外粘附到帶133上。因此，帶清潔部136被設置在從帶 133所限定的空間向外的側面上的預定位置(具體地，在不同于印刷區(qū)域的 適當位置)。
相對于由抽吸帶輸送機部122所形成的紙輸送路徑，加熱通風機140 被設置在印刷部102的上游側。加熱通風機140將干燥空氣吹送到在進行 印刷之前的記錄紙116上，從而加熱記錄紙H6。在記錄紙即將進行印刷 前這樣加熱記錄紙116的情況下，能夠容易地干燥噴出到記錄紙116上的 墨水組合物。
如在圖6中說明，印刷部102由全行(flill-line)型記錄頭組成。具體地， 在印刷部102中，長度與最大紙張寬度對應的線型記錄頭被設置成在垂直 于紙張供給方向的方向(即，主掃描方向)延伸。記錄頭3K， 3C， 3M以及 3Y的每一個由配置有多個(噴嘴的)墨水排出口的線型記錄頭構成，所述多 個墨水排出口排列在至少長于由噴墨式記錄系統(tǒng)100處理的最大尺寸的 記錄紙116的一側的長度上。
相對于記錄紙116的供給方向，從上游側以黑色(K)，青色(C)，品紅 色(M)和黃色(Y)的順序設置對應墨水顏色的記錄頭3K， 3C， 3M和3Y。 在輸送記錄紙116的同時，將彩色墨水組合物分別從記錄頭3K， 3C， 3M 以及3Y中排出。從而在記錄紙116上記錄彩色圖像。
印刷檢測部124可以由例如線傳感器組成，所述線傳感器用于拍攝通 過印刷部102進行的液滴噴出操作的結果。因此，印刷檢測部124根據(jù)通 過線傳感器讀取的液滴噴出圖像檢測排出故障，如噴嘴堵塞。
后干燥部142被設置在印刷檢測部124后面的段。后干燥部142可以由例如，用于干燥印刷的圖像表面的加熱通風機組成。在干燥己經噴出到 記錄紙116上的墨水組合物前面的段，印刷表面應當優(yōu)選不與干燥構件等 接觸。因此，后干燥部142應當優(yōu)選使用用于將熱空氣吹送到印刷表面上 的干燥技術。
為了控制圖像表面的表面光澤度，將加熱和壓力施加部144設置在后 干燥部142后面的段。在加熱和壓力施加部144中，通過具有預定的表面 凹凸圖案的壓輥145將壓力施加到圖像表面上，同時加熱圖像表面。從而 將凹凸圖案從壓輥145轉印到圖像表面上。
然后，通過紙張排出部126排出這樣獲得的印刷紙張。通常，應當優(yōu) 選將在其上已經印刷記錄的均勻圖像(目標圖像)的印刷紙張和在其上已經 印刷測試印刷圖像的印刷紙張排出到不同的終點。噴墨式記錄系統(tǒng)100配 置有分選裝置(未顯示)，該分選裝置用于分選出在其上己經印刷記錄的均 勻圖像的印刷紙張和在其上已經印刷測試印刷圖像的印刷紙張，并且彼此 變換紙張排出路徑，以將在其上己經印刷記錄的均勻圖像的印刷紙張和在 其上已經印刷測試印刷圖像的印刷紙張分別送到排出部126A和排出部 126B。
在印刷部102于單張大號紙張上平行印刷記錄的均勻圖像以及測試印 刷圖像的情況下，可以設置切割器148，以將在其上已經印刷測試印刷圖 像的紙張區(qū)域與在其上己經印刷記錄的均勻圖像的紙張區(qū)域分開。
噴墨式記錄系統(tǒng)IOO是以上述方式構成的。
(設計變型)
本發(fā)明不限于上述實施方案，并且可以以各種其它方式具體化。 實施例
將通過下列非限制性實施例進一步說明本發(fā)明。 實施例1
準備可商購的濺射裝置。將5片由不銹鋼(SUS)制成的環(huán)250a, 250a，... 設定為接地電位，并且在濺射裝置中沿著直徑為120mm的靶T一側設置。
27所述環(huán)250a， 250a,...的每一個具有130mm的內徑、180mm的外徑以及 lmm的厚度。以這種方式，獲得了如圖1A中說明的成膜裝置。將環(huán)250a， 250a，…相互疊置，使得各自的直徑為10mm且厚度為5mm的柱狀導電隔 體250b， 250b,...介于相鄰的環(huán)250a, 250a之間。隔體250b, 250b，...的每 一個充分小于環(huán)250a, 250a，....的每一個的尺寸。因此，引入真空室210 中的氣體G能夠通過在相鄰的250a, 250a之間的間隔204，而不受隔體 250b,250b,...的不利影響，因此能夠容易地到達靶T。
將在基板B和靶T之間的間隔距離設定為60mm。在0.5Pa的真空度 以及在Ar/02混合氣氛(02體積分數(shù)2.5%)中的條件下，將700W的電功 率施加到射頻電源上。測量在上述條件下產生的等離子體電位Vs和浮動 電位Vf。發(fā)現(xiàn)Vs = 38V以及Vf= 16V(Vs-Vf-22eV)。將環(huán)250a， 250a,... 的片數(shù)設定為落入0至4片的范圍內的不同值，并且以與上述相同的方式 進行測量。圖7顯示了在環(huán)250a， 250a,...的片數(shù)和差值Vs-Vf (V)之間的 關系。
在其中環(huán)250a, 250a，...的片數(shù)為0的情形下，差值Vs-Vf (V)等于 Vs-Vf = 43eV。當將環(huán)250a， 250a，...的片數(shù)增加至1片、2片等時，電位 差值Vs-Vf (V)變小。在其中環(huán)250a, 250a,...的片數(shù)為2片的情形下，差 值Vs-Vf(V)等于Vs-Vf=33eV。在其中環(huán)250a, 250a,…的片數(shù)為5片的 情形下，差值Vs-Vf(V)等于Vs-Vf =22eV。如上所述，使用上述RF濺射 裝置，根據(jù)環(huán)250a，250a,....的片數(shù)的增加，差值Vs-Vf (V)變小。因此， 能夠通過改變環(huán)250a, 250a，....的片數(shù)控制差值Vs-Vf (V)。
作為用于成膜的基板，制備裝配電極的基板，其中將30nm厚的Ti緊 密接觸層和300nm厚的Ir下電極以這種順序重疊在25平方mm的Si基 板上。對于這樣制備的裝配電極的基板，通過使用上述RF濺射裝置在與 上述條件相同的條件下進行成膜，在所述RF濺射裝置中，將環(huán)250a， 250a，…的片數(shù)設定為5片。將靶組成設定為各種不同組成，從而形成多 種具有不同Bi摻雜濃度的Bi-慘雜PZT鐵電體膜的每一種。在每一種靶組 成中，將Zr:Ti摩爾比設定為Zr:Ti-52:48。測量此時產生的等離子體電位 Vs以及浮動電位Vf。發(fā)現(xiàn)Vs = 38V，以及Vf = 16V (Vs-Vf = 22eV)。
將成膜溫度Ts設定在450。C。將鐵電體膜的膜厚度設定在5nm。下面
28將Bi-摻雜的PZT稱為Bi-PZT。
通過使用濺射技術在上述鐵電體膜的每一個上形成厚度為100nm的 Pt上電極。以這種方式，.獲得根據(jù)本發(fā)明的鐵電體器件的每一種。
除改變靶組成以外，以與上述方法相同的方法多次進行具有相同的 La摻雜濃度的La-摻雜的PZT鐵電體膜的成膜。對于具有相同的La摻雜 濃度的La摻雜的PZT鐵電體膜的每一種，獲得鐵電體器件。下面將La-摻雜的PZT稱為La-PZT。
除改變耙組成以外，以與上述方法相同的方法進行每一種具有不同的 Nb摻雜濃度的Nb-摻雜的PZT鐵電體膜的成膜。對于這樣形成的Nb-摻 雜的PZT鐵電體膜的每一種，獲得鐵電體器件。下面將Nb-摻雜的PZT 稱為Nb-PZT。
除改變耙組成以外，以與上述方法相同的方法進行多種具有不同的 Bi摻雜濃度和不同的Nb摻雜濃度的Bi，Nb共摻雜的PZT鐵電體膜的每一 種的成膜。對于這樣形成的Bi,Nb共摻雜的PZT鐵電體膜的每一種，獲得 鐵電體器件。下面將Bi,Nb共摻雜的PZT稱為Bi，Nb-PZT。
除改變耙組成以外，以與上述方法相同的方法進行多種具有不同的Ta 摻雜濃度的Ta-摻雜的PZT鐵電體膜的每一種的成膜。對于這樣形成的Ta-摻雜的PZT鐵電體膜的每一種，獲得鐵電體器件。下面將Ta-摻雜的PZT 稱為Ta-PZT。
除改變耙組成以外，以與上述方法相同的方法進行多種具有不同的W 摻雜濃度的W-摻雜的PZT鐵電體膜的每一種的成膜。對于這樣形成的 W-摻雜的PZT鐵電體膜的每一種，獲得鐵電體器件。下面將W-摻雜的PZT 稱為W-PZT。
在每一種靶組成中，將Zr:Ti摩爾比設定為Zr:Ti=52:48。 〈EDX測量〉
對于多種具有不同的Bi摻雜濃度的Bi-PZT鐵電體膜的每一種，使用 EDX進行組成分析。
發(fā)現(xiàn)多種具有不同的Bi摻雜濃度的Bi-PZT鐵電體膜的每一種具有可 以由下面顯示的式表示的組成(Pb i -X+5B ix)(Zr0 52Ti048)Oz 可以獲得其中F0.06， 0.10， 0.11， 0.14， 0.16， 0.21以及0.30的膜。每一 種膜具有其中1+5=1.02至1.10并且富含A位元素的組成。因為氧的K線 強度低，因此發(fā)現(xiàn)z取落入約2〈zS3的范圍內的值，但是氧量z不能是 確定的。
對于上述其它類型的鐵電體膜，使用EDX以與上述方法相同的方法 進行組成分析。
<SEM橫截面觀察>
對于多種具有不同Bi摻雜濃度的Bi-pzr鐵電體膜的每一種，進行
SEM橫截面觀察。發(fā)現(xiàn)多種具有不同Bi摻雜濃度的Bi-PZT鐵電體膜的每
一種是含有多個在大致垂直于基板表面的方向上生長的柱狀晶體(平均柱 直徑約150nm)的柱狀晶體結構膜。
<XRD測量>
對于多種具有不同Bi摻雜濃度的Bi-PZT鐵電體膜的每一種，進行 XRD測量。
Bi摻雜濃度落入6摩爾％至30摩爾％的范圍內的Bi-PZT膜的每一種 為具有(100)取向的鈣鈦礦單相結構的膜。
<PE滯后測量>
對于多種具有不同Bi摻雜濃度(0.06 S x S 0.21)的Bi-PZT鐵電體膜的 每一種，進行極化-電場滯后測量(PE滯后測量)。進行計算以得到最大極 化強度P駄(pC/cm2)。將在E=100kV/cm下極化強度大致達到飽和的極化
強度作為最大極化強度P最大。
圖8是顯示在Bi摻雜濃度(在A位的摩爾濃度)以及最大極化強度P最 力之間的關系的圖表，所述關系是對在實施例1中形成的每一個Bi-PZT膜 得到的。如在圖8中說明，表明在通過使用上述濺射裝置進行成膜的情況 下，無需摻雜燒結助劑或受體離子，并且給體離子能夠在PZT的A位以 至少5摩爾％的摻雜濃度摻雜，并且能夠以落入5摩爾％至20摩爾％的范
30圍內的摻雜濃度獲得高的鐵電性。
以與Bi-PZT膜的方式相同的方式，對La-PZT膜、Nb-PZT膜、Ta-PZT 膜和W-PZT膜進行PE滯后測量。而且，對于在實施例1中形成的各種 PZT類膜，進行計算以得到在給體離子種類、給體離子摻雜濃度以及 (Ecl+Ec2)/(Ecl-Ec2)xl00 (%)的值之間的關系。獲得了如圖9中說明的結 果。
對于其中給體離子在B位以至少5摩爾％的摻雜濃度摻雜的Nb-PZT 膜，Ta-PZT膜以及W-PZT膜的每一種，表示PE滯后的不對稱性水平的 (Ecl+Ec2)/(Ecl-Ec2)xl00(。/。)的參數(shù)值大并且超過25%。對于其中給體離 子在A位摻雜的Bi-PZT膜和La-PZT膜的每一個，上述參數(shù)值小，并且 能夠獲得良好的PE滯后的對稱性。對于其中Bi摻雜濃度落入6摩爾％至 21摩爾a/。的范圍內的Bi-PZT膜和其中La摻雜濃度等于l摩爾。/。的La-PZT 膜的每一個，該參數(shù)值落入(Ecl+Ec2)/(Ecl-Ec2)xl00(。/。)^25的范圍內。
而且，己經表明對于給體離子在A位和B位摻雜的Bi，Nb-PZT膜， 與其中給體離子僅在B位摻雜的Nb-PZT膜的PE滯后相比，PE滯后的不 對稱性減小。進一步表明對于單獨摻雜Bi的PZT膜，與被Bi和Nb共摻 雜的PZT膜的PE滯后相比，PE滯后的對稱性明顯更佳。
工業(yè)適用性
根據(jù)本發(fā)明的鐵電體膜能夠適用于在噴墨式記錄頭、磁記錄和再現(xiàn) 頭、微機電系統(tǒng)(MEMS)器件、微型泵、超聲波探針等中使用的壓電致動 器的鐵電體器件。根據(jù)本發(fā)明的鐵電體膜還能夠適用于鐵電體存儲器等的 鐵電體器件。
權利要求
1.一種通過濺射技術在基板上形成鐵電體膜的方法，所述鐵電體膜含有由下面顯示的式(P)表示的鈣鈦礦型氧化物，其中將具有根據(jù)要形成的鐵電體膜的膜組成的組成的靶和所述基板設置成相互隔開的形式，以相對于所述靶為非接觸的狀態(tài)設置環(huán)繞在所述基板一側的所述靶的外周邊的屏蔽體，所述屏蔽體配置有多個相對于疊置方向以一定間隔相互疊置的屏蔽層，并且在使得通過濺射技術成膜時的等離子體中的等離子體電位Vs(V)和浮動電位Vf(V)之間的差值Vs-Vf(V)至多等于35eV這樣的屏蔽體高度的條件下，以及在使得所述基板的溫度至少等于400℃這樣的條件下，通過濺射技術在所述基板上形成所述鐵電體膜(Pb1-x+δMx)(ZryTi1-y)Oz ...(P)其中M表示選自Bi和鑭系元素中的至少一種元素，x表示滿足0.05≤x≤0.4的條件的數(shù)值，并且y表示滿足0＜y≤0.7的條件的數(shù)值，標準組成是使得δ＝0和z＝3這樣的標準組成，條件是在使得能夠獲得所述鈣鈦礦結構這樣的范圍內，δ值和z值分別可以偏離0和3的標準值。
2. 如權利要求1所述的用于形成鐵電體膜的方法，其中式(P)中的M 表示Bi。
3 如權利要求1或2所述的用于形成鐵電體膜的方法，其中式(P)中 的x表示滿足0.05 S x的條件的數(shù)值。
4. 如權利要求1或2所述的用于形成鐵電體膜的方法，其中式(P)中 的S表示滿足0 < S S 0.2的條件的數(shù)值。
5. 如權利要求1或2所述的用于形成鐵電體膜的方法，其中所述鈣 鈦礦型氧化物基本上沒有Si， Ge和V。
6. —種鐵電體膜，所述鐵電體膜是通過如權利要求1或2所述的用于 形成鐵電體膜的方法獲得的。
7. 如權利要求6所述的鐵電體膜，其中所述鐵電體膜具有使得(Ecl+Ec2)/(Ecl-Ec2)xl00(。/。)的值至多等于25o/。這樣的特性，其中Ecl表 示雙極性極化-電場曲線中的正電場側上的矯頑磁場，并且Ec2表示雙極 性極化-電場曲線中的負電場側上的矯頑磁場。
8. 如權利要求6所述的鐵電體膜，其中所述鐵電體膜具有包含多個柱 狀晶體的膜結構。
9. 如權利要求6所述的鐵電體膜，其中所述鐵電體膜具有至少3.0阿的膜厚度。
10. —種鐵電體器件，其包括i) 如權利要求6所述的鐵電體膜；和ii) 用于跨過所述鐵電體膜施加電場的電極。
11. 一種液體排出裝置，其包括i) 由如權利要求IO所述的鐵電體器件組成的壓電器件；和ii) 液體儲存和排出構件，其配置有a) 其中儲存液體的液體儲存室，和b) 液體排出口，通過所述液體排出口，將所述液體從所述液體儲 存室排出到所述液體儲存室的外面。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于形成鐵電體膜的方法，鐵電體膜，鐵電體器件和液體排出裝置。為了在A位摻雜至少5摩爾％的給體離子，在使得等離子體電位和浮動電位之差至多為35eV這樣的屏蔽體(250)的高度的條件下，以及在至少400℃的基板溫度的條件下，通過濺射在面向靶(T)的基板(B)上形成含有式(P)的鈣鈦礦型氧化物的鐵電體膜(40)，所述屏蔽體(250)以非接觸的狀態(tài)環(huán)繞在所述基板側的靶(T)的外周邊，并且包括以一定間隔疊置的屏蔽層(250a，250a，…) (Pb_1-x+δM_x)(Zr_yTi_1-y)O_z …(P)，其中M表示選自Bi和鑭系元素中的至少一種元素，0.05≤x≤0.4，并且0＜y≤0.7，標準組成是使得δ＝0和z＝3這樣的標準組成。
文檔編號C23C14/08GK101665907SQ200810213389
公開日2010年3月10日 申請日期2008年9月2日 優(yōu)先權日2007年9月5日
發(fā)明者新川高見, 藤井隆滿 申請人:富士膠片株式會社