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公開番号2024134527
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-03
出願番号2024033910
出願日2024-03-06
発明の名称圧電薄膜、及び圧電薄膜素子
出願人TDK株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類H10N 30/853 20230101AFI20240926BHJP()
要約【課題】圧電薄膜の表面からの電極層の剥離を抑制する圧電薄膜を提供すること。
【解決手段】圧電薄膜3は、第一主面s31と、第一主面s31の裏側に位置する第二主面s32と、を有する。圧電薄膜3は、ウルツ鉱型構造を有する結晶質の窒化アルミニウムを含む。窒化アルミニウムは、2価元素及び4価元素を含む。又は窒化アルミニウムは、3価元素を含む。第二主面s32の展開面積比Sdrは、0.001以上0.100以下である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
第一主面と、前記第一主面の裏側に位置する第二主面と、を有する圧電薄膜であって、
ウルツ鉱型構造を有する結晶質の窒化アルミニウムを含み、
前記窒化アルミニウムが、２価元素及び４価元素を含み、又は前記窒化アルミニウムが、３価元素を含み、
前記第二主面の展開面積比が、０．００１以上０．１００以下である、
圧電薄膜。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
複数の第一結晶粒と、複数の第二結晶粒と、を含み、
前記第一結晶粒及び第二結晶粒の両方が、前記窒化アルミニウムを含み、
前記第一結晶粒中の前記窒化アルミニウムの（０００１）面が、前記第一主面に平行であり、
前記第二結晶粒中の前記窒化アルミニウムの（０００１）面が、前記第一結晶粒中の前記窒化アルミニウムの（０００１）面に対して傾いており、
複数の前記第二結晶粒が、前記第二主面に露出している、
請求項１に記載の圧電薄膜。
【請求項３】
第一主面と、前記第一主面の裏側に位置する第二主面と、を有する圧電薄膜であって、
複数の第一結晶粒と、複数の第二結晶粒と、を含み、
前記第一結晶粒及び第二結晶粒の両方が、ウルツ鉱型構造を有する結晶質の窒化アルミニウムを含み、
前記第一結晶粒中の前記窒化アルミニウムの（０００１）面が、前記第一主面に平行であり、
前記第二結晶粒中の前記窒化アルミニウムの（０００１）面が、前記第一結晶粒中の前記窒化アルミニウムの（０００１）面に対して傾いており、
複数の前記第二結晶粒が、前記第二主面に露出しており、
前記第二主面の展開面積比が、０．００１以上０．１００以下である、
圧電薄膜。
【請求項４】
前記第一結晶粒中の前記窒化アルミニウムの（０００１）面と前記第二結晶粒中の前記窒化アルミニウムの（０００１）面との間の角度が、０．１°以上３０°以下である、
請求項２又は３に記載の圧電薄膜。
【請求項５】
前記第二主面の二次電子像が、走査型電子顕微鏡によって撮影され、
前記二次電子像が、前記第一主面に平行であり、
前記二次電子像における複数の前記第二結晶粒の面積の合計の割合が、０．０１％以上２０％以下である、
請求項２又は３に記載の圧電薄膜。
【請求項６】
前記第二主面の二次電子像が、走査型電子顕微鏡によって撮影され、
前記二次電子像が、前記第一主面に平行であり、
前記二次電子像において測定される前記第二結晶粒のＨｅｙｗｏｏｄ径が、５ｎｍ以上２０００ｎｍ以下である、
請求項２又は３に記載の圧電薄膜。
【請求項７】
請求項１～３のいずれか一項に記載の圧電薄膜と、
第一電極層と、
第二電極層と、
を備え、
前記第一主面が、前記第一電極層に直接重なり、
前記第二電極層が、前記第二主面に直接重なる、
圧電薄膜素子。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、圧電薄膜、及び圧電薄膜素子に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
窒化アルミニウム（ＡｌＮ）は、ウルツ鉱型構造を有する圧電体である。ＡｌＮの圧電歪定数ｄは、ペロブスカイト型構造を有する従来の圧電体（例えば、チタン酸ジルコン酸鉛）のｄに比べて小さいが、ＡｌＮの圧電出力係数ｇは、従来の圧電体のｇよりも大きい。更に、ＡｌＮは比較的安価な材料である。これらの理由から、近年ＡｌＮは注目を集めている。例えば、下記特許文献１は、圧電特性を向上するためにＡｌの一部が２価元素及び４価元素等の添加元素で置換されたＡｌＮを開示している。例えば、下記特許文献２は、Ａｌの一部が第３族元素又は第１３族元素で置換されたＡｌＮを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１３－２１９７４３号公報
特開２０２０－７７７８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般的に、圧電性を有する薄膜（圧電薄膜）を用いた圧電素子（圧電薄膜素子）は、圧電薄膜の表面に直接形成された電極層を有する。しかし、電極層はＡｌＮからなる従来の圧電薄膜の表面から剥離し易い。
【０００５】
本発明の一側面の目的は、圧電薄膜の表面からの電極層の剥離を抑制する圧電薄膜、及び当該圧電薄膜を含む圧電薄膜素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
例えば、本発明の一側面は、下記［１］～［６］のいずれか一つに記載の圧電薄膜、及び下記［７］に記載の圧電薄膜素子に関する。
【０００７】
［１］第一主面と、第一主面の裏側に位置する第二主面と、を有する圧電薄膜であって、
ウルツ鉱型構造を有する結晶質の窒化アルミニウムを含み、
窒化アルミニウムが、２価元素及び４価元素を含み、又は窒化アルミニウムが、３価元素を含み、
第二主面の展開面積比が、０．００１以上０．１００以下である、
圧電薄膜。
【０００８】
［２］複数の第一結晶粒と、複数の第二結晶粒と、を含み、
第一結晶粒及び第二結晶粒の両方が、窒化アルミニウムを含み、
第一結晶粒中の窒化アルミニウムの（０００１）面が、第一主面に平行であり、
第二結晶粒中の窒化アルミニウムの（０００１）面が、第一結晶粒中の窒化アルミニウムの（０００１）面に対して傾いており、
複数の第二結晶粒が、第二主面に露出している、
［１］に記載の圧電薄膜。
【０００９】
［３］第一主面と、第一主面の裏側に位置する第二主面と、を有する圧電薄膜であって、
複数の第一結晶粒と、複数の第二結晶粒と、を含み、
第一結晶粒及び第二結晶粒の両方が、ウルツ鉱型構造を有する結晶質の窒化アルミニウムを含み、
第一結晶粒中の窒化アルミニウムの（０００１）面が、第一主面に平行であり、
第二結晶粒中の窒化アルミニウムの（０００１）面が、第一結晶粒中の窒化アルミニウムの（０００１）面に対して傾いており、
複数の第二結晶粒が、第二主面に露出しており、
第二主面の展開面積比が、０．００１以上０．１００以下である、
圧電薄膜。
【００１０】
［４］第一結晶粒中の窒化アルミニウムの（０００１）面と第二結晶粒中の窒化アルミニウムの（０００１）面との間の角度が、０．１°以上３０°以下である、
［２］又は［３］に記載の圧電薄膜。
（【００１１】以降は省略されています）

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