本發(fā)明涉及壓電設(shè)備、利用其的探測器、電子設(shè)備以及超聲波圖像裝置等。

背景技術(shù)：

如專利文獻(xiàn)1所公布的那樣，壓電設(shè)備具備被第一電極及第二電極從上下夾住的壓電體。壓電體中確立了(100)擇優(yōu)取向?；谶@種擇優(yōu)取向，壓電體的壓電特性能夠得到實(shí)質(zhì)上的提高。

【在先技術(shù)文獻(xiàn)】

【專利文獻(xiàn)】

專利文獻(xiàn)1：日本特開2014-146722號公報

專利文獻(xiàn)2：日本特開2002-271897號公報

如專利文獻(xiàn)2公開的那樣，超聲波轉(zhuǎn)換器具備壓電設(shè)備。該壓電設(shè)備中在壓電體的同一表面上配置有第一電極及第二電極。壓電體中確立了(001)擇優(yōu)取向。和專利文獻(xiàn)1同樣，(100)擇優(yōu)取向的壓電體被第一電極及第二電極自上而下夾著，但當(dāng)在壓電體的同一表面上配置有第一電極及第二電極時，壓電體上并未確立(100)擇優(yōu)取向。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明的至少一方面，能夠提供當(dāng)在壓電體的同一表面上配置有第一電極及第二電極時在壓電體確立(100)擇優(yōu)取向的壓電設(shè)備。

(1)本發(fā)明的一方面涉及的壓電設(shè)備具備：彈性膜，至少部分形成絕緣性的表面區(qū)域，至少在所述表面區(qū)域具有非晶質(zhì)結(jié)構(gòu)或隨機(jī)取向；壓電體，設(shè)置在所述彈性膜上，具有與所述彈性膜接觸的第一面以及與該第一面相反一側(cè)的第二面，在俯視時對應(yīng)于所述表面區(qū)域的取向區(qū)域進(jìn)行(100)擇優(yōu)取向；第一電極，設(shè)置在所述壓電體的所述第二面；第二電 極，設(shè)置在所述壓電體的所述第二面，在所述俯視時與所述取向區(qū)域相對應(yīng)地在與上述第一電極之間形成間隙。

如果彈性膜因來自外部的超聲波而振動，壓電體在彈性膜上會撓曲(歪む)。壓電體的撓曲會在壓電體內(nèi)產(chǎn)生電位。由于在壓電體的取向區(qū)域確立了(100)優(yōu)先取向，因此，針對壓電體的撓曲將生成相對大的電位。這種由于壓電體應(yīng)對而產(chǎn)生的電位會作為第一電極及第二電極的電位差而被檢測出。特別是，由于取向區(qū)域的下表面與絕緣性的表面區(qū)域接觸，因此，能夠避免連接電極間的寄生電容的形成，確保良好的接收靈敏度。假設(shè)在取向區(qū)域的下表面有導(dǎo)電材料存在，則將形成連接電極間的寄生電容，接收靈敏度會降低。為獲得高接收靈敏度，優(yōu)選電力線從第一電極通過壓電體直接延伸至第二電極的情況。

(2)上述壓電體由鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)的過渡金屬氧化物形成即可。如此，壓電體就能表現(xiàn)出良好的壓電特性。

(3)上述壓電體的上述第一面只要由鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)的過渡金屬氧化物所形成的取向控制層形成即可。如此，壓電體就能表現(xiàn)良好的壓電特性。

(4)上述壓電體的上述第一面由A端包含鉍且B端包含鐵及鈦的鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)的過渡金屬氧化物形成的取向控制層形成即可。這種過渡金屬氧化物在非晶質(zhì)結(jié)構(gòu)或隨機(jī)取向的彈性膜上層疊時確立(100)擇優(yōu)取向。在這里，由于取向控制層具備絕緣性，因此，能夠避免在電極間連接的寄生電容的形成。而且，A端還可以包含鑭(La)、釹(Nd)、釤(Sm)、鐠(Pr)等其它稀土元素。此外，A端還可以進(jìn)一步包含鉛(Pb)。

(5)上述取向控制層的電阻值為10⁶Ωcm以上即可。只要電阻值滿足該條件，就能確實(shí)地避免在連接兩個電極之間處形成寄生電容。

(6)上述取向控制層只要是(100)擇優(yōu)取向即可。

(7)上述壓電體可以包含層疊在上述取向控制層上的Pb(ZrTi)O₃層。Pb(ZrTi)O₃層通過層疊在取向控制層上而確立(100)擇優(yōu)取向。

(8)Pb可以滲透到上述取向控制層中。在壓電體這一Pb(ZrTi)O3層的層疊時，Pb(ZrTi)O₃層可以被加熱至600℃～750℃，這種情況下，Pb(ZrTi)O₃層中包含的Pb滲入取向控制層，并穩(wěn)定化。

(9)上述取向控制層是連續(xù)層即可。如果是連續(xù)層，就能夠確實(shí)地在Pb(ZrTi)O₃層確立(100)擇優(yōu)取向。

(10)上述取向控制層也可以是不連續(xù)層。即使是不連續(xù)層，也能夠在Pb(ZrTi)O₃層確立(100)擇優(yōu)取向。

(11)在上述間隙，在上述壓電體的上述第二面也可以形成槽。通過槽的形成，在聲壓導(dǎo)致的彈性膜的面內(nèi)，變形將集中在間隙中。因此，在第一電極及第二電極之間將產(chǎn)生大的電壓。

(12)壓電設(shè)備可以裝入探測器中利用。這時，探測器只要具備壓電設(shè)備和支承上述壓電設(shè)備的箱體即可。

(13)壓電設(shè)備可以裝入電子設(shè)備中利用。這時，電子設(shè)備只要具備壓電設(shè)備、以及與上述壓電設(shè)備連接并處理上述壓電設(shè)備的輸出的處理電路即可。

(14)壓電設(shè)備可以裝入超聲波圖像裝置中利用。這時，超聲波圖像裝置只要具備電子設(shè)備、與上述壓電設(shè)備連接，處理上述壓電設(shè)備的輸出，生成圖像的處理電路、以及顯示上述圖像的顯示裝置即可。

附圖說明

圖1是一實(shí)施方式涉及的電子設(shè)備的一具體例，即是簡要示出超聲波診斷裝置的外觀圖。

圖2是簡要示出超聲波設(shè)備單元的構(gòu)成的俯視放大圖。

圖3是簡要示出傳輸陣列的區(qū)域的超聲波設(shè)備單元的放大部分俯視圖。

圖4是沿圖1的A-A線的放大垂直截面圖。

圖5是簡要示出第一實(shí)施方式涉及的第一壓電設(shè)備的超聲波設(shè)備單元的放大部分俯視圖。

圖6是沿圖5的B-B線的垂直截面圖。

圖7的(a)～(d)是示出取向控制層BiFeTiO₃的形態(tài)的側(cè)視截面圖。

圖8是通過有限元法(FEM)計算求出的電極間隙之間的壓電體的電位分布的圖，(a)是維持取向控制層的絕緣性的情況、以及(b)是取向控制層為金屬的情況的圖。

圖9是示出通過第一原理電子狀態(tài)計算求出的PZT的取向方向和壓電常數(shù)之間的關(guān)系的圖。

圖10是在取向控制層BiFeTiO₃上成膜的壓電體層的X射線衍射圖，(a)是壓電體層為PZT的情況、以及(b)是壓電體層為BFM-BT的情況的圖。

圖11是對應(yīng)于圖5，簡要示出第二實(shí)施方式涉及的第一壓電設(shè)備的超聲波設(shè)備單元的放大部分俯視圖。

圖12是沿圖11的C-C線動作時的垂直截面圖。

圖13示出了第一壓電設(shè)備的制造工序，其是基板的放大截面圖。

圖14簡要示出了第一壓電設(shè)備的制造工序，其是壓電體及基礎(chǔ)導(dǎo)電膜的基板的放大截面圖。

圖15簡要示出了第一壓電設(shè)備的制造工序，其是第一電極及第二電極的基板的放大截面圖。

具體實(shí)施方式

下面，參照附圖對本發(fā)明的一實(shí)施方式進(jìn)行說明。另外，以下描述的本實(shí)施方式并不會不當(dāng)?shù)叵拗票景l(fā)明的保護(hù)范圍所記載的本發(fā)明的內(nèi)容，在本實(shí)施方式中描述的所有構(gòu)成并非是作為本發(fā)明的解決手段所必須的。

(1)超聲波診斷裝置的整體構(gòu)成

圖1簡要地示出了本發(fā)明的一實(shí)施方式涉及的電子設(shè)備的一具體例即超聲波診斷裝置(超聲波圖像裝置)11的構(gòu)成。超聲波診斷裝置11具備裝置終端(處理部)12和超聲波探測器(探測器)13。裝置終端12和超聲波探測器13通過電纜14互相連接。裝置終端12和超聲波探測器13通過電纜14進(jìn)行電信號的傳輸。終端裝置12中裝有顯示面板(顯示裝置)15。顯示面板15的畫面露出于終端裝置12的表面。在終端裝置12，基于超聲波探測器13檢測出的超聲波而生成圖像。圖像化的檢測結(jié)果顯示在顯示面板15的畫面上。

超聲波探測器13具有箱體16。箱體16中容納有超聲波設(shè)備單元17。超聲波設(shè)備單元17具備聲音透鏡18。聲音透鏡18的外表面由部分圓筒面18a形成。聲音透鏡18由例如硅樹脂形成。聲音透鏡18具有接近于生物 體聲阻抗的聲阻抗。在箱體16劃分有窗孔16a。在窗孔16a中配置有聲音透鏡18。聲音透鏡18的外表面露出于箱體16的表面。超聲波設(shè)備單元17在表面輸出超聲波，同時接收超聲波的反射波。

(2)超聲波設(shè)備單元的構(gòu)成

如圖2所示，超聲波設(shè)備單元17具備配線基板WB。超聲波設(shè)備單元17搭載于配線基板WB。在這樣搭載時，配線基板WB的表面上也可以形成容納超聲波設(shè)備單元17的凹處。凹處從配線基板WB的平面凹陷即可。例如可以在配線基板WB上固定樹脂材料而形成超聲波設(shè)備單元17。

超聲波設(shè)備單元17中形成有接收陣列RR及發(fā)送陣列TR。如后所述，接收陣列RR由配置成陣列狀的第一超聲波換能器元件(以下稱“第一壓電設(shè)備”)的排列構(gòu)成。如后所述，發(fā)送陣列TR由配置成陣列狀的第二超聲波換能器元件(以下稱“第二壓電設(shè)備”)的排列構(gòu)成。接收陣列RR及發(fā)送陣列TR通過第一柔性印刷配線板(以下稱“第一配線板”)19a及第二柔性印刷配線板(以下稱“第二配線板”)19b與配線基板上的配線圖案(未圖示)電連接。配線圖案在配線基板WB的背面與連接器連接。電纜14由與連接器連接的配線形成。

(3)發(fā)送陣列的構(gòu)成

圖3與發(fā)送陣列TR的區(qū)域相關(guān)地簡要示出了超聲波設(shè)備單元17的俯視圖。超聲波設(shè)備單元17具備基體21。發(fā)送陣列TR形成在基體21的表面。第二壓電設(shè)備23的排列由多行多列的矩陣形成。此外，也可以在排列確立交錯配置。交錯配置中，偶數(shù)列的第二壓電設(shè)備23組相對于奇數(shù)列的第二壓電設(shè)備23組錯開行距的二分之一即可。奇數(shù)列及偶數(shù)列中的一方的元件數(shù)可以比另一方少一個。

每個第二壓電設(shè)備23都具備振動膜24。在圖3中，在與振動膜24的膜面垂直的方向的俯視時(從基板厚度方向看的俯視。以下，簡單地稱為“俯視時”)使用虛線描繪振動膜24的輪廓。振動膜24上形成有振子25。振子25由上電極26、下電極27及壓電體28構(gòu)成。對每個第二壓電設(shè)備23中的各個壓電設(shè)備，都在振動膜24上配置下電極27，在下電極 27上配置壓電體28，在壓電體28上配置上電極26。它們按照下電極27、壓電體28及上電極26的順序重疊。如此，壓電體28被夾在上電極26及下電極27之間。

在基體21的表面形成有多根第一導(dǎo)電體29。第一導(dǎo)電體29在排列的行方向上彼此平行地延伸。對每一行第二壓電設(shè)備23分配一根第一導(dǎo)電體29。第一導(dǎo)電體29在每個第二壓電設(shè)備23中的每個電壓設(shè)備上形成上電極26。第一導(dǎo)電體29的兩端分別與一對引出線31連接。第一導(dǎo)電體29可以由例如銥(Ir)形成。但是，其它導(dǎo)電材料也可以用于第一導(dǎo)電體29。

在基體21的表面上形成有多根第二導(dǎo)電體32。第二導(dǎo)電體32在排列的列方向上彼此平行地延伸。對每一列第二壓電設(shè)備23分配一根第二導(dǎo)電體32。第二導(dǎo)電體32在每個第二壓電設(shè)備23中的每個電壓設(shè)備上形成下電極27。第二導(dǎo)電體32可以使用例如鈦(Ti)、銥(Ir)、鉑(Pt)及鈦(Ti)的層疊膜。但是，其它導(dǎo)電材料也可以用于第二導(dǎo)電體32。

對應(yīng)每列切換第二壓電設(shè)備23的輸電。線性掃描、扇形掃描可以基于這種輸電的轉(zhuǎn)換而實(shí)現(xiàn)。由于一列第二壓電設(shè)備23同時輸出超聲波，因此，一列的個數(shù)即排列的行數(shù)可以根據(jù)超聲波的輸出電平來決定。行數(shù)例如設(shè)定為10～15行左右即可。圖中有省略，只畫出了5行。排列的列數(shù)可以根據(jù)掃描范圍的擴(kuò)大來決定。列數(shù)例如設(shè)定為128列或256列即可。圖中有省略，只畫出了8列。上電極26及下電極27的作用可以交換。即，可以在將下電極共通地連接至整個矩陣的第二壓電設(shè)備23，同時將上電極共通地連接至排列中的每一列的第二壓電設(shè)備23。

基體21的輪廓具有被相互平行的一對直線隔開而相對的第一邊21a及第二邊21b。在第一邊21a和發(fā)送陣列TR的輪廓之間配置有1排(line)第一端子陣列33a。在第二邊21b和發(fā)送陣列TR的輪廓之間配置有1排第二端子陣列33b。第一端子陣列33a可以形成平行于第一邊21a的1排。第二端子陣列33b可以形成平行于第二邊21b的1排。第一端子陣列33a由一對上電極端子34及多個下電極端子35構(gòu)成。同樣，第二端子陣列33b由一對上電極端子36及多個下電極端子37構(gòu)成。1根引出線31的兩端分 別連接上電極端子34、36。引出線31及上電極端子34、36在將發(fā)送陣列TR二等分的垂直面上形成面對稱即可。1根第二導(dǎo)電體32的兩端分別連接下電極端子35、37。第二導(dǎo)電體32及下電極端子35、37在將發(fā)送陣列TR二等分的垂直面上形成面對稱即可。這里，基體21的輪廓形成為矩形。基體21的輪廓可以是正方形，也可以是梯形。

第一配線板19a與基體21連接。第一配線板19a覆蓋第一端子陣列33a。在第一配線板19a的一端，與上電極端子34及下電極端子35單獨(dú)對應(yīng)地形成有導(dǎo)電線即第一信號線39。第一信號線39與上電極端子34及下電極端子35單獨(dú)相對且單獨(dú)接合。同樣地，第二配線板19b與基體21連接。第二配線板19b覆蓋第二端子陣列33b。在第二配線板19b的一端，與上電極端子36及下電極端子37單獨(dú)對應(yīng)地形成有導(dǎo)電線即第二信號線42。第二信號線42與上電極端子36及下電極端子37單獨(dú)相對且單獨(dú)接合。

如圖4所示，基體21具備基板44及覆膜(彈性膜)45。在基板44的表面整面地形成有覆膜45?；?4上每一個第二壓電設(shè)備23均形成開口部46。開口部46相對于基板44配置成陣列狀。配置有開口部46的區(qū)域的輪廓相當(dāng)于發(fā)送陣列TR的輪廓。鄰接的兩個開口部46之間劃分有隔壁47。鄰接的開口部46被隔壁47隔開?；?4由例如硅基板形成即可。

覆膜45由層疊在基板44的表面的氧化硅(SiO₂)層48、和層疊在氧化硅層48的表面的氧化鋯(ZrO₂)層49構(gòu)成。覆膜45與開口部46接觸。如此地，覆膜45的一部分對應(yīng)于開口部46的輪廓而形成振動膜24。由于振動膜24在覆膜45中面對開口部46，因此是能夠在基板44的厚度方向進(jìn)行膜振動的部分。能夠根據(jù)共振頻率決定氧化硅層48的膜厚。

在振動膜24的表面依次層疊有下電極27、壓電體28及上電極26。壓電體28可以由例如鋯鈦酸鉛(Pb(ZrTi)O₃)形成。其它壓電材料也可以用于壓電體28。

在基體21的表面層疊有聲音整合層51。聲音整合層51覆蓋元件陣列22。聲音整合層51的膜厚根據(jù)振動膜24的共振頻率而決定。在聲音整合層51可以使用例如硅樹脂膜。聲音整合層51上配置有聲音透鏡18。聲音 透鏡18與聲音整合層51的表面貼緊。聲音透鏡18通過聲音整合層51的作用與基體21粘接。聲音透鏡18的部分圓筒面18a具有與第一導(dǎo)電體29平行的母線。部分圓筒面18a的曲率根據(jù)從與1條第二導(dǎo)電體33連接的1列第二壓電設(shè)備23發(fā)送的超聲波的焦點(diǎn)位置來決定。聲音透鏡18由例如硅樹脂形成。聲音透鏡18具有接近于生物體的聲阻抗的聲阻抗。

基體21上固定有保護(hù)膜53。保護(hù)膜53由例如環(huán)氧樹脂這種具有遮水性的材料形成。但是，保護(hù)膜53也可以由其它樹脂材料形成。保護(hù)膜53與聲音透鏡18及聲音整合層51接觸。這里，保護(hù)膜53通過接觸面53a夾著聲音透鏡18及聲音整合層51，上述接觸面53a分別沿著平行于聲音透鏡18的母線擴(kuò)展并與基體21垂直交叉的兩個假想平面54a、54b。

基體21的背面固定有基底材料56?；撞牧?6的表面與基體21的背面重疊?；撞牧?6在超聲波設(shè)備單元17的背面封閉開口部46?；撞牧?6可以具備剛性基材。這里，隔壁47與基底材料56結(jié)合?；撞牧?6至少通過一處接合區(qū)域與各個隔壁47接合。接合時可以使用粘接劑。

(4)接收陣列的構(gòu)成

圖5涉及接收陣列RR的區(qū)域，簡要示出了超聲波設(shè)備單元17的放大部分俯視圖。接收陣列RR形成在基體21的表面。第一壓電設(shè)備57的排列通過多行多列的矩陣形成。第一實(shí)施方式涉及的第一壓電設(shè)備57具備振動膜(彈性膜)58。在圖5從垂直于振動膜58的膜面的視角俯視時，通過虛線描繪振動膜58的輪廓。振動膜58和上述振動膜24同樣，由基板44表面的覆膜45形成。

振動膜58上形成振子59。振子59由第一電極61、第二電極62及壓電體63構(gòu)成。第一電極61及第二電極62配置在壓電體63上。第二電極62在壓電體63上配置在與第一電極61隔開的位置。在第一電極61及第二電極62之間形成有間隙64。俯視時，在振動膜58的表面定義了與間隙64重疊的表面區(qū)域65。

這里，振動膜58在俯視時形成為矩形(包括正方形)。同樣，壓電體63在俯視時也形成為矩形。在俯視時，振動膜58和壓電體63的矩心重疊。振子59對基準(zhǔn)線66形成為線對稱?；鶞?zhǔn)線66沿矩形的長邊平行地延伸， 將矩形二等分。在第一電極61及第二電極62的端部，描繪有平行于基準(zhǔn)線66的輪廓線。如此地，第一電極61的端部及第二電極62的端部夾著基準(zhǔn)線66以等間隔相對。間隙64沿基準(zhǔn)線66延伸。

在基體21的表面形成有多根第三導(dǎo)電體67及第四導(dǎo)電體68。第三導(dǎo)電體67及第四導(dǎo)電體68在排列的列方向上相互平行地延伸。第三導(dǎo)電體67及第四導(dǎo)電體68交互配置。對鄰接的每一對第三導(dǎo)電體67及第四導(dǎo)電體68分配多列第一壓電設(shè)備57。在第三導(dǎo)電體67及第四導(dǎo)電體68之間，對應(yīng)每行中的各行，第一壓電設(shè)備57被串聯(lián)。即，在行內(nèi)相鄰的第一壓電設(shè)備57，一方的元件的第一電極61上連接有另一方的元件的第二電極62。第一電極61、第二電極62、第三導(dǎo)電體67及第四導(dǎo)電體68可以使用相同的材料。例如，第一電極61、第二電極62、第三導(dǎo)電體67及第四導(dǎo)電體68可以使用鈦(Ti)、銥(Ir)、鉑(Pt)及鈦(Ti)的層疊膜。但是，其它導(dǎo)電材料也可以用作第一電極61、第二電極62、第三導(dǎo)電體67及第四導(dǎo)電體68。

在基體21的第一邊21a和接收陣列RR的輪廓之間，配置有1排的第三端子陣列69。第三端子陣列69可以平行于第一邊21a而形成1排。第三端子69由信號端子71和共通端子72構(gòu)成。信號端子71與第三導(dǎo)電體67連接。共通端子72與第四導(dǎo)電體68連接。這里，第三端子陣列69與第一端子陣列38一起形成1排。第一配線板19a覆蓋第一端子陣列33a和第三端子陣列69。在第一配線板19a的一端，單獨(dú)對應(yīng)于信號端子71和共通端子72而形成導(dǎo)電線即第三信號線73。第三信號線73與信號端子71及共通端子72單獨(dú)相對且單獨(dú)接合。

在基體21的第二邊21b和接收陣列RR的輪廓之間，同樣也可以配置1排第四端子陣列(未圖示)。第四端子陣列與第二端子陣列33b一起形成1排即可。第二配線板19b覆蓋第二端子陣列33b和第四端子陣列。在第二配線板19b的一端，與信號端子和共通端子單獨(dú)對應(yīng)而形成導(dǎo)電線即第四信號線。第四信號線，與信號端子和共通端子單獨(dú)相對且單獨(dú)接合。

如圖6所示，基體21上對每一個第一壓電設(shè)備57均形成有開口部46。開口部46相對基板44以陣列狀配置。配置有開口部46的區(qū)域的輪廓相 當(dāng)于接收陣列RR的輪廓。覆膜45的一部分對應(yīng)于開口部46的輪廓而形成振動膜58。振動膜58的表面通過氧化鋯層49的隨機(jī)取向而形成。即，振動膜58的表面具有絕緣性。振動膜58的表面被部分劃分出表面區(qū)域65。

振動膜58的表面固定有壓電體63。壓電體63具有與振動膜58接觸的第一面63a、和與第一面63a相反一側(cè)(背面?zhèn)?的第二面63b。壓電體63由具有鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)、即ABO3型結(jié)構(gòu)的復(fù)合氧化物所構(gòu)成的壓電材料形成。鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)是A端進(jìn)行氧12配位，且B端進(jìn)行氧6配位而形成八面體(octahedron)的構(gòu)造。壓電體63由例如鋯鈦酸鉛(Pb(ZrTi)O₃)形成。壓電體63也可以由其它鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)的過渡金屬氧化物形成。壓電體63也可以使用例如在鈦鋯酸鉛中添加了氧化鈮、氧化鎳或氧化鎂等金屬氧化物而成的物質(zhì)。具體而言，可列舉鈦酸鉛(PbTiO₃)、鋯酸鉛(PbZrO₃)、鈦酸鉛鑭((PbLa)TiO₃)、鋯酸鈦酸鉛鑭((PbLa)(ZrTi)O₃)、鎂鈮酸鋯鈦酸鉛(Pb(ZrTi)(MgNb)O₃)等。此外，作為非鉛類材料，可以列舉鐵酸鉍(BiFeO₃)、鈦酸鋇(BaTiO₃)、鈮酸鉀鈉((KNa)(NbO₃))、鈮酸鉀鈉鋰((KNaLi)(NbO₃))、鈮酸鉭酸鉀鈉鋰((KNaLi)(NbTa)O₃)、鈦酸鉍鉀((Bi_1/2K_1/2)TiO₃)、鈦酸鉍鈉((Bi_1/2Na_1/2)TiO₃)、錳酸鉍(BiMnO₃)、含鉍、鉀、鈦及鐵具有鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)的復(fù)合氧化物(x[(BixK_1-x)TiO₃]-(1-x)[BiFeO₃])、包含鉍、鐵、鋇及鈦具有鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)的復(fù)合氧化物((1-x)[BiFeO₃]-x[BaTiO₃])、以及對其添加了錳、鈷、鉻等金屬而成的((1-x)[Bi(Fe_1-yM_y)O3]-x[BaTiO₃](M為Mn、Co或Cr)等。這種鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)的壓電材料由于在取向控制層75上成膜，從而繼承取向控制層75的結(jié)晶取向而在(100)面上擇優(yōu)取向。這里，進(jìn)行擇優(yōu)取向是指在將由來于X射線衍射模式的(100)面的峰值強(qiáng)度與由來于(110)面的峰值強(qiáng)度進(jìn)行比較時，(100)/[(100)+(110)]為60％以上，優(yōu)選為70％以上)。(100)面的峰值的比例越大，在壓電體63的變位特性及耐久性方面越有效，優(yōu)選(100)/[(100)+(110)]為80％以上，進(jìn)一步優(yōu)選(100)/[(100)+(110)]為90％以上。另外，在后述的實(shí)施方式中，確認(rèn)了(100)/[(100)+(110)]為90％以上。而且，從在(100)面擇優(yōu)取向具有優(yōu)良的變位特性這一角度出發(fā)，壓電材料優(yōu)選菱面體晶或單斜晶體。如此地，在壓電體 中確立了(100)擇優(yōu)取向。在壓電體63中，至少在俯視時對應(yīng)于表面區(qū)域65的取向區(qū)域74上確保了(100)擇優(yōu)取向。

如圖7的(a)所示，取向控制層75進(jìn)行(100)取向并位于壓電體63的下表面，其決定著壓電體63的結(jié)晶取向。由于聲壓導(dǎo)致的撓曲，因此為實(shí)現(xiàn)高電位差，優(yōu)選第一電極61和第二電極之間的間隙64及其周邊的壓電體63為(100)取向。因此，至少取向控制層75必須配置在面對間隙64的表面區(qū)域65上。這里，取向控制層75被從第一電極61及第二電極62物理式切斷。如此一來，當(dāng)在第一電極61和第二電極62之間施加初始化電壓時，能夠防止由于取向控制層75的絕緣破壞。如此地，第一壓電設(shè)備57的信賴性得以提高。而且，如圖7的(b)所示，取向控制層75也可以存在于壓電體63的第二面63b整個面、以及第一電極61和第二電極62的引出線77a、77b的下方。當(dāng)壓電體在壓電設(shè)備的區(qū)域以外成膜時，如果在那種壓電體上確立了(100)取向，則能提高對裂紋的耐受力。圖7的(c)示出了不連續(xù)地以島狀存在的取向控制層75。即使取向控制層75以不連續(xù)的島形存在，取向控制層75也是(100)取向。因此，在其上成長的壓電體63以島狀的取向控制層75為成長核進(jìn)行(100)擇優(yōu)取向。另外，這里所述的島狀是指取向控制層75不以同樣厚度連續(xù)地存在的狀態(tài)。因此，島與島之間可以部分相連。此外，也可以從上方看是條紋狀。圖7的(d)相當(dāng)于比較例，不具有取向控制層75。

取向控制層75具有鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)，其是A端包含鉍(Bi)且B端包含鐵(Fe)和鈦(Ti)的復(fù)合氧化物，在(100)面自取向。具體而言，ABO₃型結(jié)構(gòu)的A端進(jìn)行氧12配位，同時B端進(jìn)行氧6配位而形成八面體(octahedron)?；径裕瑯?gòu)成取向控制層75的復(fù)合氧化物優(yōu)選由A端的鉍、以及B端的鐵和鈦構(gòu)成。當(dāng)以Bi:Fe:Ti＝100:x:(100-x)表示元素比時，優(yōu)選組合比在40≤x≤60的范圍內(nèi)。這種組合比的復(fù)合氧化物不會影響基底，作為在(100)面自取向，并使在其上成膜的鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)的壓電材料在(100)面取向的取向控制層而發(fā)揮作用。即，詳情后面說明，由于取向控制層75在形成覆膜45后成膜，因而會在氧化鋯層81上成膜， 但即使在氧化硅層79上也能夠在(100)面自取向，并使其后成膜的壓電體63在(100)面確實(shí)地?fù)駜?yōu)取向。

這里，所謂的在(100)面自取向是指不影響基底而自行在(100)面取向，包括所有的結(jié)晶均在(100)面取向的情況、以及大部分結(jié)晶(例如80％以上)都在(100)面取向的情況。在這種功能不受阻礙的范圍內(nèi)，可以形成以其它元素置換A端、B端的部分元素后的復(fù)合氧化物，這也包含在本發(fā)明的取向控制層內(nèi)。例如，在A端除了Bi以外還可以有Ba、Sr、La等元素存在，在B端Zr、Nb等元素還可以與Fe和Ti共同存在。此外，只要具有上述功能，因元素(Bi、Fe、Ti、O)的缺損、過剩導(dǎo)致偏離化學(xué)計量組成(ABO₃)也包含在本發(fā)明的取向控制層內(nèi)。例如，據(jù)后面所述，已確認(rèn)比化學(xué)計量比更多地含有Bi的復(fù)合氧化物也在(100)面自取向，并作為取向控制層而發(fā)揮作用。

(5)取向控制層必須是絕緣體的理由

下面，通過模擬演示說明取向控制層75必須是絕緣體的理由。模擬演示使用應(yīng)用壓電效應(yīng)的有限元法(FEM)進(jìn)行。振動膜58和壓電體63從上方看是正方形。由振動膜58構(gòu)成的隔膜的一邊的長度是40μm，壓電體63的一邊的長度是32μm。振動膜58從下方按順序依次是SiO₂(1000nm)、ZrO₂(400nm)、BFT(20nm)、PZT(1350nm)。BET是形成本發(fā)明的取向控制層75的BiFeTiO₃的簡稱。第一電極61和第二電極62的膜厚是50nm。將通過第一電極61和第二電極62的間隙64的中心與各電極61、62平行的線作為基準(zhǔn)線66。模擬演示(simulation)使用的PZT的壓電張量及剛度張量(stiffness tensor)采用了PZT-5H的數(shù)據(jù)集。這時張量的主軸設(shè)定為與基準(zhǔn)線66垂直的方向(與施加初始化電場的方向相同)。SiO₂、ZrO₂、BFT的楊氏模量分別是75GPa、190GPa、200GPa。第一電極61和第二電極62的楊氏模量是200GPa。從上方對振動膜58施加1氣壓，對這時在第一電極61和第二電極62之間發(fā)生的電位V進(jìn)行確認(rèn)。為計算電位V，設(shè)第一電極61和第二電極62的條件為連通(open)。第一電極61和第二電極62之間的寬度W設(shè)定為5[μm]。

圖8的(a)是示出了當(dāng)取向控制層75為絕緣性的情況，圖8的(b)是示出了當(dāng)相當(dāng)于取向控制層75的層為導(dǎo)電性(金屬)的情況的發(fā)生電位V的圖。由圖8可知，在取向控制層75為絕緣性時發(fā)生電壓是0.38V，在取向控制層為導(dǎo)電性時是0.01V。因此可知，在具有本實(shí)施方式的電極配置的接收元件中，取向控制層75具有絕緣性是獲得高接收靈敏度所必須的。如果取向控制層75為絕緣性，則第一電極61產(chǎn)生的電力線通過壓電體63而直接被第二電極62吸入(實(shí)例1)。另一方面，如果取向控制層有導(dǎo)電性，則第一電極61產(chǎn)生的電力線通過壓電體63，暫且通過了取向控制層后，再次通過壓電體63被第二電極62吸入(實(shí)例2)。該理由如下所示。當(dāng)將通過壓電性產(chǎn)生的電荷設(shè)為Q，將電極61、62所構(gòu)成的電容器的靜電電容設(shè)為C，將發(fā)生電位設(shè)為V時，一般來說，Q＝C·V成立。由于實(shí)例1比實(shí)例2靜電電容C的值要小1/30倍左右，因此，如果電荷Q一定，則發(fā)生電位V將變大。實(shí)例1的靜電電容C小，是由于電力線穿過壓電體63中的距離比實(shí)例2大的緣故。如果換成其它表述來表現(xiàn)實(shí)例2所處的情況，即為：如果電極間隙的下表面接觸導(dǎo)電材料，會形成連接電極間的寄生電容，(整體的靜電電容變大)接收靈敏度將下降。這里，作為一般的材料特性，可以認(rèn)為若電阻值在1×10⁶Ωcm以上則具有絕緣性。如果電阻值比該值還小，則材料成為半導(dǎo)體的區(qū)域，不適合本發(fā)明的取向控制層75。

(6)壓電體層必須是(100)取向而不是(001)取向的理由

根據(jù)固體的第一原理電子狀態(tài)計算，由PZT構(gòu)成的壓電體63在(100)取向而不是(001)取向時，表示壓電性變大。計算是基于局域密度近似(Local Density Approximation)的范圍的密度泛函理論(Density Functional Theory)進(jìn)行。壓電常數(shù)根據(jù)線性響應(yīng)理論(Linear Response Theory)求得。設(shè)截止能在500eV、k空間的篩目為3×3×3。作為計算對象的結(jié)晶構(gòu)造是具有ABO₃鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)的的Pb(Zr_0.5Ti_0.5)O₃。使2×2×2＝8晶胞的ABO₃型結(jié)構(gòu)形成超晶胞，利用了周期性邊界條件。在以下說明中，將垂直于面的方向作為c軸，將在面內(nèi)互相垂直的方向作為a軸、b軸。根據(jù)計算結(jié)果，(001)取向時，晶格沿c軸方向延伸。向c軸方向的增長率為 c/a＝1.03左右。同時，來自各原子的中心對稱位置的位移，<001>方向?qū)⒊蔀橹饕奈灰品较?。另一方面?100)取向時，晶格為a＝b＝c。這時，來自各原子的中心對稱位置的位移，<111>方向?qū)⒊蔀橹饕奈灰品较颉D9示出了通過計算求出的取向方向與壓電常數(shù)(e常數(shù))之間的關(guān)系。由圖9可知，當(dāng)PZT為(100)取向而不是(001)取向時有利，能提供大的壓電常數(shù)。

(7)超聲波診斷裝置的操作

接下來，簡單地對超聲波診斷裝置11的動作進(jìn)行說明。在發(fā)送陣列TR，脈沖信號被供給振子25。脈沖信號通過下電極端子35、37及上電極端子34、36被供給每一列的第二壓電設(shè)備23。在每一個第二壓電設(shè)備23中，電場在下電極27及上電極26之間作用于壓電體28。壓電體28以超聲波的頻率振動。壓電體28的振動傳遞至振動膜24。如此地，振動膜24進(jìn)行超聲波振動。其結(jié)果是，所需的超聲波束向被檢測體(例如人體的內(nèi)部)發(fā)射。

在接收陣列RR，第一壓電設(shè)備57的輸電按照第三導(dǎo)電體67及第四導(dǎo)電體68夾著的每一組(多列)進(jìn)行逐組轉(zhuǎn)換。第一壓電設(shè)備57接收多列中每一組的超聲波。振動膜58對每一個第一壓電設(shè)備57進(jìn)行超聲波振動。振動膜58的超聲波振動以所需的頻率產(chǎn)生壓電體63的撓曲。壓電體63的撓曲產(chǎn)生電位。根據(jù)振子59的壓電效應(yīng)，從振子59輸出電壓。由于在第一電極61和第二電極62之間在壓電體63確立了(100)擇優(yōu)取向，因此，針對壓電體63的撓曲，會產(chǎn)生相對大的電位。這種電位可以從第一電極和第二電極檢測出。電位作為電信號從信號端子71和共通端子72輸出。如此，檢測出超聲波。

反復(fù)進(jìn)行超聲波的發(fā)送和接收。其結(jié)果是可以實(shí)現(xiàn)線性掃描和扇形掃描。掃描完畢后，基于輸出信號的數(shù)字信號而形成圖像。形成的圖像顯示在顯示器面板15的畫面上。

在第一壓電設(shè)備57，在第一電極61和第二電極62之間，取向區(qū)域74的下表面與絕緣性的表面區(qū)域65接觸。因此，能夠避免連接電極61、62間的寄生電容的形成，確保良好的接收靈敏度。如果取向區(qū)域74的下 表面與導(dǎo)電材料接觸，則會形成連接電極間的寄生電容，接收靈敏度會降低。

為了獲得高接收靈敏度，優(yōu)選在聲壓導(dǎo)致壓電體63變形時所產(chǎn)生的電力線從第一電極61通過壓電體63直接延伸至第二電極62的情況。例如，當(dāng)從上方看時，如果取向區(qū)域74的下表面的振動膜58中有包括導(dǎo)電性材料的區(qū)域X存在，則電力線從第一電極61暫且通過區(qū)域X而延伸至第二電極62。這時，由第一電極61和第二電極62形成的電容器的靜電電容C將實(shí)效性地增加，結(jié)果接收靈敏度會降低。電極間距離變短，則靜電電容C會增大。由于Q＝CV，因此，當(dāng)Q一定時，V會降低，因而不優(yōu)選。

(8)第二實(shí)施方式涉及的壓電設(shè)備

圖11示出了第二實(shí)施方式涉及的第一壓電設(shè)備57a的構(gòu)成。在壓電體63的第二面63b，在第一電極61和第二電極62之間形成有槽76。槽76至少沿著基準(zhǔn)線66在俯視時貫通間隙64。這里，槽76不僅在間隙64將壓電體63的第二面63b二等分，還從壓電體63的一邊橫跨完整的一個面至另一邊，將壓電體63的第二面63b進(jìn)行二等分。

在第一壓電設(shè)備57a，如果第一電極61和第二電極62的距離增大，則兩電極形成的電容器的靜電電容C會下降，因此，壓電體63的生成電壓V將增大。這時，如圖11所示，由于槽76的作用，電極間區(qū)域的壓電體63所發(fā)生的撓曲會變大，因此，會產(chǎn)生大的電壓。此外，由于在第一壓電設(shè)備57a對壓電體63的表面平行地施加電壓，因此，與對表面垂直地施加電壓時相比，壓電體63中有足夠的極化殘留。其結(jié)果是，在壓電效應(yīng)產(chǎn)生時，能夠省略(或縮小)極化電壓的施加。尤其是，由于壓電體63在槽76使局部厚度減少，因此，在第一電極61和第二電極62之間，壓電體63的撓曲集中在電力線的路徑，從而能夠有效地利用壓電效應(yīng)。

槽76在俯視時沿著通過振動膜58的重心的基準(zhǔn)線66延伸。在振動膜58上，離重心位置越近，超聲波振動時的撓曲就越大。像這樣在容易撓曲的位置上配置槽76，則生成電壓會增大。尤其振動膜58在俯視時形成為矩形。在從相互平行地延伸的兩邊至等距離的中間位置，振動膜58的撓曲變得最大。如果槽76沿矩形的長邊平行地延伸，則生成電壓增大。 這里，由于槽76從壓電體63的一邊橫跨完整的一個面至另一邊，因此，壓電體63的撓曲增大至最大限度。生成電壓增大至最大限度。壓電體63在俯視圖上對直線65形成線對稱，壓電體63的動作維持對稱性。因此，振動膜58振動時，壓電體63的動作穩(wěn)定。

(9)第二實(shí)施方式涉及的壓電設(shè)備的制造方法

接下來，簡單地對第一壓電設(shè)備57a的制造方法進(jìn)行說明。如圖13所示，準(zhǔn)備基板78。基板78例如由硅形成。在基板78的表面形成有氧化硅層79和氧化鋯層81。在形成氧化硅層79時，例如對基板78的表面實(shí)施熱處理即可?；?8的硅被氧化而形成氧化硅。在形成氧化鋯層81時，以均勻的膜厚形成鋯膜。對鋯膜施加氧化處理。如此地，可得到基板44和覆膜45。

在覆膜45的表面形成Bi(FeTi)O₃層82。Bi(FeTi)O₃層82對應(yīng)于本發(fā)明的取向控制層75。在形成時，可以采用例如MOD(metal-organic decomposition，金屬有機(jī)沉積)法、溶膠凝膠法等化學(xué)溶液法、激光燒蝕法、濺射法、脈沖激光沉積法(PLD法)、CVD法、氣浮沉積法(aerosol deposition method)等。根據(jù)MOD法，涂布包含Bi、Fe、Ti的金屬絡(luò)化物溶液，將其干燥，通過進(jìn)一步高溫?zé)啥玫紹i(FeTi)O₃層82。Bi(FeTi)O₃層82與基底材料無關(guān)，在隨機(jī)取向的氧化鋯層81上確立(100)擇優(yōu)取向。

Bi(FeTi)O₃層82的膜厚從3nm到100nm即可。所得到的Bi(FeTi)O₃層82具有ABO₃的鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)。Bi位于A端。Fe和Ti位于B端。所得到的Bi(FeTi)O₃層82具有絕緣性。如果Bi(FeTi)O₃層82的膜厚比3nm小，則得不到制造微利(margin)。如果超過100nm，則隔膜泵變得難撓曲。

(10)取向控制層的制法

作為利用化學(xué)溶液法形成取向控制層75時的具體的形成順序例，首先，利用旋轉(zhuǎn)涂層法等涂布由包括含有Bi、Fe、Ti的金屬絡(luò)化物的MOD溶液、膠體溶液構(gòu)成的取向控制層形成用組合物(取向控制層的前驅(qū)體溶液)，形成取向控制層前驅(qū)體層(取向控制層前驅(qū)體溶液涂布工序)。涂布 的前驅(qū)體溶液是混合了通過燒成能形成具有A端包含Bi且B端包含F(xiàn)e及Ti的鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)的復(fù)合氧化物的金屬絡(luò)化物，將該混合物溶解或分散于有機(jī)溶解中的溶液。作為分別包含Bi及Fe、Ti等的金屬絡(luò)化物，例如，可以使用烷氧基化合物、有機(jī)酸鹽、β二酮絡(luò)化物等。作為包含Bi的金屬絡(luò)化物，可以列舉如2-乙基己烷酸鉍、乙酸鉍等。作為包含F(xiàn)e的金屬絡(luò)化物，可以列舉如2-乙基己烷酸鐵、乙酸鐵、三(乙酰丙酮基)鐵等。作為包含Ti的金屬絡(luò)合物，可例舉如2-乙基己烷酸鈦、乙酸鈦等。而且，作為取向控制層的前驅(qū)體溶液的溶劑，可以列舉如：丙醇、丁醇、戊醇、己醇、辛醇、乙烯乙二醇、丙烯乙二醇、辛烷、癸烷、環(huán)己烷、二甲苯、甲苯、四氫呋喃、乙酸、辛酸等。Bi、Fe、Ti的組合比優(yōu)選為Bi:Fe:Ti＝100:50:50。

接下來，將該取向控制層前驅(qū)體層加熱至規(guī)定溫度(例如，150～200℃)并使其進(jìn)行一定時間的干燥(取向控制層干燥工序)。接著，通過將干燥后的取向控制層前驅(qū)體層加熱至規(guī)定溫度(例如，350～450℃)并保持一定時間而進(jìn)行脫脂(取向控制層脫脂工序)。這里，脫脂是指使取向控制層前驅(qū)體層中包含的有機(jī)成分以例如NO₂、CO₂、H₂O等形式脫離。取向控制層干燥工序及取向控制層脫脂工序的氣氛不受限定，可以在大氣中、氧氣氣氛中、以及惰性氣體中。

接下來，通過將取向控制層前驅(qū)體層加熱至規(guī)定溫度，例如600～850℃左右，并保持一定時間，例如1～10分鐘，使其結(jié)晶化，形成由具有A端包含Bi且B端包含F(xiàn)e及Ti的鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)的復(fù)合氧化物構(gòu)成的取向控制層75(燒成工序)。

在該取向控制層燒成工序中，氣氛不受限定，可以在大氣中、氧氣氣氛中、以及惰性氣體中。作為在取向控制層干燥工序、取向控制層脫脂工序及取向控制層燒成工序中使用的加熱裝置，可以舉例如：通過紅外線燈的照射加熱的RTA(rapid thermal annealing，快速熱退火))裝置以及加熱板等。

在Bi(FeTi)O₃層82上通過MOD法形成有壓電體63。壓電體63的厚度只要在100nm到2000nm之間即可。如果壓電體63的厚度比100nm薄， 則Pb及氧等的結(jié)晶缺陷的影響增大，壓電性下降，接收靈敏度降低。而且，如果壓電體63超過2000nm而變厚，則壓電體63容易產(chǎn)生裂紋，在制造上不可取。

(11)壓電體的制法

例如，首先，利用旋涂法等在取向控制層75上涂布包含具有壓電體63這一壓電材料的構(gòu)成金屬的有機(jī)金屬絡(luò)化物的膠體溶液及MOD溶液(前驅(qū)體溶液)，形成壓電體前驅(qū)體膜(涂布工序)。涂布的前驅(qū)體溶液是混合了例如分別包含壓電體63這一壓電材料的構(gòu)成金屬的有機(jī)金屬絡(luò)化物，使各構(gòu)成金屬成為所需的摩爾比，并利用乙醇等有機(jī)溶劑使該混合物溶解或分散的溶液。作為包含壓電材料的構(gòu)成金屬的有機(jī)金屬絡(luò)化物，可以使用例如金屬烷氧基化合物、有機(jī)酸鹽、β二酮絡(luò)化物等。具體而言，例如，可以列舉以下的絡(luò)化物。作為含鉛(Pb)的有機(jī)金屬絡(luò)化物，例如有乙酸鉛等。作為含鋯(Zr)的有機(jī)金屬絡(luò)化物，可以舉例如乙酰丙酮鋯、四乙酰丙酮鋯、單乙酰丙酮鋯、雙乙酰丙酮鋯等。作為含鈦(Ti)的有機(jī)金屬絡(luò)化物，可以列舉如鈦烷氧基化合物、鈦異丙氧基化合物等。優(yōu)選Pb、Zr、Ti的組合比為Pb:Zr:Ti＝120:52:48。

接下來，將該壓電體前驅(qū)體膜加熱至規(guī)定溫度，例如130℃～180℃左右，并使其干燥一定時間(干燥工序)。接著，通過將干燥后的壓電體前驅(qū)體膜加熱至規(guī)定溫度，例如300℃～400℃，并保持一定時間而進(jìn)行脫脂(脫脂工序)。這里，脫脂是指使壓電體前驅(qū)體膜中含有的有機(jī)成分作為例如NO₂、CO₂、H₂O等而脫離。

接下來，通過將壓電體前驅(qū)體膜加熱至規(guī)定溫度，例如650℃～800℃左右，并保持一定時間使其結(jié)晶化，形成壓電體膜(燒成工序)。作為干燥工序、脫脂工序及燒成工序中使用的加熱裝置，可以舉例如通過紅外線燈的照射加熱的RTA(rapid thermal annealing，快速熱退火))裝置、加熱板等。另外，也可以根據(jù)所需的膜厚等，重復(fù)進(jìn)行上述涂布工序、干燥工序及脫脂工序、以及涂布工序、干燥工序、脫脂工序及燒成工序，形成由多層壓電體膜構(gòu)成的壓電體63。

接下來，通過根據(jù)所需的膜厚等，重復(fù)進(jìn)行上述涂布工序、干燥工序及脫脂工序、以及涂布工序、干燥工序、脫脂工序及燒成工序而形成由多個壓電體膜構(gòu)成的壓電體63，從而形成由多層壓電體膜構(gòu)成的規(guī)定厚度的壓電體63。例如，當(dāng)涂布溶液一次的膜厚是0.1μm左右時，例如，由10層壓電體膜構(gòu)成的壓電體63整體的膜厚大約為1.1μm左右。另外，本實(shí)施方式將壓電體膜層疊而設(shè)，但也可以只有1層。

圖10是在取向控制層75上形成了壓電體63后，壓電體63表現(xiàn)出(100)擇優(yōu)取向的狀態(tài)的X射線的衍射圖形。橫軸表示2θ，縱軸表示X射線的衍射強(qiáng)度。X射線使用Cu的Kα線。圖10的(a)和(b)分別為壓電體63是PZT及BFM-BT的情況。這里，PZT是Zr:Ti為52:48的組合。BFM-BT是(BiFeMnO₃)_0.7-(BaTiO₃)_0.3的簡稱。在2θ軸，在從2θ＝21°到24°的范圍內(nèi)有主要的衍射峰，在其它角度區(qū)域未見出自于(111)、(110)等其它取向的衍射峰，因此，由鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)構(gòu)成的壓電體63能夠100％是(100)擇優(yōu)取向。在本實(shí)施方式，PZT的情況下衍射峰是21.88°，BFM-BT的情況下是22.54°，可以確認(rèn)無論在何種情況，壓電體63都是(100)擇優(yōu)取向。

如圖14所示，覆膜45的表面上形成有壓電體63及基底導(dǎo)電膜83。基底導(dǎo)電膜83通過濺射法成膜。在固體膜的壓電材料膜上，基底導(dǎo)電膜83被圖案化。在壓電材料膜上，由于Bi(FeTi)O₃層82的作用而確立(100)擇優(yōu)取向。接著，對壓電材料膜進(jìn)行蝕刻處理。壓電體63由壓電材料膜形成?；讓?dǎo)電膜83層疊在壓電體63的頂面。

如圖15所示，在基底導(dǎo)電膜83上通過濺射法形成固體膜的電極膜。電極膜根據(jù)規(guī)定的圖案被蝕刻處理。如此地，在壓電體63上形成了第一電極61和第二電極62。電極膜形成與第一電極61和第二電極62個別連接的引出線77a、77b。這時，在壓電體63的頂面，在第一電極61和第二電極62之間隨著過蝕刻而形成槽76。隨著槽76的形成，第一電極61和第二電極62分離。然后，在基板78，從背面形成開口部46。

優(yōu)選第一電極61與第二電極62之間的間隙距離L具有2μm以上的長度。間隙距離L越大，作為電容器的靜電電容C越低，因此，輸出電壓 V變得越大。另一方面，如果間隙距離L變得過大，則壓電體63的初始化電壓會增大至100V以上。初始化電壓變得過大，則驅(qū)動IC的成本將增大。因此，優(yōu)選間隙距離L在2μm以上8μm以下。

(12)接收靈敏度的測定

接收靈敏度的測定順序如下所示。將在上述工序中得到的接收元件設(shè)置在裝滿水的水槽中，使設(shè)置在離開其30cm位置上的大口徑水診器發(fā)射超聲波。這時，利用電壓放大器讀取上述接收元件的第一電極61及第二電極62之間產(chǎn)生的電壓。作為接收靈敏度的指標(biāo)，表記為每1Pa的Peak to Peak(峰到峰)的輸出電壓。大口徑水診器發(fā)射的超聲波以3.5MHz作為基本波，使其發(fā)射1.5波的脈沖波。為在接收測定前對壓電體63的極化進(jìn)行初始化，而在上述接收元件的第一電極61和第二電極62之間施加電壓100V。

實(shí)施方式的一方面如下所示。振動膜58和壓電體63從上方看是正方形。由振動膜58構(gòu)成的隔膜泵的一邊的長度是40μm，壓電體63的一邊的長度是32μm。振動膜58從下方依次為氧化硅層48(1000μm)、氧化鋯層49(400nm)、取向控制層75的BFT(20μm)、壓電體63的PZT(1350nm)。BFT是形成本發(fā)明的取向控制層75的BiFeTiO₃的簡稱。設(shè)第一電極61和第二電極62之間的間隙64的大小為5μm。這時，隔膜泵在水中的共振頻率在7.5MHz左右。

根據(jù)本發(fā)明使用取向控制層75時，壓電體63的PZT為(100)擇優(yōu)取向。另一方面，作為比較例，當(dāng)不使用取向控制層時，壓電體63的PZT為隨機(jī)取向。根據(jù)本發(fā)明使用取向控制層時的接收靈敏度是3000nV/Pa。另一方面，在不使用比較例的取向控制層時，是2000nV/Pa因此可知，使用取向控制層的本發(fā)明與比較例相比，具有高的接收靈敏度。

雖然如上所述對本實(shí)施方式進(jìn)行了詳細(xì)說明，但是可以在實(shí)質(zhì)上不脫離本發(fā)明的新內(nèi)容和效果的前提下，進(jìn)行多種多樣的變形，這對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是容易理解的。因而，這種變形例均包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。例如，說明書或者附圖中，至少一次與更加廣義或同義的不同術(shù)語一起被記載的術(shù)語，在說明書或附圖中的任何位置，均能夠替換成該不同術(shù)語。 此外，超聲波設(shè)備單元17、裝置終端12、第二壓電設(shè)備23、覆膜45、振子59等構(gòu)成及操作也不僅限于本實(shí)施方式中的說明，可以進(jìn)行多種變形。