是物理電氣X射線衍射裝置（ATX-G)。X射線 源是CuKa射線（多層鏡使用、平行束類：發(fā)散角〇.〇5° )。在輸出中，管電壓為50kV，管 電流為 300mA。狹縫類型為ImmwX10mmh-Ge220 - 2 晶體-〇? 02mmwX5mmh- (SPL) -〇.lmmw X5mmh-〇. 2mmw〇
[0043] 得到本X射線衍射的測(cè)量結(jié)果的方法是0/2 0法。在0/2 0法中，掃描方式是 2 0/?連續(xù)掃描。測(cè)量范圍為98°以上102°以下。測(cè)量間距為0.005°。掃描速度為 0. 25° /min。測(cè)量對(duì)象的衍射線是與密勒指數(shù)（400)相關(guān)的衍射線。在X射線衍射的測(cè)量 結(jié)果中，X射線強(qiáng)度的確定方法為半高寬平均法。
[0044] 如圖1所示，隨著衍射角的增加而X射線強(qiáng)度降低。本實(shí)施方式中的X射線衍射 的測(cè)量結(jié)果在密勒指數(shù)（400)的峰附近（98°以上102°以下的衍射角的范圍）。
[0045] 圖2是用于說(shuō)明密勒指數(shù)（400)的說(shuō)明圖。圖2中的a、b、c分別是與成為測(cè)量 對(duì)象的晶體的單位晶格相關(guān)的軸。在圖2中，（400)是通過(guò)a軸中的點(diǎn)a/4,并且與b軸和 c軸平行的面。本實(shí)施方式中的X射線衍射的測(cè)量結(jié)果是與被（400)面衍射的X射線強(qiáng)度 相關(guān)的結(jié)果。
[0046] 以下，參照附圖，說(shuō)明實(shí)施方式所涉及的壓電振子的制造方法、壓電振子、超聲波 探頭、超聲波探頭的制造方法。
[0047] 本實(shí)施方式所涉及的壓電振子通過(guò)以下的方法制作。
[0048] 圖3是表示制造本實(shí)施方式所涉及的壓電振子的步驟的流程的流程圖。為了制 作具有鈮鎂酸鉛（Pb(Mg1/3Nb2/3)03(以下，稱為PMN)、鈮鋅酸鉛（Pb(Zn1/3Nb2/3)03(以下，稱為 PZN)、銦鈮酸鉛（Pb(In1/2Nb1/2)03(以下，稱為PIN)、鈦酸鉛PbTiJ以下，稱為PT)的壓電單 晶，按照規(guī)定的比率調(diào)和多種原料。作為原料，使用99. 9%以上的Pb304、MgO、Nb205、ZnO、In203、Ti02。對(duì)這些原料進(jìn)行稱重。稱重后的多種原料使用球磨、球狀氧化鋯以及蒸留水， 在濕式狀態(tài)下混合。將混合后的多種原料（以下，稱為混合原料）干燥。對(duì)干燥后的混合 原料在850°C以上950°C以下執(zhí)行數(shù)次焙燒。通過(guò)該焙燒，制作原料粉末。<br>[0049] 對(duì)該制作的原料粉末按照原料粉末的5%以上10%以下添加聚乙烯醇（PVA)等水 溶性粘合劑（粘結(jié)劑）。添加有粘結(jié)劑的原料粉末使用壓床成型為規(guī)定的形狀。在成型后， 以500°C執(zhí)行脫脂工序數(shù)小時(shí)。執(zhí)行了脫脂工序的混合原料在1100°C以上1300°C以下焙燒 數(shù)小時(shí)。以下，將焙燒后的混合原料稱為陶瓷。
[0050] 陶瓷具有25mm以上50mm以下的直徑，被投入到100mm以上200mm以下的鉑坩堝 中。另外，有時(shí)為了降低陶瓷的熔點(diǎn)而追加少量的氧化鉛或氧化硼。在鉑坩堝的下部，配置 相同成分的[100]板、或[110]板的晶種（Seed)的單晶。單晶的晶種的[100]板、或[110] 板的長(zhǎng)度為20mm以上70mm以下。投入了陶瓷以及晶種等的鉑坩堝的上部通過(guò)焊接來(lái)封 裝。被封裝的鉑坩堝將鉑坩堝內(nèi)的溫度以ll〇〇°C以上1400°C以下保持5小時(shí)以上15小時(shí) 以下。由此，鉑坩堝內(nèi)的陶瓷熔化。此時(shí)，為了使配置在鉑坩堝的下部的晶種不熔化，從鉑 坩堝的下部到上部設(shè)置20°C/cm以上60°C/cm以下的溫度梯度。
[0051] 之后，為了生長(zhǎng)長(zhǎng)的單晶，鉑坩堝內(nèi)的溫度梯度被降低到0.2mm/小時(shí)以上0.6mm/ 小時(shí)以下。合計(jì)執(zhí)行晶體的生長(zhǎng)10日以上30日以下。由此制作壓電單晶的鑄錠。
[0052]S卩，被制作的壓電單晶的鑄錠至少包含鈦酸鉛（PbTi03)和弛豫型鉛復(fù)合鈣鈦礦化 合物（Pb(Bl、B2)03) :(B1為鎂、銦中的至少一個(gè)，B2為鈮）。在上述壓電單晶的鑄錠的制造 法中，存在恪鹽法、融化布里奇曼法、TSSG法（TopSeededSolutionGroth)、水平溶解布里 奇曼法、CZ法（提拉法）等。在本實(shí)施方式中，并不限定于上述壓電單晶的鑄錠的制造法。 通過(guò)上述的任一方法，制作壓電單晶（步驟Sal)。
[0053] 鉛復(fù)合鈣鈦礦化合物在80°C以上150°C以下的范圍中具有從菱形晶系 (Rhombohedral)向正方晶系（Tetragonal)的相變溫度（以下，稱為Trt)、從菱形晶系向 單斜晶系（Monoclinic)的相變溫度（以下，稱為Trm)、從單斜晶系向正方晶系的相變溫度 (以下，稱為Tmt)。當(dāng)相變溫度不足80°C時(shí)，如后述那樣，介電常數(shù)、耦合系數(shù)等電學(xué)特性的 溫度依存性變得顯著。另外，當(dāng)相變溫度超過(guò)150°C時(shí)，如后述那樣，在室溫下不能得到所希 望的介電常數(shù)。因此，希望相變溫度的溫度范圍為80°C以上150°C以下。
[0054] 具體而言，鉛復(fù)合鈣鈦礦化合物具有67mol%以上74mol%以下的鈮鎂酸鉛或銦 鈮酸鉛和26mol%以上33mol%以下的鈦酸鉛。當(dāng)鈦酸鉛相對(duì)于鉛復(fù)合鈣鈦礦化合物的比 例不足26mol%時(shí)，導(dǎo)致不能得到高的介電常數(shù)以及耦合系數(shù)。另外，如果鈦酸鉛相對(duì)于鉛 復(fù)合鈣鈦礦化合物的比例超過(guò)33mol%，則相變溫度（Trt、Trm、Tmt)成為80°C以下，特別 地，在從室溫到80°C，介電常數(shù)以及耦合系數(shù)的溫度依存特性變得顯著。因此，為了維持高 的介電常數(shù)和耦合系數(shù)，并且在從室溫到80°C下使上述溫度依存特性降低，需要使鉛復(fù)合 鈣鈦礦化合物中的鈦酸鉛的比例為26mol%以上33mol%以下。
[0055] 另外，鉛復(fù)合鈣鈦礦化合物也可以不具有銦鈮酸鉛、鈮鎂酸鉛以及鈦酸鉛。即，鉛 復(fù)合I丐鈦礦化合物具有15mol%以上50mol%以下的銦銀酸鉛、24mol%以上59mol%以下 的銀鎂酸鉛、以及26mol%以上33mol%以下的鈦酸鉛，這些的合計(jì)為lOOrnol%。即，當(dāng)設(shè) Pb[{(Mg1/3Nb2/3)y(In1/2Nb1/2)z}Tix]03時(shí)，x= 0.26 以上 0.33 以下，y= 0.24 以上 0.59 以 下，z= 0. 15以上0. 50以下，并且x+y= 0. 67以上0. 74以下，且x+y+z= 1。
[0056] 當(dāng)鈦酸鉛相對(duì)于鉛復(fù)合媽鈦礦化合物的比例不足26mol%時(shí)，不能得到所需的介 電常數(shù)。另外，如果鈦酸鉛相對(duì)于鉛復(fù)合鈣鈦礦化合物的比例超過(guò)33mol%，則在從室溫到 70°C的溫度范圍中，介電常數(shù)以及耦合系數(shù)的溫度依存特性變得顯著。即，在從室溫到70°C 的溫度范圍中，鉛復(fù)合鈣鈦礦化合物的電學(xué)特性變得不穩(wěn)定。
[0057] 另外，當(dāng)鈮鎂酸鉛相對(duì)于鉛復(fù)合鈣鈦礦化合物的比例不足24mol%時(shí)，不能夠得到 所需的介電常數(shù)。另外，如果鈦酸鉛相對(duì)于鉛復(fù)合鈣鈦礦化合物的比例超過(guò)74mol%，則在 從室溫到70°C的溫度范圍中，介電常數(shù)以及耦合系數(shù)的溫度依存特性變得顯著。即，在從室 溫到70°C的溫度范圍中，鉛復(fù)合鈣鈦礦化合物的電學(xué)特性變得不穩(wěn)定。另外，如果銦鈮酸鉛 相對(duì)于鉛復(fù)合鈣鈦礦化合物的比例超過(guò)50mol%，則難以制作鉛復(fù)合鈣鈦礦化合物的單晶， 以及有時(shí)不能夠得到由具有高均勻性的3種成分（銦鈮酸鉛、鈮鎂酸鉛、鈦酸鉛）構(gòu)成的鉛 復(fù)合鈣鈦礦化合物的單晶。
[0058] 因此，為了維持高的介電常數(shù)和耦合系數(shù)并且在從室溫到70°C中降低上述溫度 依存特性，鉛復(fù)合鈣鈦礦化合物具有Omol%以上50mol%以下的銦鈮酸鉛、24mol%以上 74mol%以下的鈮鎂酸鉛、以及26mol%以上33mol%以下的鈦酸鉛，通過(guò)設(shè)銦鈮酸鉛與鈮 鎂酸鉛的和為67mol%以上74mol%以下，從而設(shè)這些的合計(jì)為100mol%〇
[0059] 壓電單晶還可以包含15mol%以下的鋯酸鉛。此時(shí)，壓電單晶的成分如以下那 樣。即，具有〇mol%以上15mol%以下的鋯酸鉛以及Omol%以上50mol%以下的銦鈮酸鉛、 24mol%以上74mol%以下的銀鎂酸鉛、以及26mol%以上33mol%以下的鈦酸鉛，這些的合 計(jì)為lOOrnol%。即，當(dāng)設(shè)錯(cuò)酸鉛為vmol%，銦銀酸鉛為zmol%，銀鎂酸鉛為ymol%，鈦酸鉛 為xmol%時(shí)，v= 0以上0. 15以下，x= 0. 26以上0. 33以下，y= 0. 24以上0. 74以下，z =0以上〇? 5以下，且v+y+z= 0? 67以上0? 74以下，并且v+x+y+z= 1。
[0060] 作為晶體的方位，在超聲波探頭中主要使用全部面為[100]的壓電單晶。另外，也 可以對(duì)這些壓電單晶微量地添加氧化錳等。
[0061] 由于設(shè)超聲波探頭的驅(qū)動(dòng)中心頻率為2MHz以上10MHz以下，因此在醫(yī)用超聲波 診斷裝置以及超聲波圖像檢查裝置中使用的超聲波探頭的壓電振子例如設(shè)〇.〇5mm以上 0.5mm以下的厚度。即，電極彼此的距離為0.05mm以上0.5mm。換而言之，與一對(duì)電極的壓 電振子對(duì)置的面彼此的間隔為〇. 〇5mm以上0. 5mm。
[0062] 從通過(guò)上述的方法制作的單晶鑄錠的中央部附近，使用具有0? 1mm以上0? 5mm以 下的厚度的金剛石葉片或線鋸機(jī)，制作厚度為〇. 1_以上〇. 7_以下的多個(gè)晶片（以下，稱 為單晶片）。單晶片的所有的面為晶體取向[100]。接著，通過(guò)研磨或拋光，制作厚度例如 為0? 05mm以上0? 5mm以下，制作電極的面的晶體取向成為[100]的晶體板（單晶片）（步 驟Sa2)。
[0063] 之后，作為電極，烘烤型的銀或金、通過(guò)濺射法或鍍層法制作的金、鉑、或鎳等例如 在單晶片的前面以及背面以l〇〇nm以上5000nm以下左右的厚度形成（步驟Sa3)。以下，將 設(shè)置于單晶片的前面的電極稱為前面電極，將設(shè)置于單晶片的背面的電極稱為背面電極。 另外，當(dāng)通過(guò)濺射法、蒸鍍法、或鍍層法來(lái)添加電極時(shí)，為了提高與單晶片的粘附性，作為基 電極優(yōu)選賦予l〇nm以上100nm左右的鉻（Cr)、鎳（Ni)、鈦（Ti)、鈀（Pd)等。以下，將設(shè)置 有電極的單晶片稱為壓電振子。
[0064] 對(duì)該未極化的壓電振子實(shí)施下一交流極化工序（步驟Sa4)。
[0065] 交流極化工序（步驟Sa4)中的極化電場(chǎng)例如是頻率為0. 1Hz以上1000Hz以下的 沒(méi)有偏移的（最大電壓的絕對(duì)值和最小電壓的絕對(duì)值相等）正弦波、或三角波的交流電場(chǎng)。 頻率不足〇. 1Hz的頻率是在后述的本發(fā)明中特征的效果小的頻率。即，在不足0. 1Hz的頻 率的交流極化中，介電常數(shù)以及壓電常數(shù)的增加率為10%以下。另外，超過(guò)1000Hz的頻率 相對(duì)于單晶片易于發(fā)生細(xì)微的裂縫、以及由于發(fā)熱而造成的絕緣破壞。其結(jié)果，易于損壞單 晶片。因此，需要交流電場(chǎng)的頻率為0. 1Hz以上1000Hz以下的范圍。該交流電場(chǎng)中的峰到 峰（peak-to-peak:以下，稱為pp)的電場(chǎng)例如是壓電振子的矯頑電場(chǎng)Ec的2倍以上6倍 以下的電場(chǎng)。在矯頑電場(chǎng)的2倍以下的pp的電場(chǎng)中，在交流極化中，介電常數(shù)以及壓電常 數(shù)的增加率為10%以下。另外，在超過(guò)矯頑電場(chǎng)的6倍的pp的電場(chǎng)中，相對(duì)于單晶片，易于 發(fā)生細(xì)微的裂縫、以及發(fā)熱導(dǎo)致的絕緣破壞。其結(jié)果，易于破壞單晶片。因此，交流極化中 的PP的電場(chǎng)為矯頑電場(chǎng)的2倍以上6倍以下的范圍。
[0066] 即，pp的電場(chǎng)是0? 5kV/mm以上3.6kV/mm以下。當(dāng)pp的電場(chǎng)不足0? 5kV/mm時(shí)，在 后述的本發(fā)明中難以得到特征的形狀特性以及效果。另外，當(dāng)PP的電場(chǎng)超過(guò)3.6kV/mm時(shí)， 使單晶片發(fā)熱，其結(jié)果，易于損壞單晶片。
[0067] 因此，優(yōu)選交流電場(chǎng)中的pp的電場(chǎng)為0. 8kV/mm以上2kV/mm以下的范圍。交流電 場(chǎng)設(shè)以0kV/mm開始，經(jīng)過(guò)1波長(zhǎng)（1周期）以0kV/mm結(jié)束的過(guò)程為1周期。交流極化工序 (步驟Sa4)是相對(duì)于單晶片的厚度方向，經(jīng)由所制作的電極（前面電極和背面電極）涵蓋 2周期以上1000周...