橋本 研也

本報告では、Cu電極/15°YXーLiNbO_3基板構造上の高結合ラブ波型SAWを用いた超広帯域SAWフィルタにおけるスプリアス応答について検討した。Cu電極/15゜YX-LiNbO_3基板構造上の高結合ラブ波型SAWを用いることにより、超広帯域なSAWフィルタを実現できるが、通過域上端に過剰な損失や通過域内に不要応答が見られ、フィルタ特性を悪化させている。よって、特性向上のためにはこれらを抑圧する必要がある。まず、通過域上端に発生する過剰な損失について検討した。42°YX-LiTaO_3基板上のSH型SAWとの類推から、並列腕共振子におけるバルク波励振の影響であると予想された。そこで、膜厚比を増加させてSAW速度をバルク波速度から遠ざける手法を適用し、通過域上端の過剰な損失発生が抑圧できることを示した。次に、フィルタ通過域内に発生しているリップルについて考察した。その発生周波数から、共振子の横モードによるものと予想された。そこで、その構造における横モードの共振周波数を理論解析し、実験結果と比較したところ、両者は良く一致した。次にその抑圧法について検討を行った。開口長を小さくすることにより、帯域内における横モードの数を減らすことができる。一方、開口長を小さくすると、静電容量が減少する。ここでは、複数の共振子を並列接続した構造を適用し、容量の減少を補った。

筆者らの構築しているSAW可視化システムでは、伝搬しているSAWに対する振幅、位相を同時に観測する事が可能である。よってそれらを用いて、測定から得られた実空間での界分布を、波数空間に展開でき、SAWの伝搬姿態を理解するのに役立つ情報を得ることができる。今回、15°YX-LiNbO_3基板上に作製した1port共振子について測定を行い、上記の手法でSAW伝搬に関する情報を得た。その結果について報告する。

本研究では、ナイフエッジ法を用いた弾性表面波(SAW)可視化システムの開発を行っている。従来、信号強度と位相変化を同時に測定するため、信号源並びに検出器にネットワークアナライザを利用していたが、測定の高速化を目的とし、新たに一つの周波数に限ってSAWの位相と振幅を同時に検出する回路を構築した。その結果について報告する。

本稿では、携帯電話等に多用される弾性表面波(SAW)デバイスを紹介すると共に、現在達成されている種々のSAWデバイスの性能を紹介する。また、現在、各所で行なわれている素子の高性能化に向けての取り組みについても紹介し、さらに今後の技術動向についても言及する。

This paper proposes use of pitch-modulated IDTs and reflectors for the realization of low-loss and wideband longitudinally coupled double-mode SAW (DMS) filters. This technique offers drastic improvement of the device performances through the introduction of sufficient number of degrees of freedom in the DMS filter design. Namely, the pass-band becomes wide and flat, and insertion loss can be reduced through the suppression of the bulk acoustic wave (BAW) scattering. First, it is shown how the BAW scattering loss can be reduced by the use of the pitch-modulated structure. The DMS filter with this structure is designed so that the frequency response becomes similar to that of the filter with the conventional un-modulated structure, and device performances are compared both theoretically and experimentally. Then it is demonstrated how the total device performances are improved by the use of this technology: when the device is designed optimally for given specifications. Adding to the reduced bulk wave scattering loss, various distinctive features offer drastic improvement of total device performances.

本報告では、弾性表面波デバイス用単相一方向性変換器(SPUDT)に関して、その振る舞いが設計パラメータによってどの様に変化するか、ρ行列法とモード結合法(COM)を利用して理論的に考察する。そして、SPUDT単体(電気ポート短絡)の音響ポートから見た反射率ρ_11がSPUDTの振る舞いに大きく影響することを示す.また、SPUDTへの重み付けの効果について考察する。良好な群遅延特性を実現するために音響長が短いことが要求され、これに伴い、SPUDT単位セル当りの反射係数がある程度大きい必要がある。長い区間にわたって大きな反射係数を与えることによって実効的にこの要求を満足できるが、設計自由度が減少するため、得られる性能に限界か生じる。

共振器構造を有するSAWデバイスにおいては、漏洩型の横モードスプリアスが発生し、デバイス特性を劣化させてしまうことがある。このモードは漏洩モードと呼ばれ、その特性は従来から横モードの解析に用いられているモード展開に基づく解析手法では直接評価することができない。これは漏洩モードの界分布が横方向に増大するという特徴のためである。本研究では、通常のスカラポテンシャル法に対して波源による励振ならびに受信の影響を導入した解析方法を提案した。この方法によれば、入出力間の伝達関数をフーリエ積分形式で得ることができ、その伝達関数に対して留数定理を用いることにより、導波モード・漏洩モードの区別なく励振・受信効率を評価することができる。

RF帯SAW共振子の振る舞いを議論する上で、IDT内部での反射の影響を無視することは出来ない。本報告では、p行列法に基づき、IDTでの内部反射が無視できない場合のSAW共振子の基本的な動作特性について考察する。まず、無損失・双方向性IDTについて、そのp行列要素の関係を導くと共に、モード結合法(COM)を利用してそれらの周波数依存性を明らかにする。次に、その結果を利用して、基本的なSAW共振子について考察し、設計パラメータとデバイス特性の関係を明らかにする。

ダイヤモンドは弾性表面波速度が非常に大きい特徴などから,これを用いたデバイスの応用研究が盛んに行われている.本研究では,ZnO/IDT/ダイヤモンド構造に着目し,10GHz帯で動作するSAWフィルタの作製を目指し,検討を行った.まず,ZnO/ダイヤモンド構造を伝搬するSAWの位相速度ならびに電器機械結合係数の理論解析を行い,最適な構造について検討を行った.次に,直流対向ターゲット式スパッタ(DC-TFTS)法によるダイヤモンド基板上へのZnO薄膜の作製に関して検討を行った.またIDTの微細化に関して,電子線露光による直接描画法とリフトオフを組み合わせた方法により検討を行った.そして,中心周波数約8.6GHzのSAWフィルタを試作した.

本報告では,単相一方向性IDTに用いる電極材料として,Cuについて検討を行った.一方向性の実現やIDTの重み付けを行うためには,電極における高反射率が必要となる.そのためには,Alを電極材料に用いた場合では厚い電極膜が必要となり,作製工程上の制限から所望の特性が得られない場合がある.これに対し,Cuを用いた場合その質量密度の大きさから,従来SAWデバイスに用いられているAlの電極膜厚でも,高反射率を得ることができる.