JP3173300B2 - ラブ波デバイス - Google Patents

ラブ波デバイス

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JP3173300B2
JP3173300B2 JP25380994A JP25380994A JP3173300B2 JP 3173300 B2 JP3173300 B2 JP 3173300B2 JP 25380994 A JP25380994 A JP 25380994A JP 25380994 A JP25380994 A JP 25380994A JP 3173300 B2 JP3173300 B2 JP 3173300B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ラブ波を励振するID
TをTa薄膜またはW薄膜で形成したラブ波デバイスに
関する。
【0002】
【従来の技術】従来のラブ波デバイスは、図8に示すよ
うに、YカットX伝搬のLiNbO3基板10上に、A
u薄膜11aを形成するが、このAu薄膜11aのLi
NbO3 基板10への付着力が弱いので、まずLiNb
3 基板10上にCr等の薄膜11bを形成し、次い
で、このCr等の薄膜11b上にAu薄膜11aを成膜
している。そして、フォトリソグラフィ技術などを用い
て、IDT11を形成する。
【0003】また、従来のラブ波デバイスは、レーリー
波を利用したものが広く用いられている。
【0004】また、図9に示すようにYカットX伝搬の
LiNbO3 基板20上に、Al薄膜でIDT21を形
成した後、その上にZnO22を成膜した構造において
もラブ波が励振されることが、特願平05−00481
5に報告されている。このラブ波は、LiNbO3 基板
上に、この基板よりも音速の小さい金属薄膜を設けるこ
とにより励振できる。
【0005】また、一様な薄膜でなく金属ストリップを
周期的に形成した場合にもラブ波が励振されることが次
の文献にも記載されている。『清水、水沼:高結合(K
2 はほぼ0.3)のラブ波型弾性表面波基板、電子通信
学会技術研究報告、US82−35、及び、鈴木、清
水:Au−Strip−Array/YX−LiNbO
3 構造におけるLove波型弾性表面波の伝搬特性とそ
のIDT共振子への応用:電子通信学会技術研究報告、
US86−37』。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
Au薄膜電極を用いたラブ波デバイスは、Au薄膜電極
の下地としてCr等を使用しているのでプロセスが複雑
となり、また、Auを用いているので高価になるという
欠点を有している。
【0007】また、レーリー波を利用したラブ波デバイ
スは、電気機械結合係数kが小さく、通過帯域の広帯域
化を図ることが困難である。
【0008】上記文献では、Ag、BGO(Bi12Ge
20)、SiO2 及びAu薄膜を用いた場合のラブ波に
ついての解析がなされているが、Ta薄膜、W薄膜を用
いた場合については報告はなされていない。
【0009】したがって、本発明は、これらの従来例に
おけるラブ波励振IDT材料とは相違した別異の材料、
即ち、Ta、Wによって、IDTを形成しラブ波を励振
させることのできるラブ波デバイスを提供することを目
的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の課題に対する手
段は以下の通りである。
【0011】1.YカットX伝搬のLiNbO3 基板上
に、ラブ波を励振するIDTをTa薄膜で形成したラブ
波デバイス。
【0012】2.YカットX伝搬のLiNbO3 基板上
に、ラブ波を励振するIDTをW薄膜で形成したラブ波
デバイス。
【0013】
【作用】本発明は、YカットX伝搬LiNbO3 基板上
に、Ta薄膜またはW薄膜によりIDTを形成して、T
a、Wの膜厚の広い範囲において、大きな電気機械結合
係数kが得られ、ラブ波を励振することができる。
【0014】
【実施例】以下に、本発明の実施例について図面を参照
して説明する。第1実施例として、Ta薄膜により、ラ
ブ波が励振されることを説明し、このTa薄膜により形
成したIDTを有するラブ波デバイスを示す。図1は、
YカットX伝搬のLiNbO3 基板1上に一様なTa薄
膜2aを設けたラブ波の解析構造図である。図2は、図
1において、Ta薄膜2aの厚みHTaを、表面波の波長
λによって規格化した規格化膜厚HTa/λを横軸に、表
面波速度Vを縦軸にとったものである。図において、表
面波速度4079mの所に引かれている破線はLiNb
3 のX軸方向に伝播する遅い横波速度を示す。この横
波速度より表面波速度が大きい範囲では疑似表面波であ
り、小さい範囲ではラブ波となっている。この疑似表面
波とラブ波の消長および出現の現象に関しては、本発明
の目的とするところではないので、これ以上言及しな
い。一方、このオープンのラブ波の出現を規格化膜厚H
Ta/λ軸でみると、HTa/λ=0.03でラブ波が励振
開始されることがわかる。そして、図1におけるTa薄
膜2aの膜厚が大きくなるに従って、表面波速度Vは小
さくなっている。なお、ショートのラブ波は、規格化膜
厚HTa/λ=0から励振されている。
【0015】また、図2にレーリー波の表面波速度も同
時に示している。レーリー波のオープン状態とショート
状態の位相速度はほとんど一致しており、このオープン
とショートの位相速度の差で表される電気機械結合係数
kはほとんどゼロになっている。IDT電極によりレー
リー波がほとんど励振されないことを示している。ま
た、ラブ波の表面波速度とレーリー波の表面波速度は離
れておりラブ波を用いる際、レーリー波がスプリアスの
原因となりにくくなっている。
【0016】ところで、上記説明において用いたオープ
ンとショートの意味するところについて付言する。
【0017】圧電基本式は、下式により表される。
【0018】Ti =cijj −emimn =enhh +εnmm ここに、 Ti : 応力 Dn : 電束 cij : 弾性定数 enh : 圧電定数 Sj : 歪み Sh : 歪み emi : 圧電定数 εnm : 誘電率 Em : 電界 よって、オープンとは、上記圧電基本式において、Em
≠0 のときであり、およびショートとは、Em =0
のときである。
【0019】図3は、図1において、規格化膜厚HTa
λを横軸に、電気機械結合係数kを縦軸にとった図であ
る。この図3より、規格化膜厚HTa/λ=0.04で、
電気機械結合係数k=0.54となり最大の値を示す。
また、HTa/λ=0.03〜0.15の広い範囲におい
てk>0.4(40%)となっており、Ta薄膜2aの
膜厚の広い範囲において、例えば、VCOを構成した場
合、可変周波数範囲の広帯域化が図られることになる。
【0020】図4に示すように、長さ2.0mm、幅
1.8mm、厚み0.5mmのYカットX伝搬のLiN
bO3 基板3上に、電極指対数N=25、電極指間ピッ
チ9.9μm、電極指の交叉幅495μm、厚さ0.7
μmのIDT4を、Ta薄膜で形成した。この場合のラ
ブ波デバイスのインピーダンス特性を図5に示す。
【0021】つぎに、第2実施例として、W薄膜によ
り、ラブ波が励振されることを説明し、このW薄膜によ
り形成したIDTを有するラブ波デバイスを示す。図1
において、第1実施例におけるTa薄膜2aの代わり
に、W薄膜2bを用い、このW薄膜2bの膜厚HW を表
面波の波長λによって規格化した規格化膜厚HW /λを
横軸に、表面波速度Vを縦軸にとった場合の特性を、図
6に示す。この図6は、第1実施例の図2に対応してお
り、図2において説明したことがほぼ同様にあてはまる
ので、詳細な説明は省略する。
【0022】この図6より、HW /λ=0.028より
大きい規格化膜厚HW /λの範囲でオープンのラブ波が
励振されることがわかる。
【0023】図7は、規格化膜厚HW /λを横軸に、電
気機械結合係数kを縦軸にとった場合である。この図7
より、HW /λ=0.04で、k=0.52となり最大
の値を示す。また、HW /λ=0.028〜0.15の
広い範囲においてk>0.40(40%)となり、Wの
膜厚の広い範囲において通過帯域の広帯域化が図られる
ことがわかる。
【0024】
【発明の効果】本発明は、YカットX伝搬LiNbO3
基板上に、Ta薄膜またはW薄膜によりIDTを形成す
るので、比較的簡単な構造によって、Ta、Wの膜厚の
広い範囲において、大きな電気機械結合係数kが得ら
れ、通過帯域の広帯域化を図ることができる。また、T
a、WはAuに比べ安価な材料なので、コストダウンが
実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明におけるラブ波の解析に用いた構造図
【図2】 第1実施例における規格化膜厚HTa/λに対
する表面波速度Vの特性図
【図3】 第1実施例における規格化膜厚HTa/λに対
する電気機械結合係数kの特性図
【図4】 第1実施例の形態図
【図5】 第1実施例のインピーダンス特性図
【図6】 第2実施例における規格化膜厚HW /λに対
する表面波速度Vの特性図
【図7】 第2実施例における規格化膜厚HW /λに対
する電気機械結合係数kの特性図
【図8】 従来例の構造図
【図9】 他の従来例の構造図
【符号の説明】
1 YカットX伝搬LiNbO3 基板 2a Ta薄膜 2b W薄膜 3 YカットX伝搬LiNbO3 基板 4 IDT
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−253413(JP,A) 特開 平6−136551(JP,A) 特開 平5−267981(JP,A) 米国特許4544857(US,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03H 9/145 H03H 9/25

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 YカットX伝搬のLiNbO3 基板上
    に、ラブ波を励振するインターディジタルトランスデュ
    ーサ(以下IDTと略す)をTa薄膜で形成したラブ波
    デバイス。
  2. 【請求項2】 YカットX伝搬のLiNbO3 基板上
    に、ラブ波を励振するIDTをW薄膜で形成したラブ波
    デバイス。
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