JP4924800B2 - 圧電体積層体、および圧電体積層体を含むデバイス - Google Patents

Description

本発明は、タンタル酸リチウム基板およびニオブ酸カリウム層を含む圧電体積層体、およびこの圧電体積層体を含むデバイスに関する。

情報通信分野の著しい発展に伴い、表面弾性波素子の需要が急速に拡大している。表面弾性波素子の開発の方向としては、小型化、高効率化、高周波化の方向にある。そのためには、より大きな電気機械結合係数、より安定的な温度特性、より大きな表面弾性波伝播速度が必要となる。

従来、表面弾性波素子としては、圧電体単結晶上にＩＤＴ（Interdigital Transduser）を形成した構造が用いられてきた。そのうち、広帯域化や通過帯域の低損失化が要求されるＲＦフィルタの場合には、電気機械結合係数ｋ^２の大きな圧電体単結晶として、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ_３）が使用されてきた。よく使われるものに、ＹカットＺ伝播ＬｉＮｂＯ_３基板（ｋ^２＝４．８％）、１２７．８°ＹカットＸ伝播ＬｉＮｂＯ_３基板（ｋ^２＝５．５％）、Ｘカット１１２．２°Ｙ伝播ＬｉＴａＯ_３基板（ｋ^２＝０．７５％）、ＹカットＺ伝播ＬｉＴａＯ_３基板（ｋ^２＝０．６６％）、３６°ＹカットＸ伝播（ｋ^２＝０．６６％）、がある。このうち、大きなｋ^２と小さな周波数温度係数（ＴＣＦ）を両立する理由により、現在のＲＦフィルタ用途では、３６°Ｙカット基板が主に使用されている。

一方、ニオブ酸カリウム（ＫＮｂＯ_３）（ａ＝０．５６９５ｎｍ、ｂ＝０．３９７３ｎｍ、ｃ＝０．５７２１ｎｍ、以下「斜方晶」としては本指数表示に従う）の単結晶基板は、大きな電気機械結合係数を示すことが見出されている。例えば、Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｖｏｌ．３７（１９９８）２９２９．に記載されているように、０°ＹカットＸ伝播ＫＮｂＯ_３単結晶基板（以下「０°Ｙ−Ｘ−ＫＮｂＯ_３基板」という）は、電気機械結合係数が５０％程度という非常に大きな値を示すことが実験で確認されている。また、同文献には、４５°から７５°までの回転ＹカットＸ伝播ＫＮｂＯ_３単結晶基板（「回転Ｙ−Ｘ−ＫＮｂＯ_３基板」という）を用いたフィルタの発振周波数が、室温付近で零温度特性を示すことが報告されている。

圧電体の単結晶基板を用いた表面弾性波素子では、電気機械結合係数、温度係数、音速などは、圧電体材料固有の値であり、カット角および伝播方向で決定される。０°Ｙ−Ｘ−ＫＮｂＯ_３基板は、大きな電気機械結合係数を示すが、４５°から７５°までの回転Ｙ−Ｘ−ＫＮｂＯ_３基板のような室温付近での零温度特性を示さない。また、０°Ｙ−Ｘ−ＫＮｂＯ_３基板の音速は、同じペロブスカイト型酸化物であるＳｒＴｉＯ_３などに比べて遅い。このように、ＫＮｂＯ_３単結晶基板を用いるだけでは、高電気機械結合係数、零温度特性、高音速の全てを満足させることはできない。一方、何らかの大面積の基板上にニオブ酸カリウム薄膜を形成して表面弾性波素子を作製することは、困難な場合がある。
Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｖｏｌ．３７（１９９８）２９２９．

本発明の目的は、タンタル酸リチウム基板とニオブ酸カリウム層またはニオブ酸カリウム固溶体層とを有する圧電体積層体を提供することにある。

本発明の他の目的は、前記圧電体積層体を含むデバイスを提供することにある。

本発明にかかる圧電体積層体は、
タンタル酸リチウム基板と、
前記タンタル酸リチウム基板の上方に形成されたニオブ酸カリウム層またはニオブ酸カリウム固溶体層と、を含む。

本発明において、
前記タンタル酸リチウム基板は、３６〜４２度Ｙカット単結晶基板であることができる。

本発明において、前記ニオブ酸カリウム層またはニオブ酸カリウム固溶体層は、擬立方晶表示で（１００）面に配向し、かつその（１００）面と前記タンタル酸リチウム基板の表面とのなす角度は、３度以上１０度以下であることができる。

本発明において、前記擬立方晶表示の（１００）面は、前記タンタル酸リチウム基板の（０１２）面と平行であることができる。

本発明において、前記ニオブ酸カリウム層またはニオブ酸カリウム固溶体層の[０１１]ベクトルは、前記タンタル酸リチウム基板の［−２１１０］ベクトルと平行となる向きでエピタキシャル成長していることができる。

本発明において、前記ニオブ酸カリウム層またはニオブ酸カリウム固溶体層は、斜方晶ニオブ酸カリウムの格子定数を２^１／２ｂ＜ａ＜ｃとし、かつｃ軸が分極軸であるとき、ｂ軸配向でエピタキシャル成長しているドメインを含むことができる。

本発明において、前記ｂ軸配向でエピタキシャル成長しているドメインにおいて、分極軸が前記タンタル酸リチウム基板の［−２１１０］ベクトルと垂直をなすドメインを含むことができる。

本発明において、前記分極軸が前記タンタル酸リチウム基板の［−２１１０］ベクトルと垂直をなすドメインにおいて、分極ベクトルは、前記タンタル酸リチウム基板の分極ベクトルを前記（０１２）面へ投影してできるベクトルの向きと平行で、かつ向きが一致していることができる。

本発明において、前記ニオブ酸カリウム固溶体層は、Ｋ_{１−ｘ―ｙ}Ｎａ_ｘＬｉ_ｙＮｂ_１−ｚＴａ_ｚＯ_３（０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１、０＜ｚ＜１）で表される固溶体であることができる。

本発明にかかるでデバイスは、前記本発明の圧電体積層体を含む。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。

１．第１の実施形態
１．１．圧電体積層体
図１は、本実施形態に係る圧電体積層体１００を模式的に示す断面図である。図１に示すように、本実施形態に係る圧電体積層体１００は、タンタル酸リチウム基板１１と、タンタル酸リチウム基板１１上に形成されたニオブ酸カリウム層１２と、を含むことができる。

タンタル酸リチウム基板（以下、「ＬＴ基板」ともいう）１１としては、３６〜４２度（°）Ｙカットのタンタル酸リチウム単結晶基板を用いることができる。３６〜４２°Ｙカットのタンタル酸リチウム単結晶基板を用いることは、当該基板自体が電気機械結合係数の大きな表面弾性波素子として機能する点、ニオブ酸カリウム層１２をエピタキシャル成長させることができる点、ならびに大面積基板を安価に入手できる点、などで好ましい。

ニオブ酸カリウム層１２は、単結晶または多結晶のニオブ酸カリウムから構成される。ニオブ酸カリウム層１２の厚さは、特に限定されず、適用されるデバイスなどによって適宜選択されるが、例えば、１００ｎｍ以上１０μｍ以下とすることができる。

ニオブ酸カリウム層１２は、以下のような特徴を有することができる。

ニオブ酸カリウム単結晶は、−１０℃において菱面晶から斜方晶へ、２２５℃において斜方晶から正方晶へ、４３５℃において正方晶から立方晶へ相転移する材料である。図４は、斜方晶を模式的示す図である。本発明において、「擬立方晶表示」または「擬立方晶」とは、図４において示す斜方晶１２orthoの内部に接するように想定した擬立方晶１２ｐｃにおける結晶表示を示す。

本実施形態において、ニオブ酸カリウム層１２は、擬立方晶表示で（１００）面に配向し、かつその（１００）面とＬＴ基板１１の表面とのなす角度は、３度以上１０度以下であることが好ましい。また、ニオブ酸カリウム層１２は、擬立方晶表示の（１００）面が、ＬＴ基板１１の（０１２）面と平行であることが好ましい。このことを図２および図３を用いて説明する。

図２は、タンタル酸リチウム結晶を六方晶で模式的に示す図であり、図３は、ニオブ酸カリウム層１２の擬立方晶表示における（１００）面の傾きを模式的に示す図である。ＬＴ基板１１の（０１２）面とは、図２においてグレーで示した面である。図３に示すように、ニオブ酸カリウム層１２の擬立方晶表示の（１００）面は、ＬＴ基板１１の（０１２）面に対して平行であり、ＬＴ基板の［−２１１０］ベクトル（−Ｘ軸）を回転軸として傾いている。言い換えるならば、ニオブ酸カリウム層１２の擬立方晶表示の（１００）面と、ＬＴ基板（０１２）面とが交差する直線は、ＬＴ基板［−２１１０］ベクトル（−Ｘ軸）と平行である。

ニオブ酸カリウム層１２の擬立方晶表示の（１００）面が、ＬＴ基板１１の表面１１ａと成す角度δは、３度以上１０度以下であるのが好ましい。この理由は以下のようである。すなわち、図５に示すように、ＬＴ基板１１として用いられる３６゜〜４２°Ｙカット単結晶基板のカット角は、符号ａおよび符号ｂで示す角度の範囲である。そして、本願発明者によれば、後述する実験例からも明らかなように、ニオブ酸カリウム層１２の擬立方晶表示の（１００）面は、ＬＴ基板１１の（０１２）面に対して平行をなし、当該（０１２）面は、３２．９９°Ｙカット面（図４において符号ｃで示す角度）に相当することが確認された。したがって、ＬＴ基板１１の３２．９９°Ｙカット面（タンタル酸リチウムの（０１２）面）と３６゜〜４２°Ｙカット面とのなす角度が３．０１゜〜９．０１°であることを考慮すると、ＬＴ基板１１の表面１１ａとニオブ酸カリウム層１２の擬立方晶（１００）面とのなす角度は、絶対値で３度以上１０度以下であるのが好ましい。

また、ニオブ酸カリウム層１２は、斜方晶ニオブ酸カリウムの格子定数を２^１／２ｂ＜ａ＜ｃとし、かつｃ軸が分極軸であるとき、ｂ軸配向でエピタキシャル成長しているドメイン（以下「斜方晶ｂ軸配向ドメイン」ともいう）を含むことが好ましい。ｂ軸は、ＬＴ基板１１の（０１２）面に対して、ＬＴ基板［−２１１０］ベクトル（−Ｘ軸）を回転軸として傾いていることが好ましい。また、ｂ軸配向でエピタキシャル成長しているドメインにおいて、ニオブ酸カリウム層１２の分極軸がＬＴ基板１１の［−２１１０］ベクトルと垂直をなすドメインを含むことが好ましい。さらに、ニオブ酸カリウム層１２の分極軸がＬＴ基板１１の［−２１１０］ベクトルと垂直をなすドメインにおいて、ニオブ酸カリウム層１２の分極ベクトルは、ＬＴ基板１１の分極ベクトルを（０１２）面へ投影してできるベクトルの向きと平行で、かつ向きが一致していることが好ましい。

ニオブ酸カリウム層１２がこのような結晶配向および分極の特徴を有することにより、電気機械結合係数の大きな圧電体を得ることができる。さらに、ＬＴ基板１１はそれ自身が比較的大きな電気機械結合係数を有し、当該ＬＴ基板１１上に、さらに電気機械結合係数の大きなニオブ酸カリウム層１２を形成することにより、圧電体積層体全体として大きな電気機械結合係数を有することができる。したがって、かかる圧電体積層体を用いることにより、電気機械結合係数の大きな表面弾性波素子を得ることができる。また、ＬＴ基板１１を用いることにより、ニオブ酸カリウム層１２をエピタキシャル成長させることができる。

また、本実施形態では、上述したニオブ酸カリウム層１２の代わりに、ニオブ酸カリウムのニオブおよびカリウムの一部が他の元素で置換されたニオブ酸カリウム固溶体の層であってもよい。このようなニオブ酸カリウム固溶体としては、例えば、Ｋ_{１−ｘ―ｙ}Ｎａ_ｘＬｉ_ｙＮｂ_１−ｚＴａ_ｚＯ_３（０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１、０＜ｚ＜１）で表される固溶体を挙げることができる。このことは、以下に述べる実施形態でも同様である。

１．２．圧電体積層体の製造方法
次に、圧電体積層体１００の製造方法について述べる。

（１）まず、図１に示すように、ＬＴ基板１１を用意する。ＬＴ基板１１としては、３６°〜４２°Ｙカットのタンタル酸リチウム単結晶基板を用いることができる。

ＬＴ基板１１は、予め脱脂洗浄されている。脱脂洗浄は、ＬＴ基板１１を有機溶媒に浸漬させ、超音波洗浄機を用いて行うことができる。ここで、有機溶媒としては、特に限定されないが、例えばエチルアルコールとアセトンとの混合液を使用することができる。

（２）次に、図１に示すように、レーザーアブレーション法によって、ＬＴ基板１１上にニオブ酸カリウム層１２を形成する。

具体的には、脱脂洗浄したＬＴ基板１１を基板ホルダーに装填したあと、室温での背圧が１×１０^−７Ｔｏｒｒの真空装置内に基板ホルダーごと導入する。次に、例えば、５×１０^−１Ｔｏｒｒの酸素分圧になるように酸素ガスを導入し、赤外線ランプを用いて２０℃／分で６００℃まで加熱昇温する。なお、昇温速度、基板温度、圧力などの条件は、これに限るものではない。

具体的には、レーザー光をニオブ酸カリウム層用のターゲット、例えばＫＮｂＯ_３ターゲットに照射し、このターゲットからカリウム原子、ニオブ原子および酸素原子を叩き出すレーザーアブレーション法により、プルームを発生させる。ターゲットに照射するレーザー光としては、波長が１５０〜３００ｎｍ程度、パルス長が１〜１００ｎｓ程度のパルス光が好適に用いられる。具体的には、レーザー光としては、ＡｒＦエキシマレーザー、ＫｒＦエキシマレーザー、ＸｅＣｌエキシマレーザー等のエキシマレーザー、さらにＹＡＧレーザー、ＹＶＯ_４レーザー、ＣＯ_２レーザーなどが挙げられる。これらの中でも、特にＡｒＦエキシマレーザーまたはＫｒＦエキシマレーザーが好適とされる。ＡｒＦエキシマレーザーおよびＫｒＦエキシマレーザーは、いずれも取り扱いが容易であり、また、より効率良く原子をターゲットから叩き出すことができる。そして、このプルームは、ＬＴ基板１１上に向けて出射されてＬＴ基板１１に接触する。その結果、ＬＴ基板１１上に、擬立方晶表示において（１００）配向のニオブ酸カリウム層１２がエピタキシャル成長によって形成される。前述したように、ニオブ酸カリウム層１２の擬立方晶（１００）面は、ＬＴ基板１１の（０１２）面に平行であり、あるいはＬＴ基板１１の表面１１ａに対して３度以上１０度以下の角度をなすことが好ましい（図３参照）。

また、レーザーアブレーション法の条件は、プルームが十分ＬＴ基板１１に到達できるならば、特に限定されない。レーザー光の照射時の条件としては、例えば、レーザーエネルギー密度が２Ｊ／ｃｍ^２以上４Ｊ／ｃｍ^２以下、レーザー周波数が５Ｈｚ以上２０Ｈｚ以下、ターゲット基板間距離が３０ｍｍ以上１００ｍｍ以下、基板温度が６００℃以上８００℃以下、堆積中の酸素分圧が１×１０^−２Ｔｏｒｒ以上１Ｔｏｒｒ以下とすることができる。

なお、上述した例では、ＫＮｂＯ_３ターゲットを用いたが、形成されたニオブ酸カリウム層１２の組成がＫＮｂＯ_３になるのであれば、ターゲットの組成比はこれに限定されない。

以上の工程により、図１に示す圧電体積層体１００を形成することができる。

また、本実施形態では、ニオブ酸カリウム層１２の成膜方法として、レーザーアブレーションを用いたが、成膜方法はこれに限定されず、例えば蒸着法、ＭＯＣＶＤ法、スパッタ法、ゾルゲル法、ＭＯＤ法を用いることができる。

１．３．作用効果
本実施形態によれば、３６°〜４２°ＹカットＬＴ基板１１の上にニオブ酸カリウム層１２を形成する。これにより、後述する実験例からも明らかなように、ニオブ酸カリウムの単一相薄膜をｂ軸配向でエピタキシャル成長させることができる。このニオブ酸カリウム層１２を用いることにより、電気機械結合係数の大きな圧電体積層体を得ることができる。

本実施形態によれば、ニオブ酸カリウム層１２の擬立方晶表示の（１００）面は、ＬＴ基板１１の（０１２）面に対して平行をなし、あるいはＬＴ基板１１表面に対して、［−２１１０］ベクトル（−Ｘ軸）を回転軸として３度以上１０度以下傾いていること、ニオブ酸カリウム層１２は、斜方晶ニオブ酸カリウムの格子定数を２^１／２ｂ＜ａ＜ｃとし、かつｃ軸が分極軸であるとき、ｂ軸配向でエピタキシャル成長しているドメインを含むこと、などの前述した結晶配向および分極の特徴を有することにより、電気機械結合係数のより一層大きな圧電体積層体を得ることができる。

さらに、本実施形態によれば、前述したように、タンタル酸リチウム基板１１上にニオブ酸カリウム層１２を形成することにより、圧電体積層体全体として大きな電気機械結合係数を有することができる。

１．４．実験例
（１）第１の実験例
第１の実験例では、以下の方法によりＬＴ基板１１上にニオブ酸カリウム層１２が形成された圧電体積層体１００（図１参照）を形成した。

まず、ＬＴ基板（３６゜Ｙカット）１１の脱脂洗浄を行った。次に、ＬＴ基板１１を基板ホルダーに装填した後、真空装置内に基板ホルダーごと導入し、酸素ガスを導入し、６００℃まで加熱昇温した。

次に、ＫＮｂＯ_３ターゲットの表面に、エネルギー密度２Ｊ／ｃｍ^２、周波数１０Ｈｚ、パルス長１０ｎｓの条件でＫｒＦエキシマレーザー（波長２４８ｎｍ）のパルス光を入射し、ターゲット表面にＫ、Ｎｂ、Ｏのプラズマプルームを発生させた。このプラズマプルームを、基板温度６００℃、酸素分圧５×１０^−１Ｔｏｒｒの条件でＬＴ基板１１に向けて照射し、ＬＴ基板１１の上にニオブ酸カリウム層１２を形成した。ニオブ酸カリウム層１２の膜厚は０．５μｍとした。ターゲット基板間距離は７０ｍｍとした。

以上の工程により、タンタル酸リチウム基板上にニオブ酸カリウム層が積層された圧電体積層体１００を得た。

さらに、この圧電体積層体のニオブ酸カリウム（ＫＮｂＯ_３）層１２のＸ線回折パターン（２θ−θスキャン）を図６に示す。ここでは、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ_３）基板１１の（０１２）面で軸立てを行っている。図６に示すように、ＫＮｂＯ_３を擬立方晶の面指数で表記すると、ＫＮｂＯ_３（１００）_ｐｃ、ＫＮｂＯ_３（２００）_ｐｃのピークが、ＬｉＴａＯ_３（０１２）、（０２４）、（０３６）のピークと共に観測された。従って、ＫＮｂＯ_３は、ＬｉＴａＯ_３（０１２）面上に（１００）_ｐｃ配向していることが確認された。

また、Ｘ線回折φスキャンを測定したところ、図７に示す結果が得られた。図７は、ＫＮｂＯ_３（０１１）_ｐｃ（２θ＝３１．５°）のＸ線回折φスキャンである。図７に示すように、ＫＮｂＯ_３（１０１）_ｐｃのスポットは、ともに４回対称性を示しており、面間でＫＮｂＯ_３（１００）_ｐｃ／ＬｉＴａＯ_３（０１２）、面内でＫＮｂＯ_３［０１１］_ｐｃ／／ＬｉＴａＯ_３［−２１１０］（−Ｘ軸）のエピタキシャル成長方位の関係になっていることが分かった。この方位関係を図に示すと図８のようになる。なお、図８において、表面弾性波は［−２１１０］方向に伝搬する。

（２）第２の実験例
第２の実験例では、以下の方法によりＬＴ基板１１上にニオブ酸カリウム層１２が積層された圧電体積層体１００を形成した。第２の実験例では、ニオブ酸カリウム層の成膜温度が第１の実験例と異なる以外は、第１の実験例と同様の方法を用いた。

まず、ＬＴ基板（３６゜Ｙカット）１１の脱脂洗浄を行った。次に、第１の実験例と同様に、ＬＴ基板１１を基板ホルダーに装填した後、真空装置内に基板ホルダーごと導入し、酸素ガスを導入し、５５０℃まで加熱昇温した。

次に、ＫＮｂＯ_３ターゲットの表面に、エネルギー密度２Ｊ／ｃｍ^２、周波数１０Ｈｚ、パルス長１０ｎｓの条件でＫｒＦエキシマレーザー（波長２４８ｎｍ）のパルス光を入射し、ターゲット表面にＫ、Ｎｂ、Ｏのプラズマプルームを発生させた。このプラズマプルームを、基板温度５５０℃、酸素分圧５×１０^−１Ｔｏｒｒの条件で基板１１に向けて照射し、ＬＴ基板１１の上にニオブ酸カリウム層１２を形成した。ニオブ酸カリウム層１２の膜厚は０．５μｍとした。ターゲット基板間距離は７０ｍｍとし、照射時間は３０分とした。

以上の工程により、タンタル酸リチウム基板上にニオブ酸カリウム層が積層された圧電体積層体１００を得た。

この圧電体積層体のニオブ酸カリウム（ＫＮｂＯ_３）層１２のＸ線回折パターン（２θ−θスキャン）を測定したところ、図６と同様の結果が得られ、ＫＮｂＯ_３は、ＬｉＴａＯ_３（０１２）上に（１００）_ｐｃ配向していることが確認された。

また、Ｘ線回折φスキャンを測定したところ、図７と同様の結果が得られ、面間でＫＮｂＯ_３（１００）_ｐｃ／ＬｉＴａＯ_３（０１２）、面内でＫＮｂＯ_３［０１１］_ｐｃ／／ＬｉＴａＯ_３［−２１１０］（−Ｘ軸）のエピタキシャル成長方位の関係になっていることが分かった。

さらに、このニオブ酸カリウム層１２のラマン散乱スペクトルを測定したところ、擬立方晶（１００）配向で取り得る斜方晶（１０１）ドメインおよび斜方晶（０１０）ドメイン（斜方晶ｂ軸配向ドメイン）のうち、斜方晶ｂ軸配向ドメインからなることが分かった。これは、ニオブ酸カリウム層１２の堆積温度が５５０℃とタンタル酸リチウムのキュリー温度６０３℃より低いために、タンタル酸リチウムの分極された分極モーメントが保存され、その上のニオブ酸カリウム層の分極ドメインが一方向に揃ったためと考えられる。この方位関係を図に示すと、図９（Ａ），（Ｂ）のようになる。図９（Ａ）、（Ｂ）において、「ＫＮｂＯ_３（０１０）ortho」は、ニオブ酸カリウムの斜方晶ｂ軸配向ドメインを示す。図９（Ｂ）において、矢印Ｐ１はタンタル酸リチウムの分極ベクトルを示し、矢印Ｐ２は当該分極ベクトルＰ１を（０１２）面に投影したベクトルを示し、Ｐ３はニオブ酸カリウムの分極軸を示す。なお、図９において、表面弾性波は［−２１１０］方向に伝搬する。

２．第２の実施形態
次に本発明にかかる圧電体積層体を適用したデバイスの例について述べる。

２．１．表面弾性波素子
第２の実施形態に係る表面弾性波素子の一例について、図面を参照しながら説明する。図１０は、本実施形態に係る表面弾性波素子２００を模式的に示す断面図である。図１０において、図１に示す圧電体積層体１００の部材と実質的に同じ部材には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。

表面弾性波素子２００は、ＬＴ基板１１と、ＬＴ基板１１上に形成されたニオブ酸カリウム層１２と、ニオブ酸カリウム層１２上に形成されたインターディジタル型電極（以下、「ＩＤＴ電極」という）１８，１９と、を含む。ＩＤＴ電極１８，１９は、所定のパターンを有する。

本実施形態に係る表面弾性波素子２００は、本発明に係る圧電体積層体を含み、当該圧電体積層体の特徴を有する。

本実施形態に係る表面弾性波素子２００は、本発明に係る圧電体積層体を用いて、例えば以下のようにして形成される。

まず、図１に示す圧電体積層体１００のニオブ酸カリウム層１２上に、例えば真空蒸着法により金属層を形成する。金属層としては、例えばアルミニウムを用いることができる。次に、公知のリソグラフィー技術およびエッチング技術を用いて金属層をパターニングすることにより、ニオブ酸カリウム層１３上にＩＤＴ電極１８，１９を形成する。

本実施形態に係る表面弾性波素子２００は、本発明に係る圧電体積層体を有する。従って、この表面弾性波素子２００によれば、電気機械結合係数の大きな表面弾性波素子を実現することが可能となる。

次に、本実施形態に係る表面弾性波素子２００について行った実験例について述べる。

（１）第１の実験例
第１の実施形態における第１の実験例で得られた圧電体積層体１００を用いて、第１の実験例の表面弾性波素子２００を形成した。圧電体積層体１００は、擬立方晶表示で（１００）面に配向してエピタキシャル成長したニオブ酸カリウム層１２を有する。なお、ＩＤＴ電極としては、厚さ１００ｎｍのアルミニウム層を用いた。

得られた表面弾性波素子２００について、ＩＤＴ電極１８，１９の間での表面弾性波の遅延時間Ｖ_ｏｐｅｎを測定した。その結果から求められた音速は、５０００ｍ／ｓであった。また、ＩＤＴ電極１８，１９の間を金属薄膜で覆った場合の表面弾性波の遅延時間Ｖ_{ｓｈｏｒｔ}との差から求められた電気機械結合係数は１０％であった。

また、ニオブ酸カリウムの代わりに、Ｋ_{１−ｘ―ｙ}Ｎａ_ｘＬｉ_ｙＮｂ_１−ｚＴａ_ｚＯ_３（０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１、０＜ｚ＜１）を用いた表面弾性波素子２００の場合も同様の効果が得られた。

（２）第２の実験例
また、第１の実施形態における第２の実験例で得られた圧電体積層体１００を用いて、第２の実験例の表面弾性波素子２００を形成した。圧電体積層体１００は、単一ドメインのニオブ酸カリウム層１２を有する。このニオブ酸カリウム層は、斜方晶ｂ軸配向ドメインを含み、分極ベクトルは、基板１１の［−２１１０］ベクトル（−Ｘ軸）に対して垂直であった。なお、ＩＤＴ電極としては、第１の実験例と同様、厚さ１００ｎｍのアルミニウム層を用いた。

得られた表面弾性波素子２００について、ＩＤＴ電極１８，１９の間での表面弾性波の遅延時間Ｖ_ｏｐｅｎを測定した。その結果から求められた音速は、５０００ｍ／ｓであった。また、ＩＤＴ電極１８，１９の間を金属薄膜で覆った場合の表面弾性波の遅延時間Ｖ_{ｓｈｏｒｔ}との差から求められた電気機械結合係数は３５％であった。このように、擬立方晶（１００）配向のニオブ酸カリウム層１３を用いた場合（第１の実験例）の電気機械結合係数（１０％）に比べ、単一ドメインのニオブ酸カリウム層１２をエピタキシャル成長させることによって、電気機械結合係数が改善されることが明らかとなった。

２．２．周波数フィルタ
次に、第２の実施形態に係る周波数フィルタの一例について、図面を参照しながら説明する。図１１は、本実施形態の周波数フィルタを模式的に示す図である。

図１１に示すように、周波数フィルタは基体１４０を有する。この基体１４０としては、本発明に係る圧電体積層体、例えば図１に示す圧電体積層体１００を用いることができる。

基体１４０の上面には、ＩＤＴ電極１４１、１４２が形成されている。また、ＩＤＴ電極１４１、１４２を挟むように、基体１４０の上面には吸音部１４３、１４４が形成されている。吸音部１４３、１４４は、基体１４０の表面を伝播する表面弾性波を吸収するものである。基体１４０上に形成されたＩＤＴ電極１４１には高周波信号源１４５が接続されており、ＩＤＴ電極１４２には信号線が接続されている。

次に、上述の周波数フィルタの動作について説明する。

前記構成において、高周波信号源１４５から高周波信号が出力されると、この高周波信号はＩＤＴ電極１４１に印加され、これによって基体１４０の上面に表面弾性波が発生する。ＩＤＴ電極１４１から吸音部１４３側へ伝播した表面弾性波は、吸音部１４３で吸収されるが、ＩＤＴ電極１４２側へ伝播した表面弾性波のうち、ＩＤＴ電極１４２のピッチ等に応じて定まる特定の周波数または特定の帯域の周波数の表面弾性波は電気信号に変換されて、信号線を介して端子１４６ａ、１４６ｂに取り出される。なお、前記特定の周波数または特定の帯域の周波数以外の周波数成分は、大部分がＩＤＴ電極１４２を通過して吸音部１４４に吸収される。このようにして、本実施形態の周波数フィルタが有するＩＤＴ電極１４１に供給した電気信号のうち、特定の周波数または特定の帯域の周波数の表面弾性波のみを得る（フィルタリングする）ことができる。

２．３．発振器
第２の実施形態に係る発振器の一例について、図面を参照しながら説明する。図１２は、本実施形態の発振器を模式的に示す図である。

図１２に示すように、発振器は基体１５０を有する。この基体１５０としては、上述した周波数フィルタと同様に、本発明に係る圧電体積層体、例えば図１に示す圧電体積層体１００を用いることができる。

基体１５０の上面には、ＩＤＴ電極１５１が形成されており、さらに、ＩＤＴ電極１５１を挟むように、ＩＤＴ電極１５２、１５３が形成されている。ＩＤＴ電極１５１を構成する一方の櫛歯状電極１５１ａには、高周波信号源１５４が接続されており、他方の櫛歯状電極１５１ｂには、信号線が接続されている。なお、ＩＤＴ電極１５１は、電気信号印加用電極に相当し、ＩＤＴ電極１５２、１５３は、ＩＤＴ電極１５１によって発生される表面弾性波の特定の周波数成分または特定の帯域の周波数成分を共振させる共振用電極に相当する。

次に、上述の発振器の動作について説明する。

前記構成において、高周波信号源１５４から高周波信号が出力されると、この高周波信号は、ＩＤＴ電極１５１の一方の櫛歯状電極１５１ａに印加され、これによって基体１５０の上面にＩＤＴ電極１５２側に伝播する表面弾性波およびＩＤＴ電極１５３側に伝播する表面弾性波が発生する。これらの表面弾性波のうちの特定の周波数成分の表面弾性波は、ＩＤＴ電極１５２およびＩＤＴ電極１５３で反射され、ＩＤＴ電極１５２とＩＤＴ電極１５３との間には定在波が発生する。この特定の周波数成分の表面弾性波がＩＤＴ電極１５２、１５３で反射を繰り返すことにより、特定の周波数成分または特定の帯域の周波数成分が共振して、振幅が増大する。この特定の周波数成分または特定の帯域の周波数成分の表面弾性波の一部は、ＩＤＴ電極１５１の他方の櫛歯状電極１５１ｂから取り出され、ＩＤＴ電極１５２とＩＤＴ電極１５３との共振周波数に応じた周波数（または、ある程度の帯域を有する周波数）の電気信号が端子１５５ａと端子１５５ｂに取り出すことができる。

図１３および図１４は、上述した発振器をＶＣＳＯ（Voltage Controlled ＳＡＷ Oscillator：電圧制御ＳＡＷ発振器）に応用した場合の一例を模式的に示す図であり、図１３は側面透視図であり、図１４は上面透視図である。

ＶＣＳＯは、金属製（Ａｌまたはステンレススチール製）の筐体６０内部に実装されて構成されている。基板６１上には、ＩＣ（Integrated Circuit）６２および発振器６３が実装されている。この場合、ＩＣ６２は、外部の回路（不図示）から入力される電圧値に応じて、発振器６３に印加する周波数を制御する発振回路である。

発振器６３は、基体６４上に、ＩＤＴ電極６５ａ〜６５ｃが形成されており、その構成は、図１２に示す発振器とほぼ同様である。基体６４としては、上述した図１２に示す発振器と同様に、本発明に係る圧電体積層体、例えば図１に示す圧電体積層体１００を用いることができる。

基板６１上には、ＩＣ６２と発振器６３とを電気的に接続するための配線６６がパターニングされている。ＩＣ６２および配線６６が、例えば金線等のワイヤー線６７によって接続され、発振器６３および配線６６が金線等のワイヤー線６８によって接続されている。これにより、ＩＣ６２と発振器６３とが配線６６を介して電気的に接続されている。

図１３および図１４に示すＶＣＳＯは、例えば、図１５に示すＰＬＬ回路のＶＣＯ（Voltage Controlled Oscillator）として用いられる。図１５は、ＰＬＬ回路の基本構成を示すブロック図である。ＰＬＬ回路は、位相比較器７１、低域フィルタ７２、増幅器７３、およびＶＣＯ７４から構成されている。位相比較器７１は、入力端子７０から入力される信号の位相（または周波数）と、ＶＣＯ７４から出力される信号の位相（または周波数）とを比較し、その差に応じて値が設定される誤差電圧信号を出力するものである。低域フィルタ７２は、位相比較器７１から出力される誤差電圧信号の位置の低周波成分のみを通過させるものである。増幅器７３は、低域フィルタ７２から出力される信号を増幅するものである。ＶＣＯ７４は、入力された電圧値に応じて発振する周波数が、ある範囲で連続的に変化する発振回路である。

このような構成のもとにＰＬＬ回路は、入力端子７０から入力される位相（または周波数）と、ＶＣＯ７４から出力される信号の位相（または周波数）との差が減少するように動作し、ＶＣＯ７４から出力される信号の周波数を入力端子７０から入力される信号の周波数に同期させる。ＶＣＯ７４から出力される信号の周波数が入力端子７０から入力される信号の周波数に同期すると、その後は一定の位相差を除いて入力端子７０から入力される信号に一致し、また、入力信号の変化に追従するような信号を出力するようになる。

以上述べたように、本実施形態に係る周波数フィルタおよび発振器は、本発明に係る電気機械結合係数の大きな表面弾性波素子を有する。従って、本実施形態によれば、周波数フィルタおよび発振器の小型化を実現することが可能となる。

２．４．電子回路および電子機器
（１）第１の電子回路および電子機器
第２の実施形態に係る電子回路および電子機器の第１の例について、図面を参照しながら説明する。図１６は、本実施形態に係る電子機器３００の電気的構成を示すブロック図である。電子機器３００とは、例えば携帯電話機である。

電子機器３００は、電子回路３１０、送話部８０、受話部９１、入力部９４、表示部９５、およびアンテナ部８６を有する。電子回路３１０は、送信信号処理回路８１、送信ミキサ８２、送信フィルタ８３、送信電力増幅器８４、送受分波器８５、低雑音増幅器８７、受信フィルタ８８、受信ミキサ８９、受信信号処理回路９０、周波数シンセサイザ９２、および制御回路９３を有する。

電子回路３１０において、送信フィルタ８３および受信フィルタ８８として、図１１に示す周波数フィルタを用いることができる。フィルタリングする周波数（通過させる周波数）は、送信ミキサ８２から出力される信号のうちの必要となる周波数、および、受信ミキサ８９で必要となる周波数に応じて、送信フィルタ８３および受信フィルタ８８で個別に設定されている。また、周波数シンセサイザ９２内に設けられるＰＬＬ回路（図１５参照）のＶＣＯ７４として、図１２に示す発振器、または図１３および図１４に示すＶＣＳＯを用いることができる。

送話部８０は、例えば音波信号を電気信号に変換するマイクロフォン等で実現されるものである。送信信号処理回路８１は、送話部８０から出力される電気信号に対して、例えばＤ／Ａ変換処理、変調処理等の処理を施す回路である。送信ミキサ８２は、周波数シンセサイザ９２から出力される信号を用いて送信信号処理回路８１から出力される信号をミキシングするものである。送信フィルタ８３は、中間周波数（以下、「ＩＦ」と表記する）の必要となる周波数の信号のみを通過させ、不要となる周波数の信号をカットするものである。送信フィルタ８３から出力される信号は、変換回路（図示せず）によってＲＦ信号に変換される。送信電力増幅器８４は、送信フィルタ８３から出力されるＲＦ信号の電力を増幅し、送受分波器８５へ出力するものである。

送受分波器８５は、送信電力増幅器８４から出力されるＲＦ信号をアンテナ部８６へ出力し、アンテナ部８６から電波の形で送信するものである。また、送受分波器８５は、アンテナ部８６で受信した受信信号を分波して、低雑音増幅器８７へ出力するものである。低雑音増幅器８７は、送受分波器８５からの受信信号を増幅するものである。低雑音増幅器８７から出力される信号は、変換回路（図示せず）によってＩＦに変換される。

受信フィルタ８８は、変換回路（図示せず）によって変換されたＩＦの必要となる周波数の信号のみを通過させ、不要となる周波数の信号をカットするものである。受信ミキサ８９は、周波数シンセサイザ９２から出力される信号を用いて、受信フィルタ８８から出力される信号をミキシングするものである。受信信号処理回路９０は、受信ミキサ８９から出力される信号に対して、例えばＡ／Ｄ変換処理、復調処理等の処理を施す回路である。受話部９１は、例えば電気信号を音波に変換する小型スピーカ等で実現されるものである。

周波数シンセサイザ９２は、送信ミキサ８２へ供給する信号、および、受信ミキサ８９へ供給する信号を生成する回路である。周波数シンセサイザ９２は、ＰＬＬ回路を有し、このＰＬＬ回路から出力される信号を分周して新たな信号を生成することができる。制御回路９３は、送信信号処理回路８１、受信信号処理回路９０、周波数シンセサイザ９２、入力部９４、および表示部９５を制御する。表示部９５は、例えば携帯電話機の使用者に対して機器の状態を表示する。入力部９４は、例えば携帯電話機の使用者の指示を入力する。

（２）第２の電子回路および電子機器
第２の実施形態に係る電子回路および電子機器の第２の例について、図面を参照しながら説明する。本実施形態では、電子機器の例として、リーダライタ２０００およびそれを用いた通信システム３０００について説明する。図１７は、本実施形態に係るリーダライタ２０００を用いた通信システム３０００を示す図であり、図１８は、図１７に示す通信システム３０００の概略ブロック図である。

図１７に示すように、通信システム３０００は、リーダライタ２０００と、非接触情報媒体２２００と、を含む。リーダライタ２０００は、キャリア周波数ｆ_ｃを有する電波Ｗ（以下「キャリア」ともいう）を非接触情報媒体２２００へ送信し、または非接触情報媒体２２００から受信し、無線通信を利用して非接触情報媒体２２００と交信する。電波Ｗは任意の周波数帯のキャリア周波数ｆｃを使用することができる。図１７および図１８に示されるように、リーダライタ２０００は、本体２１０５と、本体２１０５上面に位置するアンテナ部２１１０と、本体２１０５内部に格納される制御インターフェース部２１２０と、電源回路１７２と、を含む。アンテナ部２１１０と制御インターフェース部２１２０とは、ケーブル２１８０によって電気的に接続されている。また、図示はしないが、リーダライタ２０００は、制御インターフェース部２１２０を介して、外部ホスト装置（処理装置など）に接続されている。

アンテナ部２１１０は、非接触情報媒体２２００との間で情報の通信を行う機能を有する。アンテナ部２１１０は、図１７に示すように、所定の通信領域（点線で示す領域）を有する。アンテナ部２１１０は、ループアンテナ１１２および整合回路１１４により構成される。

制御インターフェース部２１２０は、送信部１６１と、減衰振動キャンセル部（以下「キャンセル部」という）１４０と、受信部１６８と、コントローラ１６０と、を含む。

送信部１６１は、外部装置（図示せず）より送信されたデータを変調し、ループアンテナ１１２に送信する。送信部１６１は、発振回路１６２と、変調回路１６３と、駆動回路１６４と、を含む。発振回路１６２は、所定の周波数のキァリアを発生させるための回路である。発振回路１６２は、通常、水晶振動子等を用いて構成されるが、上述した発振器を用いることにより、通信周波数の高周波化、検出感度の向上が可能となる変調回路１６３は、キャリアを与えられた情報に従って変調する回路である。駆動回路１６４は、変調されたキャリアを受けて電力増幅し、アンテナ部２１１０を駆動する。

キャンセル部１６５は、キャリアのＯＮ／ＯＦＦに伴い、アンテナ部２１１０のループアンテナ１１２によって発生する減衰振動を抑制する機能を有する。キャンセル部１６５は、ロジック回路１６６と、キャンセル回路１６７と、を含む。

受信部１６８は、検波部１６９と、復調回路１７０と、を含む。受信部１６８は、非接触情報媒体２２００が送信した信号を復元する。検波部１６９は、例えば、ループアンテナ１１２に流れる電流の変化を検出する。復調回路１７０は、検波部１６９で検出された変化分を復調する回路である。

コントローラ１６０は、復調した信号から情報を取り出して外部装置に転送する。電源回路１７２は、外部より電力の供給を受けて適宜電圧変換を行い、各回路に対し必要電力を供給する回路である。なお、内蔵電池を電力源とすることもできる。

非接触情報媒体２２００は、リーダライタ２０００と電磁波（電波）を用いて交信する。非接触情報媒体２２００としては、例えば、非接触ＩＣタグ、非接触ＩＣカードなどを挙げることができる。

次に、本実施形態のリーダライタ２０００を用いた通信システム３０００の動作について説明する。リーダライタ２０００から非接触情報媒体２２００にデータが送られる場合には、図示しない外部装置からのデータは、リーダライタ２０００において、コントローラ１６０で処理されて送信部１６１に送られる。送信部１６１では、発振回路１６２から一定振幅の高周波信号がキャリアとして供給されており、このキャリアが変調回路１６３により変調されて、変調高周波信号が出力される。変調回路１６３から出力される変調高周波信号は、駆動回路１６４を介してアンテナ部２１１０に供給される。これと同時に、キャンセル部１６５が、変調高周波信号のＯＦＦタイミングに同期して、所定のパルス信号を生成し、ループアンテナ１１２における減衰振動の抑制に寄与する。

非接触情報媒体２２００においては、アンテナ部１８６を介して、変調高周波信号が受信回路１８０に供給される。また、変調高周波信号は、電源回路１８２に供給されて、非接触情報媒体２２００の各部に必要な所定の電源電圧が生成される。受信回路１８０から出力されたデータは、復調されてロジック制御回路１８４に供給される。ロジック制御回路１８４は、クロック１８３の出力に基づいて動作し、供給されるデータを処理して所定のデータをメモリ１８５に書き込む。

非接触情報媒体２２００からリーダライタ２０００にデータが送られる場合は、リーダライタ２０００において、変調回路１６３からは無変調で一定振幅の高周波信号が出力される。高周波信号は、駆動回路１６４、アンテナ部２１１０のループアンテナ１１２を介して、非接触情報媒体２２００に送られる。

非接触情報媒体２２００においては、メモリ１８５から読み出されたデータがロジック制御回路１８４で処理されて、送信回路１８１に供給される。送信回路１８１では、データの‘１’、‘０’ビットに応じて、スイッチがＯＮ／ＯＦＦする。

リーダライタ２０００においては、送信回路１８１のスイッチがＯＮ／ＯＦＦすると、アンテナ部２１１０のループアンテナ１１２の負荷が変動する。このため、ループアンテナ１１２に流れる高周波電流の振幅が変動する。即ち、高周波電流は、非接触情報媒体２２００から供給されるデータによって振幅変調される。この高周波電流は、受信部１６８の検波部１６９で検出され、復調回路１７０で復調されてデータが得られる。このデータは、コントローラ１６０で処理され、外部装置などに送られる。

本実施形態に係る電子回路および電子機器は、本発明に係る電気機械結合係数の大きな表面弾性波素子を有する。従って、本実施形態によれば、電子回路および電子機器の省電力化を実現することが可能となる。

上記のように、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。

例えば、本発明に係る周波数フィルタ、発振器はそれぞれ、ＵＷＢシステム、携帯電話機、無線ＬＡＮ等における広帯域フィルタ、ＶＣＯに適用することができる。

また、例えば、上記実施形態においては、電子機器として携帯電話機およびリーダライタを用いた通信システムを、電子回路として携帯電話機およびリーダライタ内に設けられる電子回路をその一例として挙げて説明した。しかしながら、本発明はこれらに限定されることなく、種々の移動体通信機器およびその内部に設けられる電子回路に適用することができる。例えば、ＢＳ（Broadcast Satellite）放送等を受信するチューナなどの据置状態で使用される通信機器およびその内部に設けられる電子回路、光ケーブル中を伝播する光信号等を用いるＨＵＢなどの電子機器およびその内部に設けられる電子回路にも適用することができる。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。たとえば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成（たとえば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的および効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成または同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

第１の実施形態に係る圧電体積層体を模式的に示す断面図。 タンタル酸リチウム結晶を六方晶で模式的に示す図。 ニオブ酸カリウム層のタンタル酸リチウム基板との傾きを模式的に示す図。 斜方晶および擬立方晶を模式的に示す図。 Ｙカットタンタル酸リチウム基板のカット角度と（０１２）配向との関係を模式的に示す図。 第１の実験例に係るＫＮｂＯ_３層の２θ−θスキャンのＸ線回折図。 第１の実験例に係るＫＮｂＯ_３層のφスキャンのＸ線回折図。 第１の実験例に係る擬立方晶ＫＮｂＯ_３層のＬｉＴａＯ_３基板との方位関係を示す図。 第２の実験例に係る斜方晶ＫＮｂＯ_３層のＬｉＴａＯ_３基板との方位関係を示す図。 第２の実施形態に係る表面弾性波素子を示す断面図。 第２の実施形態に係る周波数フィルタを示す斜視図。 第２の実施形態に係る発振器を示す斜視図。 第２の実施形態に係る発振器をＶＣＳＯに応用した一例を示す概略図。 第２の実施形態に係る発振器をＶＣＳＯに応用した一例を示す概略図。 ＰＬＬ回路の基本構成を示すブロック図。 第２の実施形態に係る電子回路の構成を示すブロック図。 第２の実施形態に係るリーダライタを用いた通信システムを示す図。 図１７に示す通信システムの概略ブロック図。

符号の説明

１１ ＬＴ基板、１２ ニオブ酸カリウム層、１８，１９ ＩＤＴ電極、７０ 入力端子、７１ 位相比較器、７２ 低域フィルタ、７３ 増幅器、７４ ＶＣＯ、８０ 送話部、８１ 送信信号処理回路、８２ 送信ミキサ、８３ 送信フィルタ、８４ 送信電力増幅器、８５ 送受分波器、８６ アンテナ部、８７ 低雑音増幅器、８８ 受信フィルタ、８９ 受信ミキサ、９０ 受信信号処理回路、９１ 受話部、９２ 周波数シンセサイザ、９３ 制御回路、９４ 入力部、９５ 表示部、１００ 圧電体積層体、１１２ ループアンテナ、１１４ 整合回路、１４０ 基体、１４１ ＩＤＴ電極、１４２ ＩＤＴ電極、１４３ 吸音部、１４４ 吸音部、１４５ 高周波信号源、１５０ 基体、１５１ ＩＤＴ電極、１５２ ＩＤＴ電極、１５３ ＩＤＴ電極、１５４ 高周波信号源、１６０ コントローラ、１６１ 送信部、１６２ 発振回路、１６３ 変調回路、１６４ 駆動回路、１６５ キャンセル部、１６６ ロジック回路、１６７ キャンセル回路、１６８ 受信部、１６９ 検波部、１７０ 復調回路、１７２ 電源回路、１８０ 受信回路、１８１ 送信回路、１８２ 電源回路、１８３ クロック、１８４ ロジック制御回路、１８５ メモリ、１８６ アンテナ部、２００ 表面弾性波素子、２５０ 発振器、３００ 電子機器、３１０ 電子回路、２０００ リーダライタ、２１０５ 本体、２１１０ アンテナ部、２１２０ 制御インターフェース部、２２００ 非接触情報媒体，３０００ 通信システム

Claims (5)

1. タンタル酸リチウム基板と、
   前記タンタル酸リチウム基板の上方に形成されたニオブ酸カリウム層またはニオブ酸カリウム固溶体層と、を含み、
   前記タンタル酸リチウム基板は、３６〜４２度Ｙカット単結晶基板であり、
   前記ニオブ酸カリウム層またはニオブ酸カリウム固溶体層は、擬立方晶表示で（１００）面に配向し、かつその（１００）面と前記タンタル酸リチウム基板の表面とのなす角度は、３度以上１０度以下であり、
   前記擬立方晶表示の（１００）面は、前記タンタル酸リチウム基板の（０１２）面と平行であり、
   前記ニオブ酸カリウム層またはニオブ酸カリウム固溶体層の[０１１]ベクトルは、前記タンタル酸リチウム基板の［−２１１０］ベクトルと平行となる向きでエピタキシャル成長している、圧電体積層体。
2. 請求項１において、
   前記ニオブ酸カリウム層またはニオブ酸カリウム固溶体層は、斜方晶ニオブ酸カリウムの格子定数を２^１／２ｂ＜ａ＜ｃとし、かつｃ軸が分極軸であるとき、ｂ軸配向でエピタキシャル成長しているドメインを含む、圧電体積層体。
3. 請求項２において、
   前記ｂ軸配向でエピタキシャル成長しているドメインにおいて、分極軸が前記タンタル酸リチウム基板の［−２１１０］ベクトルと垂直をなすドメインを含む、圧電体積層体。
4. 請求項３において、
   前記分極軸が前記タンタル酸リチウム基板の［−２１１０］ベクトルと垂直をなすドメインにおいて、分極ベクトルは、前記タンタル酸リチウム基板の分極ベクトルを前記（０１２）面へ投影してできるベクトルの向きと平行で、かつ向きが一致している、圧電体積層体。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の圧電体積層体を含む、デバイス。