JPH10256870A - 弾性表面波デバイス - Google Patents
弾性表面波デバイスInfo
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- JPH10256870A JPH10256870A JP9061462A JP6146297A JPH10256870A JP H10256870 A JPH10256870 A JP H10256870A JP 9061462 A JP9061462 A JP 9061462A JP 6146297 A JP6146297 A JP 6146297A JP H10256870 A JPH10256870 A JP H10256870A
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- Acoustics & Sound (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 弾性表面波共振器や弾性表面波フィルタを構
成するのに適しているとともにナチュラル単相形一方向
性変換器特性を実現できる弾性表面波デバイスを提供す
る。 【解決手段】 Ｘカット、回転Ｙカット、２重回転Ｙカ
ットのランガサイト(La3Ga5SiO14) の単結晶より成る基
板と、この基板表面に形成した電極とを有する弾性表面
波デバイスであって、カットを適切に選択することによ
って反射量を大きくしたり小さくしたり、ナチュラル単
相形一方向性変換器特性を出現できる。いずれの場合に
も電気機械結合係数が大きく、温度特性も良好で、パワ
ーフローアングルも小さくできる。音速が低いので、小
型軽量で消費電力の小さな弾性表面波デバイスや伝搬損
失や分散の小さい弾性表面波ガイドが得られる。
成するのに適しているとともにナチュラル単相形一方向
性変換器特性を実現できる弾性表面波デバイスを提供す
る。 【解決手段】 Ｘカット、回転Ｙカット、２重回転Ｙカ
ットのランガサイト(La3Ga5SiO14) の単結晶より成る基
板と、この基板表面に形成した電極とを有する弾性表面
波デバイスであって、カットを適切に選択することによ
って反射量を大きくしたり小さくしたり、ナチュラル単
相形一方向性変換器特性を出現できる。いずれの場合に
も電気機械結合係数が大きく、温度特性も良好で、パワ
ーフローアングルも小さくできる。音速が低いので、小
型軽量で消費電力の小さな弾性表面波デバイスや伝搬損
失や分散の小さい弾性表面波ガイドが得られる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、弾性表面波（ＳＡＷ）
フィルタ、弾性表面波共振器や弾性表面波ガイドなどの
ような弾性表面波デバイスに関するものであり、特にナ
チュラル単相形一方向性変換器（Natural Single-Phase
Unidirectional Transducerを省略してNSPUDTと呼ばれ
ている) 特性を利用した低損失のＳＡＷフィルタを実現
することができる弾性表面波デバイスに関するものであ
る。
フィルタ、弾性表面波共振器や弾性表面波ガイドなどの
ような弾性表面波デバイスに関するものであり、特にナ
チュラル単相形一方向性変換器（Natural Single-Phase
Unidirectional Transducerを省略してNSPUDTと呼ばれ
ている) 特性を利用した低損失のＳＡＷフィルタを実現
することができる弾性表面波デバイスに関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、例えば弾性表面波フィルタを実現
するためには、電気機械結合係数Ｋ2 が大きく、パワー
フローアングル(PFA) が小さく、電極の弾性的摂動効果
による反射が小さく、温度特性(TCD) が小さいなどの特
性が要求されている。さらに、最近の電子機器の傾向と
して小型軽量化、省電力化が望まれているが、弾性表面
波デバイスにおいてもそのような要求が成されるように
なってきている。
するためには、電気機械結合係数Ｋ2 が大きく、パワー
フローアングル(PFA) が小さく、電極の弾性的摂動効果
による反射が小さく、温度特性(TCD) が小さいなどの特
性が要求されている。さらに、最近の電子機器の傾向と
して小型軽量化、省電力化が望まれているが、弾性表面
波デバイスにおいてもそのような要求が成されるように
なってきている。
【０００３】また、従来、弾性表面波デバイスの一つと
して、圧電性基板の上に単相信号源の位相が180 °異な
る２端子にそれぞれ接続される電極である正電極および
負電極をインターディジタル形（すだれ状) に組み合わ
せた送信側変換器と、同じく正電極および負電極をイン
ターディジタルに組み合わせた受信側変換器とを配置
し、特定の周波数帯域の信号のみを選択的に取り出すト
ランスバーサル型弾性表面波フィルタが広く実用化され
ている。
して、圧電性基板の上に単相信号源の位相が180 °異な
る２端子にそれぞれ接続される電極である正電極および
負電極をインターディジタル形（すだれ状) に組み合わ
せた送信側変換器と、同じく正電極および負電極をイン
ターディジタルに組み合わせた受信側変換器とを配置
し、特定の周波数帯域の信号のみを選択的に取り出すト
ランスバーサル型弾性表面波フィルタが広く実用化され
ている。
【０００４】このような弾性表面波フィルタにおいて
は、挿入損失を低く抑えるとともに帯域内でのリップル
を小さく抑えることが要求されている。通常のインター
ディジタル形の電極構造を使用する場合には、両方向性
となるため、理論的な最小損失が6dB となり、挿入損失
を低く抑えることができない欠点がある。一方、このよ
うな欠点を解消するために、複数の受信側変換器を複数
の送信側変換器の両側に配置した多電極構造方式( マル
チトランスデューサ方式) が提案されている。このよう
な多電極構造方式の弾性表面波フィルタでは、挿入損失
を1.5〜2dB 程度まで低くすることができるが、これら
変換器の制御が非常に難しく良好な位相特性や周波数特
性が得られないばかりでなく、製造も非常に難しいとい
う欠点がある。弾性表面波デバイスの性能を向上するに
は、低損失化のみでなく位相特性の平坦化および通過域
のリップル、阻止域の抑圧といった周波数特性の改善も
重要な問題である。
は、挿入損失を低く抑えるとともに帯域内でのリップル
を小さく抑えることが要求されている。通常のインター
ディジタル形の電極構造を使用する場合には、両方向性
となるため、理論的な最小損失が6dB となり、挿入損失
を低く抑えることができない欠点がある。一方、このよ
うな欠点を解消するために、複数の受信側変換器を複数
の送信側変換器の両側に配置した多電極構造方式( マル
チトランスデューサ方式) が提案されている。このよう
な多電極構造方式の弾性表面波フィルタでは、挿入損失
を1.5〜2dB 程度まで低くすることができるが、これら
変換器の制御が非常に難しく良好な位相特性や周波数特
性が得られないばかりでなく、製造も非常に難しいとい
う欠点がある。弾性表面波デバイスの性能を向上するに
は、低損失化のみでなく位相特性の平坦化および通過域
のリップル、阻止域の抑圧といった周波数特性の改善も
重要な問題である。
【０００５】上述した要求を満たすために、理想的には
１ｄＢ以下の挿入損失と良好な位相および周波数特性が
可能となる一方向性変換器が使用されている。この一方
向性変換器としては、種々の型式のものが提案されてい
るが、大別して(a) 多相形一方向性変換器と、(b) 単相
形一方向性変換器とがある。さらに、後者の単相形一方
向性変換器としては、電極構造の非対称性、質量負荷効
果による内部反射を用いた単相形一方向性変換器、励振
電極の間に反射バンクを配置した反射バンク形一方向性
変換器、浮き電極による反射を用いた単相形一方向性変
換器や基板の異方性を利用するナチュラル単相形一方向
性変換器などが提案されている。これらの一方向性変換
器を用いた弾性表面波デバイスでは、励振波と反射波と
の位相差が、前進方向では同相となり、それと反対の方
向では逆相となることによって方向性を持たせるように
している。
１ｄＢ以下の挿入損失と良好な位相および周波数特性が
可能となる一方向性変換器が使用されている。この一方
向性変換器としては、種々の型式のものが提案されてい
るが、大別して(a) 多相形一方向性変換器と、(b) 単相
形一方向性変換器とがある。さらに、後者の単相形一方
向性変換器としては、電極構造の非対称性、質量負荷効
果による内部反射を用いた単相形一方向性変換器、励振
電極の間に反射バンクを配置した反射バンク形一方向性
変換器、浮き電極による反射を用いた単相形一方向性変
換器や基板の異方性を利用するナチュラル単相形一方向
性変換器などが提案されている。これらの一方向性変換
器を用いた弾性表面波デバイスでは、励振波と反射波と
の位相差が、前進方向では同相となり、それと反対の方
向では逆相となることによって方向性を持たせるように
している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来、弾性表面波の基
板としては、水晶、タンタル酸リチュウム(LiTaO3)、ニ
オブ酸リチュウム(LiNbO3)などの単結晶が広く用いられ
ているが、本発明者等は、特開平8-97672 号公報におい
てリチュウムテトラボレート(Li2B4O7) の単結晶を用い
ることを提案している。しかし、これらの弾性表面波デ
バイス用の単結晶は、いずれも最適なものではなく、し
たがって特性が最適な弾性表面波デバイスを得ることが
難しかった。
板としては、水晶、タンタル酸リチュウム(LiTaO3)、ニ
オブ酸リチュウム(LiNbO3)などの単結晶が広く用いられ
ているが、本発明者等は、特開平8-97672 号公報におい
てリチュウムテトラボレート(Li2B4O7) の単結晶を用い
ることを提案している。しかし、これらの弾性表面波デ
バイス用の単結晶は、いずれも最適なものではなく、し
たがって特性が最適な弾性表面波デバイスを得ることが
難しかった。
【０００７】例えば、弾性表面波共振器を実現するため
には、先ず電気機械結合係数K2が大きいこと、反射が大
きいこと、パワーフローアングルPFA が小さいこと、温
度特性TCD が小さいことなどが要求される。例えば、水
晶は電気機械結合係数が0.2 以下と小さく、反射も小さ
いので、水晶基板を用いて特性の良好な弾性表面波共振
器を実現することは困難である。また、弾性表面波フィ
ルタ用の基板としては、電気機械結合係数が大きいこ
と、反射が小さいこと、パワーフローアングルが小さい
こと、温度特性が良好なことなどが要求されるが、これ
らの条件を満たす基板を得ることは非常に困難である。
には、先ず電気機械結合係数K2が大きいこと、反射が大
きいこと、パワーフローアングルPFA が小さいこと、温
度特性TCD が小さいことなどが要求される。例えば、水
晶は電気機械結合係数が0.2 以下と小さく、反射も小さ
いので、水晶基板を用いて特性の良好な弾性表面波共振
器を実現することは困難である。また、弾性表面波フィ
ルタ用の基板としては、電気機械結合係数が大きいこ
と、反射が小さいこと、パワーフローアングルが小さい
こと、温度特性が良好なことなどが要求されるが、これ
らの条件を満たす基板を得ることは非常に困難である。
【０００８】上述したナチュラル単相形一方向性変換器
以外の単相形一方向性変換器においては、いずれも電極
構造が複雑となり、特に電極エッジ間の間隔および電極
幅はλ/4よりも狭くする必要があり、動作周波数が高く
なるのに伴ってこの寸法はきわめて小さくなり、所望の
寸法を有する電極を正確に製造することが困難となる欠
点がある。
以外の単相形一方向性変換器においては、いずれも電極
構造が複雑となり、特に電極エッジ間の間隔および電極
幅はλ/4よりも狭くする必要があり、動作周波数が高く
なるのに伴ってこの寸法はきわめて小さくなり、所望の
寸法を有する電極を正確に製造することが困難となる欠
点がある。
【０００９】このような欠点を解消する手段の一つとし
て、圧電性基板自体の異方性によって電極エッジ間隔や
電極幅がλ/4の通常の電極を使用するにも拘らず、一方
向特性を持たせたナチュラル単相形一方向性変換器（NS
PUDT) が提案されている。このNSPUDT動作を採用した弾
性表面波デバイスにおいては、基板自体の異方性を利用
しているが、このような異方性により一方向性特性(NSP
UDT 特性)を示す圧電性基板としては、従来から水晶基
板、LiNbO3基板、LiTaO3基板が知られている。しかしな
がら、これら従来の基板を用いたNSPUDTでは、電気機械
結合係数K2が小さいこと、零遅延時間温度係数がないこ
と、パワーフローアングルが零でないこと、方向性反転
電極が容易に実現できないことなどの理由のため、理想
的な弾性表面波デバイスを得るのが難しく、実用上の制
約を受ける欠点がある。
て、圧電性基板自体の異方性によって電極エッジ間隔や
電極幅がλ/4の通常の電極を使用するにも拘らず、一方
向特性を持たせたナチュラル単相形一方向性変換器（NS
PUDT) が提案されている。このNSPUDT動作を採用した弾
性表面波デバイスにおいては、基板自体の異方性を利用
しているが、このような異方性により一方向性特性(NSP
UDT 特性)を示す圧電性基板としては、従来から水晶基
板、LiNbO3基板、LiTaO3基板が知られている。しかしな
がら、これら従来の基板を用いたNSPUDTでは、電気機械
結合係数K2が小さいこと、零遅延時間温度係数がないこ
と、パワーフローアングルが零でないこと、方向性反転
電極が容易に実現できないことなどの理由のため、理想
的な弾性表面波デバイスを得るのが難しく、実用上の制
約を受ける欠点がある。
【００１０】さらに、上述したように弾性表面波の小型
軽量化および省電力化に対しては、基板における弾性表
面波の速度が問題となる。すなわち、基板の音速が遅い
方が良い。しかしながら、従来の弾性表面波デバイスの
基板の音速は、3000m/s 以上とかなり高速であるので、
小型軽量化、省電力化が困難である。
軽量化および省電力化に対しては、基板における弾性表
面波の速度が問題となる。すなわち、基板の音速が遅い
方が良い。しかしながら、従来の弾性表面波デバイスの
基板の音速は、3000m/s 以上とかなり高速であるので、
小型軽量化、省電力化が困難である。
【００１１】本発明の目的はこのような従来の欠点を解
消もしくは軽減し、それぞれ優れた特性を有する共振器
およびフィルタとして構成することができる弾性表面波
デバイスを提供しようとするものである。
消もしくは軽減し、それぞれ優れた特性を有する共振器
およびフィルタとして構成することができる弾性表面波
デバイスを提供しようとするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明による弾性表面波
デバイスは、Ｘカット（Ｘ−θＹカット）のランガサイ
ト(La3Ga5SiO14) の単結晶より成る基板と、この基板表
面上に形成された電極とを具えることを特徴とするもの
である。このような弾性表面波デバイスは、特に大きな
反射を有しているので、弾性表面波共振器として構成す
るのが好適である。また、前記基板を、Ｘ軸を中心とす
るＹ軸からの回転角θが15〜35°となるようにカットし
たランガサイト単結晶で構成するのが好適である。従
来、反射器を構成する場合、反射量を多くするために、
反射器を構成する電極の本数を多くする必要があった
が、このように本数を多くすると位相特性などが劣化す
る欠点があった。本発明によれば、反射量を多くするこ
とができるので、反射器を構成する電極の本数を少なく
することができ、その結果として位相特性などを改善す
ることができる。
デバイスは、Ｘカット（Ｘ−θＹカット）のランガサイ
ト(La3Ga5SiO14) の単結晶より成る基板と、この基板表
面上に形成された電極とを具えることを特徴とするもの
である。このような弾性表面波デバイスは、特に大きな
反射を有しているので、弾性表面波共振器として構成す
るのが好適である。また、前記基板を、Ｘ軸を中心とす
るＹ軸からの回転角θが15〜35°となるようにカットし
たランガサイト単結晶で構成するのが好適である。従
来、反射器を構成する場合、反射量を多くするために、
反射器を構成する電極の本数を多くする必要があった
が、このように本数を多くすると位相特性などが劣化す
る欠点があった。本発明によれば、反射量を多くするこ
とができるので、反射器を構成する電極の本数を少なく
することができ、その結果として位相特性などを改善す
ることができる。
【００１３】さらに、本発明による弾性表面波デバイス
は、回転Ｙカットのランガサイト(La3Ga5SiO14) の単結
晶より成る基板と、この基板表面上に形成された電極と
を具えることを特徴とするものである。このような弾性
表面波デバイスは、特に反射が最小となるので弾性表面
波フィルタとして構成するのが好適である。また、前記
基板を、Ｙ軸からの回転角αが-5〜10°となるようにカ
ットしたランガサイト単結晶で構成するのが好適であ
る。従来のトランスバーサル形の弾性表面波フィルタに
おいて、電極の反射により特性が歪んでしまう欠点があ
ったが、本発明においては反射によって特性が歪まない
利点がある。
は、回転Ｙカットのランガサイト(La3Ga5SiO14) の単結
晶より成る基板と、この基板表面上に形成された電極と
を具えることを特徴とするものである。このような弾性
表面波デバイスは、特に反射が最小となるので弾性表面
波フィルタとして構成するのが好適である。また、前記
基板を、Ｙ軸からの回転角αが-5〜10°となるようにカ
ットしたランガサイト単結晶で構成するのが好適であ
る。従来のトランスバーサル形の弾性表面波フィルタに
おいて、電極の反射により特性が歪んでしまう欠点があ
ったが、本発明においては反射によって特性が歪まない
利点がある。
【００１４】さらに本発明による弾性表面波デバイス
は、２重回転Ｙカットのランガサイト(La3Ga5SiO14) の
単結晶より成る基板と、この基板表面上に形成された電
極とを具えることを特徴とするものである。このような
弾性表面波は、ナチュラル単相形ー方向性変換器特性を
出現させる異方性を有しているので、電極としては、こ
の基板の異方性と相俟ってナチュラル単相形ー方向性変
換器特性を出現させる構造として弾性表面波フィルタを
構成するのが好適である。このような構成とすることに
より、きわめて損失の小さな弾性表面波フィルタを得る
ことができる。また、前記基板を、Ｙ軸からの回転角α
が0 〜30°でＸ軸からの回転角θが0〜20°となるよう
にカットしたランガサイト単結晶で構成することによっ
てNSPUDT動作が得られることを確認しているが、その他
の角度範囲においてもNSPUDT動作が実現できる可能性が
ある。
は、２重回転Ｙカットのランガサイト(La3Ga5SiO14) の
単結晶より成る基板と、この基板表面上に形成された電
極とを具えることを特徴とするものである。このような
弾性表面波は、ナチュラル単相形ー方向性変換器特性を
出現させる異方性を有しているので、電極としては、こ
の基板の異方性と相俟ってナチュラル単相形ー方向性変
換器特性を出現させる構造として弾性表面波フィルタを
構成するのが好適である。このような構成とすることに
より、きわめて損失の小さな弾性表面波フィルタを得る
ことができる。また、前記基板を、Ｙ軸からの回転角α
が0 〜30°でＸ軸からの回転角θが0〜20°となるよう
にカットしたランガサイト単結晶で構成することによっ
てNSPUDT動作が得られることを確認しているが、その他
の角度範囲においてもNSPUDT動作が実現できる可能性が
ある。
【００１５】
【作用】本発明によるランガサイト単結晶基板が弾性表
面波デバイスの基板として実際に用いられた例はない
が、弾性表面波デバイスの基板として最近注目されてき
ている。このランガサイト結晶が水晶結晶と同じく三方
晶系に属し、水晶に比べて電気機械結合係数が大きく、
相転移温度が高いことが報告されている（「第17回超音
波シンポジウム予稿集、p.305(1996) 。また、Ｘカット
のランガサイト単結晶において、Ｙ軸からの回転角θが
10〜20°の領域で、温度特性がほぼ零となることも報告
されている( 「第17回超音波シンポジウム予稿集、p.30
7(1996) 。さらに、弾性表面波デバイスではなく、バル
ク振動子の基板としてランガサイトを使用することが
「1996 IEEE INTERNATIONAL FREQUENCY CONTROL SYMPOS
IUM, FILTER AND RESONATOR USING LANGASITE, PP.379
〜 382, 1996) の報告されている。このように、ランガ
サイト単結晶については、弾性表面波の速度、電気機械
結合係数、温度特性について幾つかの報告がなされてい
るが、電極反射特性についての検討はなされていなかっ
た。特に、ランガサイト単結晶が、異方性による一方向
性特性を有すること、すなわち、NSPUDT動作を示すこと
は知られていなかった。
面波デバイスの基板として実際に用いられた例はない
が、弾性表面波デバイスの基板として最近注目されてき
ている。このランガサイト結晶が水晶結晶と同じく三方
晶系に属し、水晶に比べて電気機械結合係数が大きく、
相転移温度が高いことが報告されている（「第17回超音
波シンポジウム予稿集、p.305(1996) 。また、Ｘカット
のランガサイト単結晶において、Ｙ軸からの回転角θが
10〜20°の領域で、温度特性がほぼ零となることも報告
されている( 「第17回超音波シンポジウム予稿集、p.30
7(1996) 。さらに、弾性表面波デバイスではなく、バル
ク振動子の基板としてランガサイトを使用することが
「1996 IEEE INTERNATIONAL FREQUENCY CONTROL SYMPOS
IUM, FILTER AND RESONATOR USING LANGASITE, PP.379
〜 382, 1996) の報告されている。このように、ランガ
サイト単結晶については、弾性表面波の速度、電気機械
結合係数、温度特性について幾つかの報告がなされてい
るが、電極反射特性についての検討はなされていなかっ
た。特に、ランガサイト単結晶が、異方性による一方向
性特性を有すること、すなわち、NSPUDT動作を示すこと
は知られていなかった。
【００１６】本発明においては、レイリー波タイプの弾
性表面波について理論的解析をおこなった。このため
に、弾性表面波の位相速度、電位などの計算に良く用い
られるCambell & Jones の方法を採用した。また、スト
リップ電極の反射係数やNSPUDTカットの探索には、電極
の摂動効果を１次の効果としてすだれ状電極を有する変
換器(InterDigital Transducer:IDT) の動作解析に反映
させたモード結合理論と、モード結合パラメータの弾性
表面波粒子速度や電位、ストリップ電極の材質、電極構
造依存性を閉じた形の式で表すことのできる摂動論との
二つの理論を組み合わせた解析方法を用いた。さらに、
ランガサイト単結晶の材料定数については、Kaminskii
やSilvestrova 等が発表している定数を用いておこなっ
た。その結果、ランガサイト単結晶が弾性表面波デバイ
ス用の基板としてきわめて優れた特性を有することが確
認できた。
性表面波について理論的解析をおこなった。このため
に、弾性表面波の位相速度、電位などの計算に良く用い
られるCambell & Jones の方法を採用した。また、スト
リップ電極の反射係数やNSPUDTカットの探索には、電極
の摂動効果を１次の効果としてすだれ状電極を有する変
換器(InterDigital Transducer:IDT) の動作解析に反映
させたモード結合理論と、モード結合パラメータの弾性
表面波粒子速度や電位、ストリップ電極の材質、電極構
造依存性を閉じた形の式で表すことのできる摂動論との
二つの理論を組み合わせた解析方法を用いた。さらに、
ランガサイト単結晶の材料定数については、Kaminskii
やSilvestrova 等が発表している定数を用いておこなっ
た。その結果、ランガサイト単結晶が弾性表面波デバイ
ス用の基板としてきわめて優れた特性を有することが確
認できた。
【００１７】
【実施例】以下の説明では、弾性表面波の伝搬方向をｘ
1 軸、基板の法線方向をx3軸とし、基板カット方位と伝
搬方向を右手系のオイラー角表示（λ，μ，θ）で表す
ことにする。モード結合理論では、モード結合方程式を
支配する４つのパラメータ、すなわち自己結合係数
κ11、モード間結合係数κ12、変換係数ζ、単位長当た
り静電容量Ｃの内、モード間結合係数κ12が電極反射に
直接関係する。また、モード間結合係数κ12は、基板の
異方性とストリップ電極の反射を積極的に利用する単相
ー方向性変換器であるNSPUDTの動作の中核をなすパラメ
ータである。通常の両方向性IDT では、モード間結合係
数κ12は実数であるが、NSPUSTや構造の非対称性を利用
するー方向性IDT(SPUIDT) では複素数となる。
1 軸、基板の法線方向をx3軸とし、基板カット方位と伝
搬方向を右手系のオイラー角表示（λ，μ，θ）で表す
ことにする。モード結合理論では、モード結合方程式を
支配する４つのパラメータ、すなわち自己結合係数
κ11、モード間結合係数κ12、変換係数ζ、単位長当た
り静電容量Ｃの内、モード間結合係数κ12が電極反射に
直接関係する。また、モード間結合係数κ12は、基板の
異方性とストリップ電極の反射を積極的に利用する単相
ー方向性変換器であるNSPUDTの動作の中核をなすパラメ
ータである。通常の両方向性IDT では、モード間結合係
数κ12は実数であるが、NSPUSTや構造の非対称性を利用
するー方向性IDT(SPUIDT) では複素数となる。
【００１８】１次のオーダーの摂動論によれば、電極周
期λで規格化したモード間結合係数κ12は次式で表され
る。
期λで規格化したモード間結合係数κ12は次式で表され
る。
【数１】 ここで、ｈは電極膜厚、右辺の第１項のＫE は電極の電
気的摂動を表し、第２項は弾性的摂動を表すものであ
る。また、モード間結合係数κ12とストリップ電極の１
波長当たりの反射係数とは次の関係がある。
気的摂動を表し、第２項は弾性的摂動を表すものであ
る。また、モード間結合係数κ12とストリップ電極の１
波長当たりの反射係数とは次の関係がある。
【数２】 r+ = - j κ12 * λ r- = - jκ12λ ---(2) ここで、＊は複素共役記号、 r+ と r- は、それぞれ＋
ｘ1 向きと−ｘ1 向きに見たときの反射係数で、NSPUDT
の場合、 r+ ≠ r- である。最適のNSPUDT動作が得られ
る位相条件は、次式で与えられる。
ｘ1 向きと−ｘ1 向きに見たときの反射係数で、NSPUDT
の場合、 r+ ≠ r- である。最適のNSPUDT動作が得られ
る位相条件は、次式で与えられる。
【数３】 arg( κ12λ )＝±90°, ( φ0 ＝±45°) ---(3) ここで、複号は順方向が図１の＋ｘ1 方向のとき＋符
号、−ｘ1 方向のとき−符号をとる。電極の膜厚が十分
厚く、電気的摂動項が無視できるような場合には、モー
ド間結合係数κ12の位相角２φ0 は弾性的摂動項の位相
角２φM で決まり、φM ＝±45°のとき最適なNSPUDT動
作が得られることになる。
号、−ｘ1 方向のとき−符号をとる。電極の膜厚が十分
厚く、電気的摂動項が無視できるような場合には、モー
ド間結合係数κ12の位相角２φ0 は弾性的摂動項の位相
角２φM で決まり、φM ＝±45°のとき最適なNSPUDT動
作が得られることになる。
【００１９】本発明者等は、幾つかのカットについて、
弾性表面波速度ＶR 、電気機械結合係数Ｋ2 、ストリッ
プ電極の幅をλ/4とした場合の(1) 式のＫE 、Ｋ M 、φ
Mを計算した結果を以下に示す。図１は、零温度係数の
方位があるＸ−θＹカットのランガサイト単結晶の結晶
軸方位を示すものである。このＸ−θＹカットでは、ラ
ンガサイト単結晶基板の平面をＹ−Ｚ平面にとり、この
平面に垂直なＸ（＝Ｘ3)軸を中心として弾性表面波の伝
搬方向Ｘ1 をＹ軸から角度θだけ回転させたものであ
る。このようなＸ−θＹカットのランガサイト単結晶で
の弾性表面波の伝搬の結果および温度特性TCD を図２に
示す。ここで、電極材料はアルミニウムとした。図２Ａ
は音速および電気機械結合係数Ｋ2 を示し、図２Ｂはモ
ード間結合係数を示し、図２Ｃは温度特性TCD を示すも
のである。ここで、図２Ｂに示す電気的摂動項ＫE は弾
性的摂動項ＫM に対して103 倍しているので、モード間
結合係数、すなわち反射係数は主として弾性的摂動項Ｋ
M のみによって決められることになる。この図２から明
らかなように、Ｘ−θＹカットのランガサイト単結晶
は、比較的温度特性が良いθ≒20〜30°の近傍において
弾性的摂動効果による反射係数の大きさを表すＫM が最
大（ＫM ＝1.64）となっており、その値はST-Xカットの
水晶のおよそ1.5 倍である。また、このθ≒20〜30°の
範囲では温度特性も比較的良好であることも分かった。
したがって、このＸ−θＹカットのランガサイト単結晶
は弾性表面波共振器として構成される弾性表面波デバイ
スの基板として特に好適であることが分かった。また、
φM はすべての伝搬方向で、φM ＝＋90°で一定で、ST
-Xカットの水晶がφM ＝ 0°であるのとは相違してい
る。このことは、上述した(1) および(2) 式から弾性的
摂動効果による反射係数の位相がST-Xカットの水晶とは
180°異なることを意味し、共振器やSPUDT などの構成
上留意する必要がある。また、φM が＋90°で一定であ
ることから、ＸカットではNSPUDT動作は得られないこと
が分かった。
弾性表面波速度ＶR 、電気機械結合係数Ｋ2 、ストリッ
プ電極の幅をλ/4とした場合の(1) 式のＫE 、Ｋ M 、φ
Mを計算した結果を以下に示す。図１は、零温度係数の
方位があるＸ−θＹカットのランガサイト単結晶の結晶
軸方位を示すものである。このＸ−θＹカットでは、ラ
ンガサイト単結晶基板の平面をＹ−Ｚ平面にとり、この
平面に垂直なＸ（＝Ｘ3)軸を中心として弾性表面波の伝
搬方向Ｘ1 をＹ軸から角度θだけ回転させたものであ
る。このようなＸ−θＹカットのランガサイト単結晶で
の弾性表面波の伝搬の結果および温度特性TCD を図２に
示す。ここで、電極材料はアルミニウムとした。図２Ａ
は音速および電気機械結合係数Ｋ2 を示し、図２Ｂはモ
ード間結合係数を示し、図２Ｃは温度特性TCD を示すも
のである。ここで、図２Ｂに示す電気的摂動項ＫE は弾
性的摂動項ＫM に対して103 倍しているので、モード間
結合係数、すなわち反射係数は主として弾性的摂動項Ｋ
M のみによって決められることになる。この図２から明
らかなように、Ｘ−θＹカットのランガサイト単結晶
は、比較的温度特性が良いθ≒20〜30°の近傍において
弾性的摂動効果による反射係数の大きさを表すＫM が最
大（ＫM ＝1.64）となっており、その値はST-Xカットの
水晶のおよそ1.5 倍である。また、このθ≒20〜30°の
範囲では温度特性も比較的良好であることも分かった。
したがって、このＸ−θＹカットのランガサイト単結晶
は弾性表面波共振器として構成される弾性表面波デバイ
スの基板として特に好適であることが分かった。また、
φM はすべての伝搬方向で、φM ＝＋90°で一定で、ST
-Xカットの水晶がφM ＝ 0°であるのとは相違してい
る。このことは、上述した(1) および(2) 式から弾性的
摂動効果による反射係数の位相がST-Xカットの水晶とは
180°異なることを意味し、共振器やSPUDT などの構成
上留意する必要がある。また、φM が＋90°で一定であ
ることから、ＸカットではNSPUDT動作は得られないこと
が分かった。
【００２０】図３はα回転Ｙカットのランガサイト単結
晶を示すものである。すなわち、このα回転Ｙカットで
は、ランガサイト単結晶の結晶軸Ｘを弾性表面波の伝搬
方向x1と平行にとり、結晶軸Ｘを中心として−Ｙ軸とx3
軸とが角度αを成すように回転させたものである。この
α回転Ｙカットのランガサイト単結晶基板の伝搬の結果
を図４に示す。この場合も図４Ａは音速と電気機械結合
係数Ｋ2 を、図４ＢはＫE 、ＫM およびφM を角度αを
パラメータとして示し、図４Ｃは温度特性TCD を示すも
のである。この場合も電極の材質はアルミニウムであ
る。このα回転Ｙカットのランガサイト単結晶では、Ｋ
M の値は全体的に小さく、特にＫ2 が最大となるα＝ 5
°ではＫM は殆ど零となっている。すなわち、このα回
転Ｙカットでは、ストリップ電極による弾性的摂動効果
による反射が殆ど生じないことが分かった。また、α回
転Ｙカットのパワーフローアングルは角度αによらず零
であり、温度特性TCD は零ではないが、角度αによらず
ほぼ一定である。したがって、このα回転Ｙカットのラ
ンガサイト単結晶は、弾性表面波フィルタの基板として
きわめて有用なものであることが分かった。また、φM
の値は、α≒120 〜180 °の範囲では 0°であり、ST-X
カット水晶と同じであるが、それ以外では図２と同様に
90°である。このようにα回転Ｙカットのランガサイト
単結晶では、φM ＝＋90°または 0°であるので、NSPU
DT動作は得られないことが分かった。
晶を示すものである。すなわち、このα回転Ｙカットで
は、ランガサイト単結晶の結晶軸Ｘを弾性表面波の伝搬
方向x1と平行にとり、結晶軸Ｘを中心として−Ｙ軸とx3
軸とが角度αを成すように回転させたものである。この
α回転Ｙカットのランガサイト単結晶基板の伝搬の結果
を図４に示す。この場合も図４Ａは音速と電気機械結合
係数Ｋ2 を、図４ＢはＫE 、ＫM およびφM を角度αを
パラメータとして示し、図４Ｃは温度特性TCD を示すも
のである。この場合も電極の材質はアルミニウムであ
る。このα回転Ｙカットのランガサイト単結晶では、Ｋ
M の値は全体的に小さく、特にＫ2 が最大となるα＝ 5
°ではＫM は殆ど零となっている。すなわち、このα回
転Ｙカットでは、ストリップ電極による弾性的摂動効果
による反射が殆ど生じないことが分かった。また、α回
転Ｙカットのパワーフローアングルは角度αによらず零
であり、温度特性TCD は零ではないが、角度αによらず
ほぼ一定である。したがって、このα回転Ｙカットのラ
ンガサイト単結晶は、弾性表面波フィルタの基板として
きわめて有用なものであることが分かった。また、φM
の値は、α≒120 〜180 °の範囲では 0°であり、ST-X
カット水晶と同じであるが、それ以外では図２と同様に
90°である。このようにα回転Ｙカットのランガサイト
単結晶では、φM ＝＋90°または 0°であるので、NSPU
DT動作は得られないことが分かった。
【００２１】図５は、図３に示すα回転ＹカットでＫ2
が最大となる５°回転Ｙカットについて弾性表面波の伝
搬方向ｘ1 を結晶軸Ｘから角度θだけずらした２重回転
Ｙカットのランガサイト単結晶基板を示すものである。
このときの伝搬特性を図６に示す。図６Ａは弾性表面波
の音速ＶR および電気機械結合係数Ｋ2 を、図６Ｂは電
極材料をアルミニウムとしたときのＫE 、ＫM およびφ
M を、図６Ｃは電極材料を金（Au) としたときのＫE 、
ＫM およびφM を角度θをパラメータとして示すもので
ある。図６Ｂに示すアルミニウム電極を用いた場合には
θ≒５°でφM ＝＋45°となっており、最適なNSPUDT動
作が得られる位相条件を満たしていることが分かった。
しかし、この方位のＫM の値はかなり小さく、大きな方
向性を得るためにはアルミニウム電極の膜厚を厚くする
かストリップ電極の本数を多くする必要がある。一方、
図６Ｃに示すように電極の材質として金を用いる場合に
は、θ≒30〜40°の広い範囲に亘って最適のNSPUDT動作
が得られる位相条件が満たされており、ＫM の値も大き
いものであるから、最適なNSPUDT動作が得られることが
分かった。
が最大となる５°回転Ｙカットについて弾性表面波の伝
搬方向ｘ1 を結晶軸Ｘから角度θだけずらした２重回転
Ｙカットのランガサイト単結晶基板を示すものである。
このときの伝搬特性を図６に示す。図６Ａは弾性表面波
の音速ＶR および電気機械結合係数Ｋ2 を、図６Ｂは電
極材料をアルミニウムとしたときのＫE 、ＫM およびφ
M を、図６Ｃは電極材料を金（Au) としたときのＫE 、
ＫM およびφM を角度θをパラメータとして示すもので
ある。図６Ｂに示すアルミニウム電極を用いた場合には
θ≒５°でφM ＝＋45°となっており、最適なNSPUDT動
作が得られる位相条件を満たしていることが分かった。
しかし、この方位のＫM の値はかなり小さく、大きな方
向性を得るためにはアルミニウム電極の膜厚を厚くする
かストリップ電極の本数を多くする必要がある。一方、
図６Ｃに示すように電極の材質として金を用いる場合に
は、θ≒30〜40°の広い範囲に亘って最適のNSPUDT動作
が得られる位相条件が満たされており、ＫM の値も大き
いものであるから、最適なNSPUDT動作が得られることが
分かった。
【００２２】図７は図５に示す２重回転Ｙカットのラン
ガサイト単結晶基板において、最適なNSPUDT動作が得ら
れる位相条件であるφM ＝＋45°を満足する角度αとθ
との組み合わせを示すものである。ここで、注意すべき
点は、NSPUDT動作に基づく基板は必ずしもこの曲線の上
になくても、この曲線から角度θが、例えば±5 °変化
する範囲内でも実現できる可能性があることである。図
８は、２重回転Ｙカットのランガサイト単結晶基板にお
ける温度特性を横軸に角度α、縦軸に角度θをとって示
すものであり、さらに電極をアルミニウムとしたときに
最適なNSPUDT動作が得られる位相条件が満たされる点を
プロットしてある。角度αおよびθが大きくなるにした
がって、温度特性TCD は良好となるが、角度αおよびθ
が小さな領域であっても実用的に満足できる温度特性が
得られていることが分かった。
ガサイト単結晶基板において、最適なNSPUDT動作が得ら
れる位相条件であるφM ＝＋45°を満足する角度αとθ
との組み合わせを示すものである。ここで、注意すべき
点は、NSPUDT動作に基づく基板は必ずしもこの曲線の上
になくても、この曲線から角度θが、例えば±5 °変化
する範囲内でも実現できる可能性があることである。図
８は、２重回転Ｙカットのランガサイト単結晶基板にお
ける温度特性を横軸に角度α、縦軸に角度θをとって示
すものであり、さらに電極をアルミニウムとしたときに
最適なNSPUDT動作が得られる位相条件が満たされる点を
プロットしてある。角度αおよびθが大きくなるにした
がって、温度特性TCD は良好となるが、角度αおよびθ
が小さな領域であっても実用的に満足できる温度特性が
得られていることが分かった。
【００２３】図９は、図５に示す２重回転Ｙカットのラ
ンガサイト単結晶基板において、角度θをNSPUDT特性が
得られる条件としたときの電気機械結合係数Ｋ2、弾性
的摂動効果による反射係数の大きさを表すＫM およびパ
ワーフローアングルPFA の変化を、角度αをパラメータ
として示すものである。パワーフローアングルPFA は零
とはならず、角度αの増大の伴って増大することになる
が、その値は実用的な範囲内にある。このグラフにおい
て、回転角θは図７に示すようにNSPUDT動作が得られる
ように角度αの変化に応じて変化させている。
ンガサイト単結晶基板において、角度θをNSPUDT特性が
得られる条件としたときの電気機械結合係数Ｋ2、弾性
的摂動効果による反射係数の大きさを表すＫM およびパ
ワーフローアングルPFA の変化を、角度αをパラメータ
として示すものである。パワーフローアングルPFA は零
とはならず、角度αの増大の伴って増大することになる
が、その値は実用的な範囲内にある。このグラフにおい
て、回転角θは図７に示すようにNSPUDT動作が得られる
ように角度αの変化に応じて変化させている。
【００２４】図10は、本発明によるランガサイト単結晶
基板および従来の水晶基板およびニオブ酸リチュウム基
板での反射率r0がアルミニウム電極の、波長によって規
格化された膜厚h/λの変化に応じてどのように変化する
のかを示すグラフである。直線Ａは従来のST-Xカットの
水晶の反射率を示し、直線Ｂは、従来の128 °カットの
ニオブ酸リチュウムの反射率を示し、直線Ｃは本発明に
よる 5°Y-x カットのランガサイト基板の反射率を示
し、直線Ｄは本発明によるX-15°Y カットのランガサイ
ト基板の反射率を示すものである。上述したように直線
Ｃで示す本発明による 5°Y-X カットのランガサイト基
板では電極の膜厚にほぼ無関係に反射率はほぼ零であ
り、弾性表面波トランスバーサル型フィルタ用の基板と
してすぐれた特性を示している。また、直線Ｄで示すよ
うに、本発明によるX-15°Y カットのランガサイト基板
では、大きな反射率が得られているので、弾性表面波共
振器あるいはフィルタの基板として良好な特性を示して
いる。
基板および従来の水晶基板およびニオブ酸リチュウム基
板での反射率r0がアルミニウム電極の、波長によって規
格化された膜厚h/λの変化に応じてどのように変化する
のかを示すグラフである。直線Ａは従来のST-Xカットの
水晶の反射率を示し、直線Ｂは、従来の128 °カットの
ニオブ酸リチュウムの反射率を示し、直線Ｃは本発明に
よる 5°Y-x カットのランガサイト基板の反射率を示
し、直線Ｄは本発明によるX-15°Y カットのランガサイ
ト基板の反射率を示すものである。上述したように直線
Ｃで示す本発明による 5°Y-X カットのランガサイト基
板では電極の膜厚にほぼ無関係に反射率はほぼ零であ
り、弾性表面波トランスバーサル型フィルタ用の基板と
してすぐれた特性を示している。また、直線Ｄで示すよ
うに、本発明によるX-15°Y カットのランガサイト基板
では、大きな反射率が得られているので、弾性表面波共
振器あるいはフィルタの基板として良好な特性を示して
いる。
【００２５】上述したように、本発明によれば、電極に
よる反射が大きなＸカットのランガサイト単結晶を基板
として使用することにより弾性表面波共振器として弾性
表面波デバイスを構成することができ、また電極による
反射の小さい回転Ｙカットのランガサイト単結晶を基板
として使用することにより弾性表面波フィルタとして弾
性表面波デバイスを構成することができ、さらに２重回
転カットのランガサイト単結晶を基板として用いること
によりNSPUDT動作が得られ、したがって挿入損失の少な
い弾性表面波フィルタとして弾性表面波デバイスを構成
することができる。
よる反射が大きなＸカットのランガサイト単結晶を基板
として使用することにより弾性表面波共振器として弾性
表面波デバイスを構成することができ、また電極による
反射の小さい回転Ｙカットのランガサイト単結晶を基板
として使用することにより弾性表面波フィルタとして弾
性表面波デバイスを構成することができ、さらに２重回
転カットのランガサイト単結晶を基板として用いること
によりNSPUDT動作が得られ、したがって挿入損失の少な
い弾性表面波フィルタとして弾性表面波デバイスを構成
することができる。
【００２６】さらに、本発明による弾性表面波デバイス
において用いるランガサイト単結晶での弾性表面波の電
気機械結合係数Ｋ2 は0.37〜0.46の範囲であり、ST-Xカ
ットの水晶に比べて大きな値となっている。また、伝搬
速度ＶR は2323〜2410m/s となっており、従来のものに
比べて小さい値となっている。したがって、本発明によ
れば、小型軽量で消費電力の小さな弾性表面波デバイス
を実現することができる。ここで、弾性表面波の伝搬速
度は、アルミ電極を用いる場合には、電極下側での伝搬
速度がそれ以外の部分での伝搬速度よりも著しく低くな
り、また金電極を用いる場合には、電極直下でもそれ以
外の部分でも伝搬速度はほぼ等しくなる。このような特
性を利用して、例えば弾性表面波を導波するガイドを構
成することができる。すなわち、弾性表面波は音速の高
い部分に集中する特性があるので、ガイドの周辺部にア
ルミニウム電極を設けて音速を速くすることにより、伝
搬損失や分散の小さい弾性表面波ガイドを実現すること
ができる。
において用いるランガサイト単結晶での弾性表面波の電
気機械結合係数Ｋ2 は0.37〜0.46の範囲であり、ST-Xカ
ットの水晶に比べて大きな値となっている。また、伝搬
速度ＶR は2323〜2410m/s となっており、従来のものに
比べて小さい値となっている。したがって、本発明によ
れば、小型軽量で消費電力の小さな弾性表面波デバイス
を実現することができる。ここで、弾性表面波の伝搬速
度は、アルミ電極を用いる場合には、電極下側での伝搬
速度がそれ以外の部分での伝搬速度よりも著しく低くな
り、また金電極を用いる場合には、電極直下でもそれ以
外の部分でも伝搬速度はほぼ等しくなる。このような特
性を利用して、例えば弾性表面波を導波するガイドを構
成することができる。すなわち、弾性表面波は音速の高
い部分に集中する特性があるので、ガイドの周辺部にア
ルミニウム電極を設けて音速を速くすることにより、伝
搬損失や分散の小さい弾性表面波ガイドを実現すること
ができる。
【００２７】次に、上述した２重回転Ｙカットのランガ
サイト単結晶基板を用いてNSPUDT動作をさせる場合の変
換特性について説明する。図11, 12および図13は、対数
が150 、開口長が100 λの正規形電極を設けたNSPUDTの
変換損失を示すものであり、図11はα=5°、θ=5°の２
重回転カット（オイラー表示では(0°, 95°,5°) カッ
ト）の基板を用い、電極の材質をアルミニウムとし、電
極の膜厚と弾性表面波の波長λとの比h/λを0.03とした
場合、図12はα=20 °、θ=13.5 °の２重回転カット
（オイラー表示では(0°, 110 °, 13.5°) カット）の
基板を用い、電極の材質をアルミニウムとし、電極の膜
厚と弾性表面波の波長λとの比h/λを0.03とした場合、
図13はα=5°、θ=30 °の２重回転カット（オイラー表
示では(0°, 95°, 30°) カット）の基板を用い、電極
の材質を金とし、電極の膜厚と弾性表面波の波長λとの
比h/λを0.003 とした場合である。これらの図面におい
て、実線は−x1の向きでの変換損失を表し、破線は＋x1
の向きでの変換損失を表している。中心周波数において
は、順方向と逆方向との変換損失差が大きくなり、一方
向性が現れている。特に、図12および13の場合には大き
なNSPUDT動作が行われていることが分かる。また、これ
らのグラフを比較するとわかるように、アルミニウム電
極を用いる場合には中心周波数が高くなる傾向があり、
金電極を用いる場合には中心周波数が低くなる傾向があ
るが、それほど低下するものではない。これも本発明に
よるランガサイト単結晶基板の特徴である。
サイト単結晶基板を用いてNSPUDT動作をさせる場合の変
換特性について説明する。図11, 12および図13は、対数
が150 、開口長が100 λの正規形電極を設けたNSPUDTの
変換損失を示すものであり、図11はα=5°、θ=5°の２
重回転カット（オイラー表示では(0°, 95°,5°) カッ
ト）の基板を用い、電極の材質をアルミニウムとし、電
極の膜厚と弾性表面波の波長λとの比h/λを0.03とした
場合、図12はα=20 °、θ=13.5 °の２重回転カット
（オイラー表示では(0°, 110 °, 13.5°) カット）の
基板を用い、電極の材質をアルミニウムとし、電極の膜
厚と弾性表面波の波長λとの比h/λを0.03とした場合、
図13はα=5°、θ=30 °の２重回転カット（オイラー表
示では(0°, 95°, 30°) カット）の基板を用い、電極
の材質を金とし、電極の膜厚と弾性表面波の波長λとの
比h/λを0.003 とした場合である。これらの図面におい
て、実線は−x1の向きでの変換損失を表し、破線は＋x1
の向きでの変換損失を表している。中心周波数において
は、順方向と逆方向との変換損失差が大きくなり、一方
向性が現れている。特に、図12および13の場合には大き
なNSPUDT動作が行われていることが分かる。また、これ
らのグラフを比較するとわかるように、アルミニウム電
極を用いる場合には中心周波数が高くなる傾向があり、
金電極を用いる場合には中心周波数が低くなる傾向があ
るが、それほど低下するものではない。これも本発明に
よるランガサイト単結晶基板の特徴である。
【００２８】上述したように本発明による２重回転Ｙカ
ットのランガサイト単結晶基板は優れた一方向性を示す
ものであるが、例えばこれを弾性表面波フィルタとして
用いる場合には、電極の構成が問題となる。すなわち、
NSPUDT基板の難点は、同じ電極構造の変換器では送受の
順方向が互いに向き合ったフィルタ( 一方向性変換器の
組) が得られず、挿入損失が大きくなることである。こ
の点を解決する方法としては、一方の変換器の方向性を
逆転するか、λ/8ダブル電極を用いて反射を打ち消して
方向性をなくすことである。このように方向性を逆転す
る電極としては、本願人の出願に係る特開平8-97672 号
明細書および図面に開示されている種々の方向性反転電
極をそのまま利用することができる。
ットのランガサイト単結晶基板は優れた一方向性を示す
ものであるが、例えばこれを弾性表面波フィルタとして
用いる場合には、電極の構成が問題となる。すなわち、
NSPUDT基板の難点は、同じ電極構造の変換器では送受の
順方向が互いに向き合ったフィルタ( 一方向性変換器の
組) が得られず、挿入損失が大きくなることである。こ
の点を解決する方法としては、一方の変換器の方向性を
逆転するか、λ/8ダブル電極を用いて反射を打ち消して
方向性をなくすことである。このように方向性を逆転す
る電極としては、本願人の出願に係る特開平8-97672 号
明細書および図面に開示されている種々の方向性反転電
極をそのまま利用することができる。
【００２９】
【発明の効果】上述したように本発明の弾性表面波デバ
イスによれば、Ｘカットのランガサイト単結晶、回転Ｙ
カットのランガサイト単結晶および２重回転Ｙカットの
ランガサイト単結晶を基板として用いることにより、電
極による反射の大きな弾性表面波デバイス、電極による
反射が小さく、電気機械結合係数Ｋ2が大きく、パワー
フロー角が小さな弾性表面波デバイスおよびNSPUDT動
作、すなわちナチュラル単相形一方向性変換器動作が可
能となり、挿入損失が小さく、位相特性も優れている弾
性表面波デバイスを実現することができる。また、いず
れの場合にも、弾性表面波の伝搬速度は従来のものに比
べて著しく低くなるので、小型軽量で消費電力の少ない
弾性表面波デバイスが得られることになる。さらに、こ
のように弾性表面波の伝搬速度が低いことから、アルミ
ニウム電極を用いる場合には中心周波数の低下がなく、
伝搬損失や分散の小さい弾性表面波ガイドを実現するこ
とができる。
イスによれば、Ｘカットのランガサイト単結晶、回転Ｙ
カットのランガサイト単結晶および２重回転Ｙカットの
ランガサイト単結晶を基板として用いることにより、電
極による反射の大きな弾性表面波デバイス、電極による
反射が小さく、電気機械結合係数Ｋ2が大きく、パワー
フロー角が小さな弾性表面波デバイスおよびNSPUDT動
作、すなわちナチュラル単相形一方向性変換器動作が可
能となり、挿入損失が小さく、位相特性も優れている弾
性表面波デバイスを実現することができる。また、いず
れの場合にも、弾性表面波の伝搬速度は従来のものに比
べて著しく低くなるので、小型軽量で消費電力の少ない
弾性表面波デバイスが得られることになる。さらに、こ
のように弾性表面波の伝搬速度が低いことから、アルミ
ニウム電極を用いる場合には中心周波数の低下がなく、
伝搬損失や分散の小さい弾性表面波ガイドを実現するこ
とができる。
【図１】図１は、本発明による弾性表面波デバイスのＸ
カットのランガサイト基板のカット角を説明するための
線図である。
カットのランガサイト基板のカット角を説明するための
線図である。
【図２】図２Ａ〜Ｃは図１に示す基板を用いるときの種
々の特性のカット角θに対する変化を示すグラフであ
る。
々の特性のカット角θに対する変化を示すグラフであ
る。
【図３】図３は、本発明による弾性表面波デバイスの回
転Ｙカットのランガサイト基板のカット角を示す線図で
ある。
転Ｙカットのランガサイト基板のカット角を示す線図で
ある。
【図４】図４Ａ〜Ｃは図３に示す基板を用いるときの種
々の特性のカット角αに対する変化を示すグラフであ
る。
々の特性のカット角αに対する変化を示すグラフであ
る。
【図５】図５は、本発明による弾性表面波デバイスの２
重回転Ｙカットのランガサイト基板のカット角を説明す
るための線図である。
重回転Ｙカットのランガサイト基板のカット角を説明す
るための線図である。
【図６】図６Ａ〜Ｃは、図５に示す２重回転Ｙカットの
ランガサイト基板の種々の特性の角度θに対する変化を
示すグラフである。
ランガサイト基板の種々の特性の角度θに対する変化を
示すグラフである。
【図７】図７は、同じ基板のNSPUDT動作が得られる角度
αおよびθを示すグラフである。
αおよびθを示すグラフである。
【図８】図８は、同じ基板の温度特性を示すグラフであ
る。
る。
【図９】図９は、同じ基板の種々の特性の角度αに対す
る変化を示すグラフである。
る変化を示すグラフである。
【図１０】図10は、同じ基板および従来の基板の反射率
の電極膜厚に対する変化を対比して示すグラフである。
の電極膜厚に対する変化を対比して示すグラフである。
【図１１】図11は、本発明による弾性表面波デバイスに
用いるランガサイト単結晶基板のNSPUDT動作特性を示す
グラフである。
用いるランガサイト単結晶基板のNSPUDT動作特性を示す
グラフである。
【図１２】図12は、本発明による弾性表面波デバイスに
用いるランガサイト単結晶基板のNSPUDT動作特性を示す
グラフである。
用いるランガサイト単結晶基板のNSPUDT動作特性を示す
グラフである。
【図１３】図13は、本発明による弾性表面波デバイスに
用いるランガサイト単結晶基板のNSPUDT動作特性を示す
グラフである。
用いるランガサイト単結晶基板のNSPUDT動作特性を示す
グラフである。
フロントページの続き (72)発明者 今西 雄一郎 愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号 日 本碍子株式会社内
Claims (9)
- 【請求項１】 Ｘカット（Ｘ−θＹ）のランガサイト(L
a3Ga5SiO14) の単結晶より成る基板と、この基板表面上
に形成された電極とを具えることを特徴とする弾性表面
波デバイス。 - 【請求項２】 前記基板を、Ｘ軸を中心とするＹ軸から
の回転角θが15〜35°となるようにカットしたランガサ
イト単結晶で構成したことを特徴とする請求項１に記載
の弾性表面波デバイス。 - 【請求項３】 前記電極を、弾性表面波共振器を構成す
るように形成したことを特徴とする請求項１または２に
記載の弾性表面波デバイス。 - 【請求項４】 回転Ｙカット（αＹ−Ｘ）のランガサイ
ト(La3Ga5SiO14) の単結晶より成る基板と、この基板表
面上に形成された電極とを具えることを特徴とする弾性
表面波デバイス。 - 【請求項５】 前記基板を、Ｙ軸からの回転角αが-5〜
10°となるようにカットしたランガサイト単結晶で構成
したことを特徴とする請求項４に記載の弾性表面波デバ
イス。 - 【請求項６】 前記電極を、弾性表面波フィルタを構成
するように形成したことを特徴とする請求項４または５
に記載の弾性表面波デバイス。 - 【請求項７】 ２重回転Ｙカット（αＹ−θＸ）のラン
ガサイト(La3Ga5SiO 14) の単結晶より成る基板と、この
基板表面上に形成された電極とを具えることを特徴とす
る弾性表面波デバイス。 - 【請求項８】 前記基板を、Ｙ軸からの回転角αが0 〜
30°でＸ軸からの回転角θが0 〜20°となるようにカッ
トしたランガサイト単結晶で構成したことを特徴とする
請求項７に記載の弾性表面波デバイス。 - 【請求項９】 前記電極を、基板の異方性と相俟ってナ
チュラル単相形ー方向性変換器特性を出現させる構造と
したことを特徴とする請求項７または８に記載の弾性表
面波デバイス。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9061462A JPH10256870A (ja) | 1997-03-14 | 1997-03-14 | 弾性表面波デバイス |
| US09/038,006 US6285112B1 (en) | 1997-03-14 | 1998-03-11 | Surface acoustic wave device comprising langasite single crystal substrate |
| KR1019980008199A KR100326620B1 (ko) | 1997-03-14 | 1998-03-12 | 탄성표면파디바이스 |
| EP98301913A EP0865156A3 (en) | 1997-03-14 | 1998-03-13 | Surface acoustic wave device comprising langasite single crystal substrate |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9061462A JPH10256870A (ja) | 1997-03-14 | 1997-03-14 | 弾性表面波デバイス |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10256870A true JPH10256870A (ja) | 1998-09-25 |
Family
ID=13171738
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9061462A Withdrawn JPH10256870A (ja) | 1997-03-14 | 1997-03-14 | 弾性表面波デバイス |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6285112B1 (ja) |
| EP (1) | EP0865156A3 (ja) |
| JP (1) | JPH10256870A (ja) |
| KR (1) | KR100326620B1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006238290A (ja) * | 2005-02-28 | 2006-09-07 | Mitsubishi Materials Corp | 共振子 |
| JP2014093626A (ja) * | 2012-11-02 | 2014-05-19 | Kyocera Crystal Device Corp | 圧電振動子 |
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| US6097131A (en) * | 1998-03-19 | 2000-08-01 | Sawtek Inc. | Optimal cut for SAW devices on langatate |
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| US7090724B2 (en) * | 1999-12-28 | 2006-08-15 | Mitsubishi Materials Corporation | Langasite single crystal ingot, substrate for piezoelectric device and method for manufacture thereof, and surface acoustic wave device |
| CN1864327B (zh) * | 2003-10-08 | 2010-12-01 | 射频表面声波元件公司 | 声表面波器件 |
| CN1612471A (zh) * | 2003-10-30 | 2005-05-04 | 精工爱普生株式会社 | 弹性表面波元件和电子机器 |
| US20070158660A1 (en) * | 2005-12-22 | 2007-07-12 | Acol Technologies S.A. | Optically active compositions and combinations of same with InGaN semiconductors |
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| CN114551742B (zh) * | 2022-02-23 | 2023-11-17 | 电子科技大学 | 一种硅基高速钙钛矿光源及其制备方法 |
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| DE69424737T2 (de) * | 1993-10-08 | 2000-09-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Akustisches Oberflächenwellenfilter |
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| EP0704967B1 (en) * | 1994-09-28 | 2001-08-08 | Masao Takeuchi | Surface acoustic wave device |
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| JPH10327038A (ja) * | 1997-05-27 | 1998-12-08 | Meidensha Corp | 圧電振動子 |
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1997
- 1997-03-14 JP JP9061462A patent/JPH10256870A/ja not_active Withdrawn
-
1998
- 1998-03-11 US US09/038,006 patent/US6285112B1/en not_active Expired - Fee Related
- 1998-03-12 KR KR1019980008199A patent/KR100326620B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1998-03-13 EP EP98301913A patent/EP0865156A3/en not_active Withdrawn
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| EP0865156A3 (en) | 1999-10-27 |
| US6285112B1 (en) | 2001-09-04 |
| KR19980080162A (ko) | 1998-11-25 |
| KR100326620B1 (ko) | 2002-04-17 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20040601 |