| Project/Area Number |
22K18786
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
|
| Allocation Type | Multi-year Fund |
|---|
| Review Section |
Medium-sized Section 21:Electrical and electronic engineering and related fields
|
|---|
| Research Institution | Tohoku University |
|---|
Principal Investigator |
大橋 雄二 東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 特任准教授 (50396462)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2024-03-31
|
| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
|
| Budget Amount *help |
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
|
|---|
| Keywords | 超音波伝搬減衰 / 次世代無線通信 / 結晶欠陥 / 伝搬減衰 / 分極反転構造トランスジューサ / 低減衰圧電材料 / 超高周波弾性波デバイス / 減衰計測 |
|---|
| Outline of Research at the Start |
次世代通信における高速大容量低遅延通信の実現に向け電波周波数の枯渇化問題は加速し高周波化は避けられなくなっている。近年、数十GHzの超高周波帯の弾性波フィルタ実現が期待される異種圧電単結晶接合基板の新規構造が提案され活発な研究が展開されている。一方、材料中の音波減衰は周波数の約２乗で増加し高周波では大きな問題となるが材料の減衰を改良するアプローチは無かった。そこで本研究では、6GHzを超える超高周波帯での圧電材料の吸収減衰を計測する手法を開発するとともに、結晶内欠陥と吸収減衰の関係を解明し、高周波帯でも低減衰な弾性波フィルタ用材料の開発に貢献する。
|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、圧電基板として利用されるLiNbO3 (LN)やLiTaO3(LT)単結晶中に存在する結晶欠陥と吸収損失の関係を明らかにし、吸収減衰による損失改善を目指すことを目的としている。本年度は、昨年度構築した20GHzまで対応のベクトルネットワークアナライザと高周波計測対応のプローバーと組み合わせた高周波計測技術を用いて測定するためのサンプル作製を進めた。高周波用の弾性波RFフィルタは、高周波動作のために圧電基板を薄くする必要があり、破損しやすく研磨が難しくなるため、できるだけ高音速となる縦波超音波を用いた構成とする場合が多い。そこで、測定対象としては縦波励振用で利用される36Y-cut LN単結晶基板を選択した。通常のLN基板は、コングルエント組成であるため均一ではあるもの酸素欠陥などの結晶欠陥が内在すると考えられている。その欠陥を補償する可能性があるMgをドープしたMg:LNを比較対象として選択し、同じ方位の36Y-cut Mg:LN基板を準備した。これらサンプル中を伝搬する縦波音波の伝搬減衰を計測するために、サンプル基板上にAu電極を介して励振用圧電基板を金属接合し、さらにその接合圧電基板を厚さ1 μm程度まで極薄に研磨して、高周波励振ができるようにした。研磨後の上部にAu電極を作製して超音波を励振し、サンプル中を伝搬する縦波音波の音速、伝搬減衰の周波数依存性を測定した。Mgをドープすることで縦波音速は112 m/s上昇するが、伝搬減衰は約5%程度低下する傾向が観測された。また、光学特性として透過率、吸収係数測定も行ったところ、320 nm近傍の吸収係数の立ち上がりが、MgドープのLNの方が短波長側へシフトした。これらのことから、高周波での伝搬減衰をより小さくするためにMgをドープすることが有効であることが示唆される結果を得た。
|
