| Project/Area Number |
22K18786
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 21:Electrical and electronic engineering and related fields
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
大橋 雄二 東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 准教授 (50396462)
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| 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)
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| Keywords | 伝搬減衰 / 次世代無線通信 / 分極反転構造トランスジューサ / 結晶欠陥 / 低減衰圧電材料 / 超高周波弾性波デバイス / 減衰計測 |
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| 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。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、圧電基板として利用されるLiNbO3 (LN)、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。本年度はまずLN、LT単結晶の1-20GHz帯減衰係数測定を実現するために、20GHzまで対応するベクトルネットワークアナライザを購入し、高周波計測対応のプローバーと組み合わせて、装置のキャリブレーション法も含めて検討し、高周波帯の計測基盤を構築した。プローバーとキャリブレーション用パターンの接触具合やプローバーの浮遊容量等の補正パラメータの調整等、6GHzを超える周波数帯での計測の難易度は高くなるため、そのノウハウも構築した。また、6GHzを超える高周波での超音波励振を実現するため圧電基板の分極方向を反転させた直接接合圧電薄板のトランスジューサについても検討した。縦波を励振するための圧電単結晶基板として36Y-cutのLN基板を取り上げた。LNの分極の向きはc軸方向であるため回転Y板で分極反転構造を作製するにはc軸方向がジグザグになるように配置することになる。基板の接合方法としては、オプティカルコンタクト法よりも強固な接合となるように表面活性化による常温接合を利用する方向で準備を整えた。また、分極反転接合基板を被測定試料に接合するところは、トランスジューサの下地電極と接着層を併用できる金属拡散を利用した接合で実施することとし、その予備実験には成功している。以上から、高周波での伝搬減衰計測のための準備がおおよそ整った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初計画していた20GHz帯までの高周波計測のための準備および、高周波超音波励振のための分極反転構造トランスジューサ作製方法の予備検討がおおむねできたことから計測の準備が完了した。このことから、おおむね順調に進展していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
被測定試料としてコングルエント組成のLN単結晶は準備できているので、今後は、ストイキオメトリ組成LN単結晶およびMgOをドープしたMgO:LNの準備を進めて計測を実施する。さらに、結晶欠陥と損失の関係を明らかにしてそのメカニズムについての検討を進めていく。
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