2000 Fiscal Year Annual Research Report
KNbO_3圧電薄膜の作製と次世代移動体通信用弾性表面波デバイスの研究
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11555089
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
小田川 裕之 東北大学, 電気通信研究所, 助手 (00250845)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山之内 和彦 東北工業大学, 工学部, 教授 (00006230)
長 康雄 東北大学, 電気通信研究所, 助教授 (40179966)
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| Keywords | KNbO_3 / 弾性表面波 / SAWフィルタ / 圧電薄膜 |
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| Research Abstract |
本研究は,圧電性が高く温度特性に優れたKNbO_3薄膜の作製と,それを次世代移動体通信用弾性表面波(SAW)デバイスに適用する研究である。これを実現するために,まず,2基のカソードを有するRFマグネトロンスパッタ装置を用いて,組成の異なった2種類のターゲットから同時に成膜する方法について検討し種々の条件で成膜を行った。ターゲットには,K_2CO_3:Nb_2O_5=1:0とK_2CO_3:Nb_2O_5=3:1のターゲットの組を用いる方法が有効であった。成膜条件を検討する事により,当初より結晶性のよい膜を得ることが可能になった。SAWデバイスの低損失化,及び非線形デバイスとしての応用に向けては,更に結晶性を向上する必要があるなど,新たな研究課題が見つかった。
次に,KNbO_3薄膜の分極特性とSAWデバイスとしての特性の対応がSAWデバイスの特性向上に重要であるとの観点から,SrTiO_3基板上にMOCVD法で作製されたKNbO薄膜の分極分布を,非線形誘電率顕微鏡により観測し,それに対応させて,SAWの励振・伝搬特性を調べた。この結果,KNbO_3薄膜作製において,特に分極操作を行わなくてもある程度の分極が基板の裏から表面の方向に向いており,その分極状態は室温ではかなり安定であることがわかった。また,成膜条件によっては,分極の大きさに分布が生じることが,非線形誘電率顕微鏡により観測された。分極に分布がある部分のSAWの特性の差は挿入損失で約3dBである。
また,SAW材料としての特性向上のため,薄膜を加熱した状態で電圧を印加することで,分極操作を行うことを検討した。as grownの状態で分極に分布があった基板に分極操作を行った結果,as grownの状態で分極分布がない基板とほぼ同じ状態になった。このことから,成膜後の分極操作が可能であることがわかった。
これら,KNbO_3圧電薄膜の作製と次世代移動体通信用弾性表面波デバイスの研究の成果については,近く論文として投稿する予定である。
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[Publications] Hiroyuki Odagawa: "SAW Device beyond 5 GHz"International Journal of High Speed Electronics and Systems. (in press). (2001)
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[Publications] Hiroyuki Odagawa: "Observation of Nano-Size Ferroelectric Domains and Crystal Polarity Using Scanning Nonlinear Dielectric Microscopy"Ferroelectrics. (in press). (2001)
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[Publications] Hiroyuki Odagawa: "Theoretical and Experimental Study on Nanoscale Ferroelectric Domain Measurement Using Scanning Nonlinear Dielectric Microscopy"Japanese Journal of Applied Physics. 39・9B. 5719-5722 (2000)
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[Publications] Hiroyuki Odagawa: "Simultaneous observation of nano-sized ferroelectric domains and surface morphology using scanning nonlinear dielectric microscopy"Surface Science. 463. L621-L625 (2000)
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[Publications] Yasuo Cho: "Quantitative study on the nonlinear piezoelectric effect in KNbO_3 single crystals for a super highly efficient SAW elastic convolver"Journal of Applied Physics. 87. 3457-3461 (2000)
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[Publications] Kazuhiko Yamanouchi: "Theoretical Analysis of Surface Acoustic Wave Propagation Characteristics under Strained Media and Application for High Temperature Stable High Coupling Surface Acoustic Wave Substrates"Japanese Journal of Applied Physics. 39・5B. 3032-3035 (2000)
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[Publications] Clemens C W Ruppel: "Advances in Surface Acoustic Wave Technology, Systems and Applications (Volume 2)"World Scientific Publishing Pte Ltd. 376 (2001)
