2016 Fiscal Year Annual Research Report
Sound velocity, refractive index, and thickness measurement of thin films below room temperature.
| Project/Area Number |
15K17938
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
長久保 白 大阪大学, 基礎工学研究科, 特任助教(常勤) (70751113)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 音速 / 温度依存性 / 低温 / 圧電体 / 酸化物 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では携帯電話のバンドパスフィルタなどで重要な役割を担う圧電体・機能性酸化物の音速及び弾性率の温度依存性を計測することを目的として研究を行ってきた。各種無線通信デバイスでは定められた設計周波数の電波信号のみを一度音波に変換し、再び電気信号に変換している。この設計周波数の重要なパラメータが圧電体の音速である。そして広い温度範囲にわたり安定した通信を行うためには圧電体基板の音速の温度依存性を正確に計測することと、音速の温度依存性をできる限り小さくすることが必要である。
本研究ではこのような研究背景のもと音速の温度依存性を正確に計測する手法の開発及び圧電体・機能性酸化物の音速の温度依存性の計測を行った。本年度行った研究成果の中からダイヤモンドと酸窒化シリコンに対する結果を紹介する。ダイヤモンドは音速の温度依存性が非常に小さいことで有名である。このダイヤモンドの温度依存性を正確に計測することができれば他の材料の音速の温度依存性の計測結果に対しても信頼性が得られ、音速の温度依存性の小ささを校正値に利用することで新たな計測法の開発にもつながる。本研究では0～600Kの範囲でダイヤモンドの弾性率の温度依存性の計測に成功し、600Kの温度変化で約0.5％しか弾性率が変化しないことを高精度な実験によって解明した。
酸窒化シリコンとは石英ガラス(SiO2)と窒化シリコン(Si3N4)の中間の酸素窒素分率を有する化合物である。通常の材料の音速は負の温度依存性を有するのに対して石英ガラスは正の温度依存性を有する珍しい材料である。そしてその中間の組成を有する酸窒化シリコンの音速がどのような温度依存性を示すのかは学術的にも工学的にも極めて関心が高い。本研究では組成の異なる酸窒化シリコンを複数作成し、室温における音速が酸素・窒素分率によって石英ガラスと窒化シリコンの中間の値を取ることを実験的に見出した。
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Research Products
(4 results)
