2021 Fiscal Year Annual Research Report
他元素添加AlN膜/層構造基板による縦型漏洩SAWの高性能化と高周波フィルタ応用
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19K15024
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| Research Institution | University of Yamanashi |
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Principal Investigator |
鈴木 雅視 山梨大学, 大学院総合研究部, 助教 (60763852)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | AlN薄膜 / 多層構造基板 / SAWデバイス / 分極制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，「他元素添加AlN層/高音速層/基板」からなる多層構造基板上を伝搬する漏洩弾性表面波(LSAW)，縦型漏洩弾性表面波(LLSAW)，レイリーSAW(RSAW)高次モードに対して「高SAW位相速度， 高結合係数，低SAW伝搬減衰，高い温度安定性」を両立する最適構造の探索とSAWデバイス応用を行った。
【RSAW高次モードでの最適構造の探索】2020年度にRSAW高次モードにおいて「分極反転ScAlN層/高音速層（AlN，BN）/基板」にて高位相速度と高結合係数が実現できることを見出した。今年度は分極反転構造のさらなる最適化，分極反転構造を模擬する層構造の探索を行った。構造最適化においては，分極反転層数を（高次モード次数＋１）層とし，分極反転境界をSAW粒子変位が最も大きくなる膜厚深さに設定することで，位相速度をある程度保ったまま，結合係数がさらに増大することを実証した。また，分極反転構造を模擬する構造の探索では，RSAW高次モード伝搬におけるSAW粒子変位が最も大きくなる膜厚深さに「浮き電極層（SAW電界変位を０にする）」を挿入することで分極反転構造を用いずともRSW高次モードの結合係数が増大することを新たに発見した。
【AlN系膜の分極方向制御の開発】2020年度に引き続きSi,GeドープによるAlN系薄膜の分極制御，分極反転構造AlN系膜の形成および圧電特性評価を行った。Geを数%添加することで純AlN膜の極性が制御できることを確認，また，分極反転AlN多層膜（8層まで）の形成，その多層膜を用いた3.5GHz動作薄膜共振子の形成に成功した。一方で，ScAlN薄膜では，Si,Geドープによる分極制御は達成できなかった。但し，ScとSi,Ge濃度比最適化により分極制御できる可能性は残されており，引き続き他元素ドープによるScAlN薄膜の分極制御を検討する予定である。
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