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巨大圧電性希土類AlN膜の配向制御と次世代高周波弾性表面波フィルタへの応用

研究課題

研究課題/領域番号 17H06721
研究種目

研究活動スタート支援

配分区分補助金
研究分野 電子・電気材料工学
研究機関山梨大学

研究代表者

鈴木 雅視  山梨大学, 大学院総合研究部, 特任助教 (60763852)

研究協力者 垣尾 省司  
研究期間 (年度) 2017-08-25 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2018年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2017年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワードAlN薄膜 / 配向制御 / 弾性表面波 / SAWフィルタ / ScAlN圧電膜 / SAW周波数フィルタ / イオンビーム配向制御 / 弾性表面波デバイス / ScAlN薄膜 / イオンビーム / 周波数フィルタ
研究成果の概要

本研究では次世代移動体通信用周波数フィルタ応用に向け,希土類ScAlN膜の配向性制御とScAlN膜/LiNbO3圧電基板からなる縦型漏洩弾性表面波(LLSAW)デバイスの開発を行った。成膜条件,イオン照射条件を制御することでScAlN膜の結晶方位は制御可能であり,かつAlN膜を超える横波電気機械結合係数k152が得られることを示した。ScAlN膜/LiNbO3基板上LLSAW理論解析では,c軸配向ScAlN膜装荷によりLLSAW伝搬減衰の低減が可能となることを示し,実験においてもこの低減は観測した。c軸平行ScAlN膜装荷では結合係数が増幅し,LiNbO3単体の約1.6倍となることを確認した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

SAWデバイスは周波数フィルタとして実用化されている.今後さらなる通信の大容量化,高速化に向けて,より高周波帯域な移動通信規格(3GHz以上)が検討されている.本課題では結晶方位を制御したScAlN膜をLiNbO3基板上に装荷した層状構造基板からなるSAWデバイスの開発を行い,高周波動作に要求される”高SAW位相速度,高結合係数,低伝搬減衰“を満たすと示唆する成果を得た。これにより,現状のSAWデバイス構造では困難な次世代移動体通信規格に対応可能な層状構造基板SAWデバイスの設計・開発指針を示すことができたと考えている。

報告書

(3件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2019 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 3件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Analysis of longitudinal leaky surface acoustic wave propagation characteristics on piezoelectric ScAlN layer/ sapphire or quartz substrate2019

    • 著者名/発表者名
      Masashi Suzuki, Naoya Sawada, and Shoji Kakio
    • 雑誌名

      Japanese journal of physics

      巻: 印刷中

    • NAID

      210000156503

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Theoretical Analysis and Design of Longitudinal Leaky SAW Device Consisting of ScA1N Film / Piezoelectric Single Crystal Substrate2018

    • 著者名/発表者名
      Suzuki Masashi、Kakio Shoji
    • 雑誌名

      2018 IEEE Ultrasonics symposium proceedings

      巻: - ページ: 1-9

    • DOI

      10.1109/ultsym.2018.8579800

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Propagation characteristics of longitudinal-type leaky surface acoustic wave on layered structure consisting of Sc x Al1-x N film/LiNbO3 substrate2018

    • 著者名/発表者名
      Suzuki Masashi、Gomi Masashi、Kakio Shoji
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 57 号: 7S1 ページ: 07LD06-07LD06

    • DOI

      10.7567/jjap.57.07ld06

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] ScAlN薄膜/水晶基板上縦型リーキーSAWの伝搬減衰に速い横波,遅い横波成分が及ぼす影響の理論的検討2019

    • 著者名/発表者名
      鈴木雅視、垣尾省司
    • 学会等名
      第66回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Theoretical analysis and design of longitudinal leaky SAW device consisting of ScAlN film / piezoelectric single crystal2018

    • 著者名/発表者名
      Suzuki Masashi、Kakio Shoji
    • 学会等名
      2018 IEEE Ultrasonics symposium
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Theoretical analysis of longitudinal wave leaky SAW propagation characteristics on ScAlN film/Quartz or Sapphire substrate2018

    • 著者名/発表者名
      Masashi Suzuki, Naoya Sawada, and Shoji Kakio
    • 学会等名
      The 39th Symposium on Ultrasonic Electronics
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] RFマグネトロンスパッタ法で形成したCr添加AlN膜の圧電特性2018

    • 著者名/発表者名
      鈴木雅視、早川竜盛、垣尾省司
    • 学会等名
      電子回路研究会 ・テーマ「圧電材料・デバイスと応用」
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] ScAlN薄膜/水晶基板上を伝搬する縦型リーキーSAWに水晶カット角とSAW伝搬方向が及ぼす影響2018

    • 著者名/発表者名
      鈴木雅視、垣尾省司
    • 学会等名
      2018年第79回応用物理学会秋季講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] スパッタ成膜法によるc軸配向CrAlN薄膜の形成と電気機械結合係数kt2評価2018

    • 著者名/発表者名
      鈴木雅視、早川竜盛、垣尾省司
    • 学会等名
      2018年第79回応用物理学会秋季講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] ScAlN薄膜/水晶基板またはサファイア基板構造における縦型リーキーSAW伝搬特性の理論解析2018

    • 著者名/発表者名
      澤田,鈴木,垣尾
    • 学会等名
      第65回応用物理学会 春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Theoretical Analysis of Longitudinal-type Leaky Surface Acoustic Wave on LiNbO3 with Oriented ScAlN Film2017

    • 著者名/発表者名
      M. Suzuki and S. Kakio
    • 学会等名
      The 38th symposium on Ultrasonic Electronics (USE2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ScAlN薄膜/LiNbO3板構造における縦型リーキSAW伝搬特性の理論解析2017

    • 著者名/発表者名
      鈴木,垣尾
    • 学会等名
      第78回応用物理学会 秋季講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] 山梨大学研究者総覧

    • URL

      http://nerdb-re.yamanashi.ac.jp/Profiles/338/0033743/profile.html

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書

URL: 

公開日: 2017-08-25   更新日: 2020-03-30  

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