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異種材料接合を用いた弾性表面波高調波強勢励振と次世代超高周波フィルタへの応用

研究課題

研究課題/領域番号 20H02181
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分21050:電気電子材料工学関連
研究機関山梨大学

研究代表者

垣尾 省司  山梨大学, 大学院総合研究部, 教授 (70242617)

研究分担者 水野 潤  早稲田大学, ナノ・ライフ創新研究機構, 客員上級研究員(研究院客員教授) (60386737)
鈴木 雅視  山梨大学, 大学院総合研究部, 助教 (60763852)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
18,200千円 (直接経費: 14,000千円、間接経費: 4,200千円)
2022年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2021年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2020年度: 10,660千円 (直接経費: 8,200千円、間接経費: 2,460千円)
キーワードSAWフィルタ / 高周波化 / 異種材料接合 / 高調波 / 弾性表面波 / 高周波フィルタ
研究開始時の研究の概要

次世代通信システムへの進化,実現に向けて,弾性表面波(Surface Acoustic Wave: SAW)を利用した周波数フィルタの高周波化が要請されているが,高周波化に必要なすだれ状電極の微細化が困難である.一方,本研究グループでは,これまでの科研費による研究により,高性能なSAW伝搬特性を有する異種材料接合構造を開発している.そこで本研究では,SAWの高次高調波を異種材料接合構造に適用することにより,従来の電極周期を用いて3倍,あるいは5倍の高周波化と,フィルタ応用に見合うSAW伝搬特性を同時に実現させることを目的としている.

研究成果の概要

第5世代通信システムの普及,次世代通信システムへの進化のために,端末用の弾性表面波(SAW)フィルタの高周波化が急務であるが,高周波化に必要な電極周期の狭小化は限界である.本研究では,LiTaO3(LT)薄板,またはLiNbO3(LN)薄板を水晶基板と異種材料接合させた構造と,0.8程度の電極メタライゼーション比を組み合わせると,単体のLT,またはLNと比較してSAWの3次,5次高調波が強勢に励振され,格段に大きな共振特性が得られることを理論的,実験的に明らかにし,電極周期を狭くすることなく3倍,5倍の周波数で動作可能な超高周波フィルタへの適用可能性を示した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

スマートフォン等の端末用の弾性表面波(SAW)フィルタには,LiTaO3(LT)やLiNbO3(LN)の圧電結晶が用いられてきたが,第5世代通信システム,次世代通信システムの高周波化に必要な電極周期の狭小化は限界である.本研究では,LT薄板,またはLN薄板を水晶基板と異種材料接合させた構造と,0.8程度の電極メタライゼーション比を組み合わせると,単体のLT,またはLNと比較してSAWの3次,5次高調波が強勢に励振され,格段に大きな共振特性が得られることを理論的,実験的に明らかにし,電極周期を狭くすることなく3倍,5倍の周波数で動作可能な超高周波フィルタへの適用可能性を示した.

報告書

(4件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (23件)

すべて 2023 2022 2021 2020 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (17件) (うち国際学会 4件、 招待講演 2件) 備考 (3件)

  • [雑誌論文] High-performance surface acoustic wave devices using composite substrate structures2021

    • 著者名/発表者名
      Kakio Shoji
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 60 号: SD ページ: SD0802-SD0802

    • DOI

      10.35848/1347-4065/abf2d9

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書 2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Enhancement of leaky surface acoustic wave harmonics excitation using bonded dissimilar-material structures2021

    • 著者名/発表者名
      Shiori Asakawa, Masashi Suzuki, Shoji Kakio, Ami Tezuka, and Jun Mizuno
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys.

      巻: 60 号: SD ページ: SDDC07-SDDC07

    • DOI

      10.35848/1347-4065/abeff2

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書 2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Low-Residual-Stress Amorphous Film for LiTaO<sub>3</sub>/Quartz or LiNbO<sub>3</sub>/Quartz Bonding toward 5G Surface Acoustic Wave Devices2020

    • 著者名/発表者名
      Tezuka Ami、Kuwae Hiroyuki、Yamada Kosuke、Shoji Shuichi、Kakio Shoji、Mizuno Jun
    • 雑誌名

      Transactions of The Japan Institute of Electronics Packaging

      巻: 13 号: 0 ページ: E19-009-1-E19-009-7

    • DOI

      10.5104/jiepeng.13.E19-009-1

    • NAID

      130007868189

    • ISSN
      1883-3365, 1884-8028
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] LiNbO3/水晶接合構造のリーキーSAW 高調波の共振特性2023

    • 著者名/発表者名
      森田 響生,鈴木 雅視,垣尾 省司,水野 潤
    • 学会等名
      圧電材料・デバイスシンポジウム2023
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 異種材料接合構造上のリーキーSAW高次高調波の共振特性2023

    • 著者名/発表者名
      森田 響生,鈴木 雅視,垣尾 省司,水野 潤
    • 学会等名
      弾性波素子技術コンソーシアム第10回研究会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] LiTaO3/水晶接合構造上のリーキーSAW三次高調波の共振特性-1GHz帯における評価-2023

    • 著者名/発表者名
      森田 響生,鈴木 雅視,垣尾 省司,水野 潤
    • 学会等名
      第83回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] LiNbO3/水晶接合構造のリーキーSAW五次高調波の共振特性2022

    • 著者名/発表者名
      森田 響生,鈴木 雅視,垣尾 省司,水野 潤
    • 学会等名
      第83回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Resonance Properties of Leaky SAW Harmonics on LiNbO3/Quartz Bonded Structures2022

    • 著者名/発表者名
      Hibiki Morita, Masashi Suzuki, Shoji Kakio, Jun Mizuno
    • 学会等名
      The 43rd Symposium on Ultrasonic Electronics (USE2022)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] LiNbO3/水晶接合構造のリーキーSAW高調波の共振特性2022

    • 著者名/発表者名
      森田 響生,鈴木 雅視,垣尾 省司,水野 潤
    • 学会等名
      第51回EMシンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] LiNbO3/水晶接合構造のリーキーSAW三次高調波の共振特性2022

    • 著者名/発表者名
      森田 響生,鈴木 雅視,垣尾 省司,水野 潤
    • 学会等名
      第69回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] <Session Invited> High-performance SAW devices using bonded dissimilar-material structures2021

    • 著者名/発表者名
      Shoji Kakio
    • 学会等名
      2021 International Conference on Electronics Packaging (ICEP)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] LiTaO3/水晶接合構造におけるリーキーSAW高調波の共振特性2021

    • 著者名/発表者名
      浅川詩織,鈴木雅視,垣尾省司,手塚彩水,水野潤
    • 学会等名
      圧電・材料デバイスシンポジウム2021,F-1
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Resonance properties of leaky SAW harmonics on bonded dissimilar-material structures2020

    • 著者名/発表者名
      Asakawa Shiori、Suzuki Masashi、Kakio Shoji、Tezuka Ami、Mizuno Jun
    • 学会等名
      IEEE International Ultrasonics Symposium 2020, C5P-10-1390
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Enhancement of leaky SAW harmonics excitation using bonded dissimilar material structures2020

    • 著者名/発表者名
      Asakawa Shiori、Suzuki Masashi、Kakio Shoji、Tezuka Ami、Mizuno Jun
    • 学会等名
      The 41st Symposium on Ultrasonics Electronics,2E3-1
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] High-performance surface acoustic wave devices using composite substrate structures2020

    • 著者名/発表者名
      Kakio Shoji
    • 学会等名
      The 41st Symposium on Ultrasonics Electronics,PL1
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] LiTaO3/水晶接合構造を用いたリーキーSAW高調波の強勢励振2020

    • 著者名/発表者名
      浅川詩織, 鈴木雅視,垣尾省司,手塚彩水,水野潤
    • 学会等名
      第81回応用物理学会秋季学術講演会,10p-Z22-9
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] LiTaO3と水晶の接合構造を用いたリーキーSAW共振子の高周波特性2020

    • 著者名/発表者名
      浅川詩織, 鈴木雅視,垣尾省司,手塚彩水,水野潤
    • 学会等名
      2020年電子情報通信学会ソサイエティ大会,A-4-2
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] LiTaO3/水晶接合構造上のリーキーSAW共振特性の周波数依存性2020

    • 著者名/発表者名
      浅川詩織, 鈴木雅視,垣尾省司,手塚彩水,水野潤
    • 学会等名
      電子情報通信学会・日本音響学会2020年度超音波研究会(US),US2020-32
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 異種材料接合構造を用いたリーキーSAW高調波の強勢励振2020

    • 著者名/発表者名
      浅川詩織, 鈴木雅視,垣尾省司,手塚彩水,水野潤
    • 学会等名
      第49回EM シンポジウム,EM49-1-12
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 異種材料接合構造を用いたリーキーSAW高調波の強勢励振2020

    • 著者名/発表者名
      浅川詩織, 鈴木雅視,垣尾省司,手塚彩水,水野潤
    • 学会等名
      弾性波素子技術コンソーシアム第1回研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] 垣尾・鈴木研究室HP

    • URL

      https://www.ccn.yamanashi.ac.jp/~kakio/

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [備考] 垣尾・鈴木研究室

    • URL

      https://www.ccn.yamanashi.ac.jp/~kakio/

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [備考] 垣尾・鈴木研究室

    • URL

      http://www.ccn.yamanashi.ac.jp/~kakio/

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2024-01-30  

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