高音速薄膜装荷による縦波型リーキー弾性表面波の低損失化と高周波フィルタへの応用

• 研究課題/領域番号: 26420269
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 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: 垣尾 省司 山梨大学, 総合研究部, 教授 (70242617)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2016年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2015年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2014年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
• キーワード: 弾性表面波 / LiNbO3 / ScAlN薄膜 / 低損失フィルタ / 異種材料接合 / 縦波型リーキー弾性表面波 / 高結合化 / SAWフィルタ / 低損失化

研究成果の概要

次世代移動体通信システムへの進化，実現に向けて，LiNbO3等の圧電性基板を利用した弾性表面波フィルタの高周波化が強く要請されている．縦波型リーキーSAW(LLSAW)は，通常のSAWと比べて1.5～2倍の位相速度を持つため，弾性表面波フィルタの高周波化に有利であるが非常に大きな伝搬損失を有する．本研究では，LiNbO3基板上に高音速なScAlN薄膜を装荷すると縦波型リーキー弾性表面波のバルク波放射に起因する損失が低減することを実験的に明らかにした．また，１波長以下の厚みをもつ圧電薄板と高音速な支持基板を接合するとLLSAWの結合係数が２～３倍に増加することを理論的，実験的に明らかにした．

研究成果

• [雑誌論文] High-coupling leaky surface acoustic waves on LiNbO3 or LiTaO3 thin plate bonded to high-velocity substrate (2017)
  • 著者名/発表者名: Masashi Gomi, Takuya Kataoka, Junki Hayashi, and Shoji Kakio
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 巻: 56
  • NAID: 210000148048
  • 査読あり
• [雑誌論文] Loss reduction of leaky surface acoustic wave by loading with high-velocity thin film (2016)
  • 著者名/発表者名: Shoji Kakio and Keiko Hosaka
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 巻: 55
  • NAID: 210000146804
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] LiTaO3薄板と水晶基板の接合によるリーキー系SAWの高結合化 (2017)
  • 著者名/発表者名: 垣尾 省司，五味 将史，林 純貴, 須崎 遥, 米内 敏文, 岸田 和人, 水野 潤
  • 学会等名: 第64回応用物理学会春季学術講演会，14p-514-8
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
  • 年月日: 2017-03-14
• [学会発表] 圧電薄板と高音速基板の接合によるリーキー系弾性表面波の高結合化 (2017)
  • 著者名/発表者名: 五味 将史，片岡 拓哉，林 純貴，垣尾 省司
  • 学会等名: 圧電材料・デバイスシンポジウム2017
  • 発表場所: 東北大学（宮城県・仙台市）
  • 年月日: 2017-02-06
• [学会発表] 圧電薄板と高音速基板の接合によるリーキー系SAWの高結合化 (2016)
  • 著者名/発表者名: 垣尾 省司，五味 将史，片岡 拓哉，林 純貴
  • 学会等名: 平成28年度第2回『EMデバイス・システムの新技術調査専門委員会，超精密周波数計測，比較を目指す未来型回路技術調査専門委員会合同委員会』技術報告，EM-1
  • 発表場所: 登別会館（北海道・登別市）
  • 年月日: 2016-12-02
• [学会発表] High-coupling leaky SAWs on LiNbO3 or LiTaO3 thin plate bonded to high-velocity substrate (2016)
  • 著者名/発表者名: Masashi Gomi, Takuya Kataoka, Junki Hayashi, and Shoji Kakio
  • 学会等名: The 37th Symposium on ULTRASONIC ELECTRONICS, 1P3-2
  • 発表場所: Pukyong National University（Korea・Pusan）
  • 年月日: 2016-11-16
  • 国際学会
• [学会発表] LiNbO3・LiTaO3薄板と高音速基板の接合によるリーキー系SAWの高結合化 (2016)
  • 著者名/発表者名: 五味 将史，片岡 拓哉，林 純貴，垣尾 省司
  • 学会等名: 第77回応用物理学会秋季学術講演会，13a-D63-4
  • 発表場所: 朱鷺メッセ（新潟県・新潟市）
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] ScAlN/回転Y-X LiTaO3構造におけるリーキーSAWの理論解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 垣尾 省司，勝谷 信介，保坂 桂子
  • 学会等名: 第77 回応用物理学会秋季学術講演会，13p-P1-1
  • 発表場所: 新潟，朱鷺メッセ（新潟県・新潟市）
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] 高音速薄膜装荷によるリーキー弾性表面波の低損失化 (2016)
  • 著者名/発表者名: 垣尾 省司，勝谷 信介，保坂 桂子
  • 学会等名: 第45回EMシンポジウム
  • 発表場所: 東京理科大学（東京都・新宿区）
  • 年月日: 2016-06-17
• [学会発表] 高音速薄膜装荷によるリーキー弾性表面波の低損失化 (2016)
  • 著者名/発表者名: 垣尾 省司，勝谷 信介，保坂 桂子
  • 学会等名: 日本学術振興会 弾性波技術第150委員会 第144回研究会資料
  • 発表場所: 弘済会館（東京都・千代田区）
  • 年月日: 2016-05-17
• [学会発表] 高音速薄膜装荷によるリーキー弾性表面波の低損失化 ― LiTaO3基板への適用 ― (2016)
  • 著者名/発表者名: 垣尾 省司, 勝谷 信介, 保坂 桂子
  • 学会等名: 第63回応用物理学会春季学術講演会，20p-S322-12
  • 発表場所: 東京工業大学大岡山キャンパス（東京都・目黒区）
  • 年月日: 2016-03-20
• [学会発表] 高音速薄膜装荷によるリーキー弾性表面波の低損失化 (2016)
  • 著者名/発表者名: 垣尾 省司，保坂 桂子
  • 学会等名: 圧電材料・デバイスシンポジウム2016, D-1
  • 発表場所: 東北大学（宮城県・仙台市）
  • 年月日: 2016-02-09
• [学会発表] Loss reduction of longitudinal-type leaky surface acoustic wave by loading with ScAlN thin film (2015)
  • 著者名/発表者名: Masaya Gomi and Shoji Kakio
  • 学会等名: The 36th Symposium on ULTRASONIC ELECTRONICS, 1P3-2
  • 発表場所: つくば国際会議場（茨城県・つくば市）
  • 年月日: 2015-11-05
  • 国際学会
• [学会発表] Loss reduction of leaky surface acoustic wave by loading with high-velocity thin film (2015)
  • 著者名/発表者名: Shoji Kakio and Keiko Hosaka
  • 学会等名: The 36th Symposium on ULTRASONIC ELECTRONICS, 1P3-1
  • 発表場所: つくば国際会議場（茨城県・つくば市）
  • 年月日: 2015-11-05
  • 国際学会
• [学会発表] ScAlN 薄膜装荷による縦型リーキー弾性表面波の低損失化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 五味 将史, 垣尾 省司
  • 学会等名: 平成27年度第2回『EMデバイス・システムの新技術調査専門委員会』技術報告，1-1
  • 発表場所: 山梨大学（山梨県・甲府市）
  • 年月日: 2015-10-30
• [学会発表] 高音速薄膜装荷によるリーキー弾性表面波の低損失化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 垣尾 省司，保坂 桂子
  • 学会等名: 第2回『EMデバイス・システムの新技術調査専門委員会』技術報告，1-3
  • 発表場所: 山梨大学（山梨県・甲府市）
  • 年月日: 2015-10-30
• [学会発表] Loss reduction of leaky surface acoustic wave by loading with high-velocity thin film (2015)
  • 著者名/発表者名: Shoji Kakio and Keiko Hosaka
  • 学会等名: 2015 IEEE International Ultrasonics Symposium, P4A3-5
  • 発表場所: Taipei International Convention Center (Taipei, Taiwan)
  • 年月日: 2015-10-22
  • 国際学会
• [学会発表] 高音速薄膜装荷によるリーキー弾性表面波の低損失化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 垣尾 省司，保坂 桂子
  • 学会等名: 日本音響学会2015年秋季研究発表会，3-4-10
  • 発表場所: 会津大学（福島県・会津若松市）
  • 年月日: 2015-09-18
• [学会発表] ScAlN 薄膜装荷による縦型リーキー弾性表面波の低損失化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 五味 将史, 垣尾 省司
  • 学会等名: 第76回応用物理学会秋季学術講演会，14a-2K-8
  • 発表場所: 名古屋国際会議場（愛知県・名古屋市）
  • 年月日: 2015-09-14
• [学会発表] 高音速薄膜装荷によるリーキー弾性表面波の低損失化 ― 回転YカットLiNbO3におけるカット角依存性 ― (2015)
  • 著者名/発表者名: 垣尾 省司，保坂 桂子
  • 学会等名: 第76回応用物理学会秋季学術講演会，14a-2K-9
  • 発表場所: 名古屋国際会議場（愛知県・名古屋市）
  • 年月日: 2015-09-14
• [学会発表] 高音速薄膜装荷によるリーキー弾性表面波の低損失化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 垣尾 省司，保坂 桂子
  • 学会等名: 第62回応用物理学会春季学術講演会講演予稿集，11p-D12-11，p.02-037
  • 発表場所: 東海大学湘南キャンパス（神奈川県平塚市）
  • 年月日: 2015-03-11
• [備考] 垣尾・鈴木研究室
  • URL: http://www.ccn.yamanashi.ac.jp/~kakio/
• [備考] 山梨大学垣尾研究室ホームページ
  • URL: http://www.ccn.yamanashi.ac.jp/~kakio/
• [産業財産権] 接合基板，弾性表面波素子，弾性表面波デバイスおよび接合基板の製造方法 (2016)
  • 発明者名: 栗本 浩平，岸田 和人，茅野 林造，水野 潤，垣尾 省司
  • 権利者名: 国立大学法人山梨大学，（株）日本製鋼所，学校法人早稲田大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2016-157122
  • 出願年月日: 2016-08-10