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

2018 年度 研究成果報告書

• 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
• キーワード: AlN薄膜 / 配向制御 / 弾性表面波 / SAW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。

自由記述の分野

圧電薄膜，弾性表面波デバイス

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。