DE3885923T2 - Oberflächenschallwellenfaltungsvorrichtung mit dielektrischem Film mit hoher nichtlinearer Wirkung. - Google Patents

Oberflächenschallwellenfaltungsvorrichtung mit dielektrischem Film mit hoher nichtlinearer Wirkung.

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DE3885923T2 DE88104125T DE3885923T DE3885923T2 DE 3885923 T2 DE3885923 T2 DE 3885923T2 DE 88104125 T DE88104125 T DE 88104125T DE 3885923 T DE3885923 T DE 3885923T DE 3885923 T2 DE3885923 T2 DE 3885923T2
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Description

    HINTERGRUND DER ERFINDUNG Fachgebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Faltung von Oberflächenschallwellen für die Erzielung eines Faltungsausgangssignals unter Ausnutzung der nichtlinearen gegenseitigen Beeinflussung bzw. Wechselwirkung von mindestens zwei Oberflächenschallwellen.
  • Verwandter Stand der Technik
  • Die Vorrichtung zur Faltung von Oberflächenschallwellen wird in den letzten Jahren als eine immer wichtigere Vorrichtung angesehen, die für die Übertragung diffuser Spektren bzw. für die Datenübertragung mittels diffuser Spektren eine Schlüsselstellung hat. Es werden auch intensive Untersuchungen über verschiedene Anwendungen als Echtzeitsignalverarbeitungsvorrichtung durchgeführt.
  • Fig. 1 ist eine Draufsicht, die ein Beispiel für solch eine herkömmliche Vorrichtung zur Faltung von Oberflächenschallwellen zeigt, und Fig. 2 ist eine schematische Schnittzeichnung entlang einer Linie A-A' In diesen Zeichnungen sind ein Substrat 11, das aus einem piezoelektrischen Material wie z.B. Y-geschnittenem (im rechtshändigen XYZ-Koordinatensystem des Kristalls entlang einer Ebene, die senkrecht zu der Y-Achse verläuft, geschnittenem) Lithiumniobat (mit Z-Ausbreitung) besteht; Interdigitalelektroden 14, 15, die auf dem erwähnten piezoelektrischen Substrat 11 gebildet sind, zur Umwandlung eines elektrischen Signals in ein Oberflächenschallwellensignal; eine Ausgangselektrode 13, die auf dem erwähnten piezoelektrischen Substrat 11 gebildet ist, zur Erzielung eines Faltungsausgangssignals aus zwei Oberflächenschallwellensignalen und Erdelektroden 16, die auf dem piezoelektrischen Substrat 11 gebildet ist, gezeigt. Diese Elektroden bestehen aus einem leitfähigen Material wie z.B. Aluminium und werden im allgemeinen durch ein photolithographisches Verfahren gebildet.
  • Um mit solch einer Vorrichtung zur Faltung von Oberflächenschallwellen ein Faltungsausgangssignal zu erhalten, werden zwei Eingangssignale mit einer Trägerfrequenz ω jeweils in die Interdigitaleingangselektroden 14, 15 eingegeben, um in Oberflächenschallwellensignale umgewandelt zu werden, die sich an der Oberfläche des piezoelektrischen Substrats 11 in einander entgegengesetzten Richtungen ausbreiten, wodurch aus der Ausgangselektrode 13 unter Ausnutzung des physikalischen nichtlinearen Effekts des Substrats ein Faltungssignal mit einer Trägerfrequenz 2ω erhalten wird.
  • Zwei Oberflächenschallwellen:
  • erzeugen auf dem Substrat wegen des nichtlinearen Effekts des erwähnten Substrats eine Oberflächenwelle, die durch ein Produkt:
  • dargestellt wird. Dieses Signal wird innerhalb des Bereichs einer gleichmäßigen Ausgangselektrode integriert und wird daraus als ein Signal:
  • entnommen, worin l die Länge des Bereichs der gegenseitigen Beeinflussung ist. Der Integrationsbereich kann praktisch als ± ∞ angesehen werden, wenn die Länge der gegenseitigen Beeinflussung größer ist als die Wellenlänge des Signals, und die Gleichung (1) kann unter der Annahme, daß τ = t - x/v, wie folgt transformiert werden:
  • so daß das erwähnte Signal die Faltung der zwei Oberflächenschallwellen bildet.
  • Der Mechanismus solch einer Faltung wird beispielsweise in "Application of surface acoustic wave", Shibayama, Television 30, 457 (1976) näher beschrieben.
  • Da die elastische Vorrichtung zur Faltung von Oberflächenschallwellen auf der physikalischen Nichtlinearität des Substrats basiert, muß das erwähnte Substrat eine große elektromechanische Kopplungskonstante k², die die Fähigkeit zur Umwandlung der elektrischen Energie in die elastische Energie angibt, und einen großen Index der Fähigkeit zur Nichtlinearität M = V0/ ,worin V&sub0; die Ausgangsspannung ist und P&sub1; und P&sub2; Leistungen pro Strahlbreiteneinheit sind, haben. Andererseits wurde beispielsweise von A.K. Ganguly und K.L. Davis in "Nonlinearinteractions in degenerate surface acoustic wave elastic convolvers", J. Appl. Phys. 51, 920 (1980), schon berichtet, daß solch ein Index der Fähigkeit zur Nichtlinearität M theoretisch aus der Elastizitätskonstante, der piezoelektrischen Konstante, der Dielektrizitätskonstante usw. des Materials, das das Substrat bildet, ermittelt werden kann. Auf Basis dieser Tatsachen ist bei den herkömmlichen elastischen Vorrichtungen zur Faltung von Oberflächenschallwellen Y-geschnittenes Lithiumniobat (mit Z- Ausbreitung) als am meisten vorzuziehendes Substrat verwendet worden, wie von Cho und Yamanouchi in "Determination of non-linear constants in LiNbO&sub3; single crystal and application to nonlinear elastic wave devices", Research Report of Society for Electric Communication, US86-20, 53 (1986), beschrieben wird.
  • Solch eine Nichtlinearität ist jedoch bei dein Material, das als Substrat verwendbar ist, beschränkt, so daß bei den vorstehend erläuterten herkömmlichen elastischen Vorrichtungen zur Faltung von Oberflächenschallwellen kein ausreichend großer Faltungseffekt (Faltungsausgangssignal für ein konstantes Eingangssignal) erzielt werden konnte.
  • Es ist bekannt, daß zur Verstärkung des Faltungseffekts zwischen der Ausgangselektrode und dem Substrat ein akustisches Dämpfungsglied oder eine halbleitende Schicht angeordnet wird (FR-A 2 481 489) oder mehrere Ausgangselektroden verwendet werden (GB-A 1 540 704).
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elastische Vorrichtung zur Faltung von Oberflächenschallwellen bereitzustellen, die fähig ist, einen ausreichend hohen Faltungswirkungsgrad zu zeigen, und einen einfachen Aufbau hat.
  • Die vorstehend erwähnte Aufgabe kann gemäß der vorliegenden Erfindung, wie sie in Anspruch 1 dargelegt ist, gelöst werden, indem eine herkömmliche elastische Vorrichtungen zur Faltung von Oberflächenschallwellen mindestens in dem Bereich der Ausgangselektrode auf dem erwähnten Substrat mit einem dielektrischen Film versehen wird, der einen nichtlinearen Effekt hat, der größer als der des piezoelektrischen Substrats ist. Somit verstärkt gemäß der vorliegenden Erfindung ein Überzug aus einem dielektrischen Material mit einer hohen Nichtlinearität auf dem Substrat die Wechselwirkung zwischen der Oberflächenschallwelle und dem Medium, wodurch der Faltungswirkungsgrad verbessert wird.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Fig. 1 und 2 sind eine Draufsicht bzw. eine schematische Schnittzeichnung einer herkömmlichen elastischen Vorrichtung zur Faltung von Oberflächenschallwellen;
  • Fig. 3 und 4 sind eine Draufsicht bzw. eine schematische Schnittzeichnung einer Ausführungsform der elastischen Vorrichtung zur Faltung von Oberflächenschallwellen der vorliegenden Erfindung;
  • Fig. 5 und 6 sind schematische Schnittzeichnungen, die andere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigen.
  • NÄHERE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Die vorliegende Erfindung wird nun durch Ausführungsformen davon, die in den beigefügten Zeichnungen gezeigt sind, näher erläutert.
  • Fig. 3 ist eine Draufsicht einer ersten Ausführungsform der elastischen Vorrichtung zur Faltung von Oberflächenschallwellen der vorliegenden Erfindung, und Fig. 4 ist eine schematische Schnittzeichnung entlang einer Linie A-A' in Fig. 3, worin ein piezoelektrisches Substrat 1, das aus Y-geschnittenem Lithiumniobat (mit Z-Ausbreitung) besteht; auf dem erwähnten piezoelektrischen Substrat gebildete Interdigitaleingangselektroden 4, 5, die zur Erzeugung von Oberflächenschallwellen entsprechend Eingangssignalen dienen und somit Eingangswandler bilden; ein dielektrischer Film 2, der eine Nichtlinearität hat, die größer als die des erwähnten Substrats ist, und auf dem piezoelektrischen Substrat in einem Bereich gebildet ist, der nicht die erwähnten Interdigitaleingangselektroden 4, 5 hat; eine auf dem erwähnten dielektrischen Film 2 gebildete Ausgangselektrode 3, die zur Erzielung des Faltungsausgangssignals von zwei Oberflächenschallwellensignalen dient und somit einen Ausgangswandler bildet; und Erdelektroden 6, die auf dem dielektrischen Film 2 gebildet sind, gezeigt sind. Diese Elektroden bestehen aus einem leitfähigen Material wie z.B. Aluminium und werden durch ein photolithographisches Verfahren oder mit einer Aufdampfungsmaske strukturiert.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der erwähnte dielektrische Film 2 nur in dem Bereich der Ausgangselektrode 3 gebildet, so daß die Schwingung und die Ausbreitung der Oberflächenschallwelle hauptsächlich in dem piezoelektrischen Substrat 1, das aus Y-geschnittenem Lithiumniobat (mit Z-Ausbreitung) besteht, erfolgen und die Energie der Oberflächenschallwelle im Vergleich zu der Energie bei der herkömmlichen Vorrichtung selbst in dem Fall kaum abnimmt, daß das Material des dielektrischen Films 2 eine kleine elektromechanische Kopplungskonstante k² hat.
  • Der erwähnte dielektrische Film 2 kann vorzugsweise aus MNA (2- Methyl-4-nitranilin) bestehen, das durch die folgende Formel:
  • dargestellt wird und das eine starke Nichtlinearität zweiter Ordnung wie z.B. eine Polarisation, die durch ein elektrisches Feld verursacht wird, zeigt, die auf einer starken Polarisation des konjugierten π-Elektronensystems, das einen NH&sub2;-Rest und einen NO&sub2;-Rest hat, und einer asymmetrischen Struktur, die durch das Vorhandensein des CH&sub3;-Restes verursacht wird, basiert. Beispielsweise berichtete B.F. Levine in "An organic crystal with an exceptionally large optical second harmonic coefficient: 2- methyl-4-nitroaniline", J. Appl. Phys. 50, 2523 (1979), daß MNA einen Koeffizienten der optischen Nichtlinearität (d&sub1;&sub1;) zeigt, der etwa 40mal größer ist als der (d&sub3;&sub1;) von Lithiumniobat.
  • Um bei der vorstehend erläuterten Ausführungsform eine Faltung zu bewirken, werden den Interdigitaleingangselektroden 4 bzw. 5 zwei Signale mit einer Trägerfrequenz ω zugeführt, um Oberflächenschallwellensignale zu erzeugen, die sich an der Oberfläche des piezoelektrischen Substrats 1 in einander entgegengesetzten Richtungen ausbreiten und einander im Bereich der Ausgangselektrode 3 überlappen. Somit wird aus der Ausgangselektrode 3 durch diese Oberflächenschallwellen und durch die nichtlineare Wechselwirkung zwischen dem Substrat 1 und dem dielektrischen Film 2 ein Faltungssignal mit einer Trägerfrequenz 2ω erhalten. Da der dielektrische Film 2 eine Nichtlinearität hat, die größer als die des piezoelektrischen Substrats 1 ist, ist das Faltungsausgangssignal bzw. die Faltungsausgangsleistung, die aus der Ausgangselektrode 3 erhältlich ist, größer als die, die aus der herkömmlichen Faltungsvorrichtung, bei der nur das Substrat ausgenutzt wird, erhältlich ist.
  • Zusätzlich zu dem vorstehend erwähnten MNA können als Material für den dielektrischen Film zweckmäßig andere organische Materialien verwendet werden wie z.B.:
  • ROM (3-Methyl-4-nitropyridin-1-oxid), das durch die folgende Formel dargestellt wird:
  • m-NA (m-Nitranilin), das durch die folgende Formel dargestellt wird:
  • PDA-NTDA (Polydiacetylen-NTDA), das ein Diacetylen-Polymer ist, das aus einem Monomer der folgenden Formel erhalten wird:
  • und PDA-MNADA (Polydiacetylen-MNADA), das aus einem Monomer der folgenden Formel erhalten wird:
  • Ferner kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein dielektrischer Film verwendet werden, der einen Hauptbestandteil enthält, der aus einer Verbindung besteht, in der ein elektronenliefernder Rest und ein elektronenanziehender Rest oder ein elektronenanziehender Rest entweder direkt oder durch ein konjugiertes Elektronensystem verbunden sind (nachstehend allgemein als Verbindung A bezeichnet), wie in 34th Convention of the Society for Applied Physics of Japan, Preprints 30a-m-5, und in 36th Convention of the Society of Polymer Chemistry of Japan, Preprint 2-16-01 (1987), vorgeschlagen wird.
  • In der erwähnten Verbindung A kann der elektronenliefernde Rest ein Amino-, Alkyl-, Alkoxy-, Alkylamino-, Hydroxyalkylamino-, Dialkylamino-, Hydroxyalkylalkylamino- Dihydroxyalkylamino-, Mercapto-, Hydroxyl- oder Protonrest sein; und der elektronenanziehende Rest kann ein Nitro-, Cyan-, Trifluormethyl-, Carbonyl-, Sulfonyl-, Carboxyl-, Carboxyester- oder Halogenrest sein.
  • Beispiele für die Verbindung A schließen monosubstituierte Benzole, monosubstituierte Bipyridine, disubstituierte Bipyridine, trisubstituierte Bipyridine, tetrasubstituierte Bipyridine, trisubstituierte Benzole, tetrasubstituierte Benzole, pentasubstituierte Benzole, hexasubstituierte Benzole, monosubstituierte Biphenyle, disubstituierte Biphenyle, trisubstituierte Biphenyle, tetrasubstituierte Biphenyle, monosubstituierte Naphthaline, disubstituierte Naphthaline, trisubstituierte Naphthaline, tetrasubstituierte Naphthaline, monosubstituierte Pyridine, disubstituierte Pyridine, trisubstituierte Pyridine, tetrasubstituierte Pyridine, monosubstituierte Pyrazine, disubstituierte Pyrazine, trisubstituierte Pyrazine, tetrasubstituierte Pyrazine, monosubstituierte Pyrimidine, disubstituierte Pyrimidine, trisubstituierte Pyrimidine, tetrasubstituierte Pyrimidine, monosubstituierte Azulene, disubstituierte Azulene, trisubstituierte Azulene, tetrasubstituierte Azulene, monosubstituierte Pyrrole, disubstituierte Pyrrole, trisubstituierte Pyrrole, tetrasubstituierte Pyrrole, monosubstituierte Thiophene, disubstituierte Thiophene, trisubstituierte Thiophene, tetrasubstituierte Thiophene, monosubstituierte Furane, disubstituierte Furane, trisubstituierte Furane, tetrasubstituierte Furane, monosubstituierte Pyryliumsalze, disubstituierte Pyryliumsalze, trisubstituierte Pyryliumsalze, tetrasubstituierte Pyryliumsalze, monosubstituierte Chinoline, disubstituierte Chinoline, trisubstituierte Chinoline, tetrasubstituierte Chinoline, monosubstituierte Pyridazine, disubstituierte Pyridazine, trisubstituierte Pyridazine, tetrasubstituierte Pyridazine, monosubstituierte Triazine, disubstituierte Triazine, trisubstituierte Triazine, tetrasubstituierte Triazine, monosubstituierte Anthracene, disubstituierte Anthracene, trisubstituierte Anthracene, tetrasubstituierte Anthracene (alle von diesen sind Derivate) usw. ein.
  • Speziellere Beispiele schließen 3-Nitro-4-hydroxy-3-natriumcarboxyazobenzol; 4-Chlorphenylchinazolin; Harnstoff; Aminoacetonitril; Aminoacetophenon, Aminoacridin; Aminoadipinsäure; Aminoanthracen; Aminobiphenyl; 2-Amino-5-brombenzoesäure; 1- Amino-4-brom-2-methylanthrachinon; 1-Amino-4-bromnaphthalin; 2- Amino-5-brompyridin; Aminobuttersäure; Aminochlorbenzolsulfonsäure; 2-Amino-4-chlorbenzoesäure; 2-Amino-5-chlorbenzoesäure; 3-Amino-4-chlorbenzoesäure; 4-Amino-2-chlorbenzoesäure; 5-Amino-2-chlorbenzoesäure; 2-Amino-5-chlorbenzonitril; 2-Amino-5- chlorbenzophenon; Aminochlorbenzotrifluorid; 3-Amino-6-chlormethyl-2-pyrazincarbonitril-4-oxid; 2-Amino-4-chlor-6-methylpyridin; 1-Amino-4-chlornaphthalin; 2-Amino-3-chlor-1,4-naphthochinon; 2-Amino-4-chlor-5-nitrophenol; 2-Amino-4-chlor-5-nitrotoluol; 2-Amino-4-chlor-4-phenol; N-(2-Amino-4-chlorphenyl)-anthranilsäure; 2-Amino-5-chlorpurin; 2-Amino-5-chlorpyridin; 3- Amino-2-chlorpyridin; 5-Amino-2-chlorpyridin; Aminochrysen; 2- Amino-p-kresol; 3-Amino-o-kresol; 4-Amino-o-kresol; 4-Amino-m- kresol; 6-Amino-m-kresol; 3-Aminocrotonitril; 6-Amino-3-cyano- 2,4-dimethylpyridin; 5-Amino-6-cyano-2-pyrazinylacetat; 4-[N- (2-Methyl-3-cyano-5-pyrazinylmethyl)-amino]-benzoesäure; 3,5- Dinitroanilin; 4-(2,4-Dinitroanilino)-phenol; 2,4-Dinitroanisol; 2,4-Dinitrobenzaldehyd; 2,6-Dinitrobenzaldehyd; 3,5-Dinitrobenzamid; 1,2-Dinitrobenzol; 1,3-Dinitrobenzol; 1,4-Dinitrobenzol; 3,4-Dinitrobenzoesäure; 3,5-Dinitrobenzoesäure; 3,5-Dinitrobenzonitril; 2,6-Dinitro-p-kresol; 4,6-Dinitro-o-kresol; 2,4-Dinitrodiphenylamin, Dinitrodurol; 2,4-Dinitro-N-ethylanilin; 2,7-Dinitrofluoren; 2,4-Dinitrofluorbenzol; 1,3-Dinitronaphthalin; 1,5-Dinitronaphthalin; 1,8-Dinitronaphthalin; 2,4- Dinitrophenol; 2,5-Dinitrophenol; 2,4-Dinitrophenylhydrazin; 3,5-Dinitrosalicylsäure; 2,3-Dinitrotoluol; 2,4-Dinitrotoluol; 2,6-Dinitrotoluol; 3,4-Dinitrotoluol; 9-Nitroanthracen; 4-Nitroanthranilsäure; 2-Amino-5-trifluormethyl-1,3,4-thiazol; 7- Amino-4-(trifluormethyl)-cumarin; 9-Cyanoanthracen; 3-Cyano-4,6- dimethyl-2-hydroxypyridin; 5-Cyanoindol; 2-Cyano-6-methoxybenzothiazol; 9-Cyanophenanthren; Cyanurchlorid; 1,2-Diaminoanthrachinon; 3,4-Diaminobenzoesäure; 3,5-Diaminobenzoesäure; 3,4- Diaminobenzophenon; 2,4-Diamino-6-(hydroxymethyl)-pteridin; 2,6-Diamino-4-nitrotoluol; 2,3-Dicyanohydrochinon; 2,4-Dinitroanilin; 2,6-Dinitroanilin; 2-Amino-5-iodbenzoesäure; Aminomethansulfonsäure; Aminomethoxybenzoesäure; 2-Amino-4-methoxybenzothiazol; 2-Amino-6-methoxybenzothiazol; 5-Amino-2-methoxyphenol; 5-Amino-2-methoxypyridin; 2-Amino-3-methylbenzoesäure; 2- Amino-5-methylbenzoesäure; 2-Amino-6-methylbenzoesäure; 3-Amino-4-methylbenzoesäure; 4-Amino-3-methylbenzophenon; 2-Amino-4- methylbenzophenon; 7-Amino-4-methylcumarin; 3-Amino-5-methylisoxazol und 7-Amino-4-methyl-1,8-naphthyridin-2-ol ein.
  • Die Konstante der Mikro-Nichtlinearität zweiter Ordnung, die im allgemeinen durch die Molekülstruktur festgelegt wird, ist durch die folgende Gleichung gegeben, wie von J.F. Ward in "Reviews of Modern Physics", 37.1 (1965), erläutert wird:
  • worin:
  • ω (ng): Energiedifferenz zwischen Grundzustand und angeregtem Zustand
  • : Plancksches Wirkungsquantum
  • ri(gn): Komponente der Dipolmatrix zwischen Grundzustand und angeregtem Zustand
  • e: Elektronenladung
  • Δri(n) = ri(mm) -> ri(gg)
  • Folglich ist bei dem Material, das Nichtlinearität zeigt, das Vorhandensein eines großen Dipolmoments wirksam.
  • In Anbetracht der bisherigen Ausführungen wird eine Verbindung A mit einem elektronenliefernden Rest, der aus einem Amino-, Alkyl-, Alkoxy-, Alkylamino-, Hydroxyalkylamino-, Dialkylamino-, Hydroxyalkylalkylamino-, Dihydroxyalkylamino-, Mercapto-, Hydroxyl- und Protonrest ausgewählt ist, und einem elektronenanziehenden Rest, der aus einem Nitro-, Cyan-, Halogen-, Trifluormethyl-, Carbonyl-, Sulfonyl-, Carboxyl- und Carboxyesterrest ausgewählt ist, wegen eines großen intramolekularen Dipolmoments bevorzugt, das durch die Wechselwirkung des erwähnten elektronenliefernden Restes und des erwähnten elektronenanziehenden Restes verursacht wird. Die meisten dieser Verbindungen haben jedoch in der Kristallstruktur ein Symmetriezentrum, so daß die Nichtlinearität zweiter Ordnung nicht erzielt werden kann.
  • Andererseits wird die erwähnte Verbindung A gemäß der vorliegenden Erfindung bei der Bildung des dielektrischen Films mit einem Polymer kombiniert, wobei die Verbindung A und das Polymer ineinander löslich sind, und eine Orientierungsbehandlung in einer Richtung wird angewandt, um solch ein Symmetriezentrum zu beseitigen und den nichtlinearen Effekt zu maximieren, wodurch ein ausgezeichneter nichtlinearer Effekt erzielt werden kann.
  • Das erwähnte Polymer ist dafür geeignet, daß die Verbindung A, die ein großes Dipolmoment hat, und das Polymer ineinander löslich sind, und daß das Symmetriezentrum durch Wechselwirkung beseitigt wird, und es besteht zum Beispiel aus Polyoxyalkylen, das vorzugsweise die folgende Struktur hat:
  • -(-R-O-)n- (2)
  • worin R ein Alkylenrest ist, der 1 bis 6 Kohlenstoffatome enthält, und n eine ganze Zahl von 100 bis 200.000 ist.
  • Ein Alkylenrest, der 1 bis 6 Kohlenstoffatome enthält, wird als Rest R bevorzugt, weil eine Zahl der Kohlenstoffatome, die gleich oder größer als 7 ist, die gegenseitige Löslichkeit des Polymers und der Verbindung A vermindert, so daß ein Film mit zufriedenstellenden physikalischen Eigenschaften nicht erhalten werden kann.
  • Unter solchen Polyoxyalkylenen werden die, bei denen R 2 bis 4 Kohlenstoffatome enthält, besonders bevorzugt. Solch eine gegenseitige Löslichkeit ist vermutlich der Tatsache zuzuschreiben, daß das erwähnte Polyoxyalkylen im kristallinen Zustand eine spiralförmige Struktur hat.
  • Der Orientierungsprozeß, der auf den dielektrischen Film, der die zwei vorstehend erwähnten Bestandteile enthält, anwendbar ist, schließt das Anlegen eines elektrischen Feldes oder eines Magnetfeldes und einen Streckvorgang ein.
  • Eine besonders wirksame Orientierung mit einem elektrischen Feld besteht darin, daß der dielektrische Film auf eine Temperatur erhitzt wird, die mindestens so hoch wie der Schmelzpunkt des erwähnten Films ist, im geschmolzenen Zustand ein elektrisches Feld in einer Richtung angelegt wird, die dieselbe wie die Richtung des elektrischen Feldes der Oberflächenschallwelle ist, und der Film abgekühlt wird, während solch ein elektrisches Feld angelegt wird. Das Anlegen des elektrischen Feldes kann zum Beispiel erzielt werden, indem Elektroden, die oberhalb und unterhalb des erwähnten dielektrischen Films angeordnet sind, ein Gleichstrom zugeführt wird, oder indem eine Koronaentladung angewandt wird.
  • Durch solch einen Orientierungsprozeß wird das Dipolmoment der Verbindung A in der Richtung des elektrischen Feldes ausgerichtet, wodurch die größte Konstante der Mikro-Nichtlinearität senkrecht zu der Ebene des dielektrischen Films angeordnet und die wirksamste Ausnutzung des nichtlinearen Effekts ermöglicht wird.
  • Die erwähnte Orientierung kann auch durch ein Verfahren, bei dem der dielektrische Film auf eine Temperatur erhitzt wird, die so hoch wie oder höher als sein Schmelzpunkt ist, und der erwähnte Film während des Anlegens eines Magnetfeldes auf eine Temperatur abgekühlt wird, die unter dem erwähnten Schmelzpunkt liegt, oder durch ein- oder zweiachsiges Strecken erzielt werden.
  • Für die Bildung des dielektrischen Films vor dem Orientierungsprozeß gibt es keine Einschränkung; sie kann jedoch zum Beispiel erzielt werden, indem die Verbindung A gleichmäßig in einer Lösung eines Polymers gelöst wird, wobei die Verbindung A und das Polymer ineinander löslich sind, und die auf diese Weise erhaltene homogene Lösung gegossen und getrocknet wird.
  • Bei diesem Verfahren ermöglicht ein Erhitzen auf 40 bis 120 ºC die Erzielung eines zufriedenstellenden dielektrischen Films, ohne daß sich die Verbindung A und das Polymer trennen. Der dielektrische Film kann im Gegensatz zu einem massiven Material leicht mit einer gewünschten Dicke hergestellt werden.
  • Die vorliegende Erfindung wird im folgenden durch bevorzugte Beispiele näher erläutert.
  • Beispiel 1
  • 1,03 g (23 mmol) eines Polyoxyethylens mit einer Molmasse von 20.000 und 0,44 g (3 mmol) p-Nitranilin wurden in 10 ml Benzol hineingegeben und 5 Stunden lang gelöst. Die erhaltene Lösung wurde durch Schleuderbeschichtung auf einen außerhalb der Interdigitaleingangselektroden liegenden Bereich eines YZ-LiNbO&sub3;- Einkristall-Substrats aufgebracht und bei 60 bis 80 ºC getrocknet, um einen gleichmäßigen dielektrischen Film zu erhalten.
  • Dann wurden die Interdigitaleingangselektroden und die Ausgangselektrode durch Vakuumaufdampfung und ein gewöhnliches photolithographisches Verfahren gebildet. Dann wurde auf die entgegengesetzte Fläche des erwähnten Substrats eine Aluminiumschicht aufgedampft. Die Vorrichtung wurde anschließend auf 80 ºC erhitzt und auf die Raumtemperatur abgekühlt, während zwischen der oberen und der unteren Elektrode ein elektrisches Feld von mindestens 100 V/cm angelegt wurde, um eine elastische Vorrichtung zur Faltung von Oberflächenschallwellen der vorliegenden Erfindung zu erhalten.
  • Beispiel 2
  • 2,12 g (48 mmol) eines Polyoxyethylens mit einer Molmasse von 5.000.000 und 1,57 g (11 mmol) p-Nitranilin wurden zu 100 ml Acetonitril hineingegeben und 5 Stunden lang darin gelöst. Die erhaltene Lösung wurde durch Schleuderbeschichtung auf einen außerhalb der Interdigitalelektroden liegenden Bereich eines yZ-LiNbO&sub3;-Einkristall-Substrats aufgebracht und bei 60 bis 80 ºC getrocknet, um einen gleichmäßigen dielektrischen Film zu erhalten.
  • Dann wurden die Interdigitaleingangselektroden und die Ausgangselektrode durch Aufdampfung unter Anwendung eines gewöhnlichen photolithographischen Verfahrens gebildet. Dann wurde eine Orientierungsprozeß durch eine Koronaentladung mit einer Spannung von 5 bis 6 kV durchgeführt.
  • Fig. 5 und 6 veranschaulichen andere Ausführungsformen der elastischen Vorrichtung zur Faltung von Oberflächenschallwellen der vorliegenden Erfindung, wobei dieselben Bauteile wie in Fig. 4 mit denselben Bezugszahlen bezeichnet sind und nicht näher erläutert werden.
  • Bei einer zweiten Ausführungsform, die in Fig. 5 gezeigt ist, wird der dielektrische Film 2 über dem gesamten Bereich des Substrats 1 gebildet, und darauf werden die Interdigitaleingangselektroden 4, 5, die Ausgangselektrode 3 und nicht dargestellte Erdelektroden gebildet.
  • Bei einer dritten Ausführungsform, die in Fig. 6 gezeigt ist, wird der dielektrische Film 2 gleichmäßig über dem gesamten Bereich des Substrats 1, das schon die Interdigitaleingangselektroden 4, 5 hat, gebildet, und anschließend werden darauf die Ausgangselektrode 3 und die nicht dargestellten Erdelektroden gebildet.
  • Auch die vorstehend erläuterte zweite und dritte Ausführungsform können dieselben Wirkungen liefern wie die vorstehend beschriebene erste Ausführungsform. Außerdem können die Geschwindigkeit der Oberflächenschallwelle und die elektromechanische Kopplungskonstante k² bei der erwähnten zweiten und dritten Ausführungsform durch die Bildung des dielektrischen Films variiert werden, so daß entsprechend den Konstanten der Materialien, die das Substrat und den dielektrischen Film bilden, eine optimale Struktur ausgewählt werden kann.
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehenden Ausführungsformen eingeschränkt, sondern ist verschiedenen Abänderungen zugänglich. Das in den vorstehenden Ausführungsformen verwendete Y-geschnittene Lithiumniobat (mit Z-Ausbreitung) kann durch ein Substrat mit anderem Schnitt oder anderer Ausbreitungsrichtung oder durch ein anderes piezoelektrisches Substrat für die Oberflächenschallwellen-Vorrichtung ersetzt werden.
  • Ferner besteht die Interdigitaleingangselektrode 4 oder 5 bei den vorstehenden Ausführungsformen aus einer gewöhnlichen Einzelelektrode, jedoch kann sie auch aus einer Doppelelektrode bestehen, um den Einfluß der Zwischenelektroden-Reflexion der Oberflächenschallwelle zu vermindern. Außerdem ist die vorliegende Erfindung auf eine Vorrichtung anwendbar, bei der die Strahlbreite der Oberflächenschallwelle mittels eines Hornwellenleiters oder eines Kompressers unter Anwendung eines Mehrstreifen-Kopplers vermindert wird.
  • Ferner kann eine Zweispurstruktur gewählt werden, um die Selbstfaltung zu unterdrücken. Außerdem ist die vorliegende Erfindung auf eine Struktur anwendbar, bei der die Faltungselektrode unterteilt ist.

Claims (8)

1. Elastische Vorrichtung zur Faltung von Oberflächenschallwellen mit
einem piezoelektrischen Substrat (1);
mindestens zwei Eingangswandlern (4, 5), die auf dem erwähnten Substrat gebildet sind, um jeweils Oberflächenschallwellen zu erzeugen, die Eingangssignalen entsprechen; und
einem Ausgangswandler (3), der dazu dient, aus einer Oberflächenschallwelle, die durch Interferenz der auf diese Weise durch die erwähnten Eingangswandler erzeugten Oberflächenschallwellen auf der Grundlage eines nichtlinearen Effekts zweiter Ordnung erzeugt wird, ein Faltungssignal der erwähnten Eingangssignale zu erhalten, gekennzeichnet durch
einen dielektrischen Film (2), der einen nichtlinearen Effekt zweiter Ordnung hat, der größer als der des erwähnten Substrats ist, und auf dem erwähnten Substrat mindestens in dem Bereich gebildet ist, wo der erwähnte Ausgangswandler gebildet ist.
2. Elastische Vorrichtung zur Faltung von Oberflächenschallwellen nach Anspruch 1, bei der der erwähnte dielektrische Film (2) aus einem Material besteht, das aus 2-Methyl-4-nitranilin, 3- Methylnitropyridin-1-oxid, m-Nitranilin und Diacetylen-Polymer ausgewählt ist.
3. Elastische Vorrichtung zur Faltung von Oberflächenschallwellen nach Anspruch 1, bei der der erwähnte dielektrische Film (2) im wesentlichen aus einer Verbindung, in der ein elektronenliefernder Rest und ein elektronenanziehender Rest oder ein elektronenliefernder Rest entweder direkt oder durch ein konjugiertes Elektronensystem verbunden sind, und einem Polymer besteht, wobei die erwähnte Verbindung und das erwähnte Polymer ineinander löslich sind, und der erwähnte Film einer Orientierungsbehandlung unterzogen wird.
14. Elastische Vorrichtung zur Faltung von Oberflächenschallwellen nach Anspruch 3, bei der der erwähnte elektronenliefernde Rest ein Amino-, Alkyl-, Alkoxy-, Alkylamino-, Hydroxyalkylamino-, Dialkylamino-, Hydroxyalkylalkylamino-, Dihydroxyalkylamino- oder Mercaptorest ist.
5. Elastische Vorrichtung zur Faltung von Oberflächenschallwellen nach Anspruch 3, bei der der erwähnte elektronenanziehende Rest ein Nitro-, Cyan-, Halogen-, Trifluormethyl- oder Carbonylrest ist.
6. Elastische Vorrichtung zur Faltung von Oberflächenschallwellen nach Anspruch 3, bei der das erwähnte Polymer Polyoxyalkylen ist.
7. Elastische Vorrichtung zur Faltung von Oberflächenschallwellen nach Anspruch 1, bei der das erwähnte Substrat (1) aus Lithiumniobat besteht.
8. Elastische Vorrichtung zur Faltung von Oberflächenschallwellen nach Anspruch 1, bei der die erwähnten Eingangswandler (4, 5) aus Interdigitalelektroden bestehen.
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