DE69723957T2

DE69723957T2 - Akustische oberflächenwellenanordnung

Info

Publication number: DE69723957T2
Application number: DE69723957T
Authority: DE
Inventors: Kenji Chuo-ku INOUE; Katsuo Chuo-ku SATO
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1996-10-18
Filing date: 1997-10-16
Publication date: 2004-06-17
Anticipated expiration: 2017-10-17
Also published as: DE69723957D1; EP0869609A1; JP3233413B2; EP0869609B8; WO1998018204A1; EP0869609A4; EP0869609B1; US6121713A

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfind ung betrifft eine akustische Oberflächenwellenanordnung, umfassend eine Interdigitalelektrode auf einem Einkristallträger.
STAND DER TECHNIK
In den letzten Jahren sind Teilnehmerendgeräte zur mobilen Kommunikation einschließlich Mobilfunktelefone schnell populär geworden. Diese Teilnehmerendgeräte werden zum Zweck der Tragbarkeit insbesondere mit reduzierter Größe und reduziertem Gewicht gewünscht. Um Größen- und Gewichtsreduktionen der Teilnehmerendgeräte zu erzielen, sollten auch die dabei verwendeten elektronischen Bauteile wesentlich in Größe und Gewicht reduziert werden. Aus diesem Grund werden oft akustische Oberflächenwellenanordnungen, welche für Größen- und Gewichtsreduktionen günstig sind, d. h. akustische Oberflächenwellenfilter für die Hoch- und Zwischenfrequenzbauteile der Teilnehmerendgeräte verwendet. Eine akustische Oberflächenwellenanordnung weist auf der Oberfläche eines piezoelektrischen Trägers eine Interdigitalelektrode zum Erregen, Empfangen, Reflektieren und Ausbreiten von akustischen Oberflächenwellen auf.
Unter den wichtigen Merkmalen eines piezoelektrischen Trägers, welcher für akustische Oberflächenwellenanordnungen verwendet wird, gibt es die Oberflächenwellengeschwindigkeit der akustischen Oberflächenwellen (SAW-Geschwindigkeit), der Temperaturkoeffizient einer Mittenfrequenz im Fall von Filtern und einer Resonanzfrequenz im Fall von Resonatoren (der Temperaturkoeffizient der Frequenz: TCF) und ein elektro mechanischer Kopplungsfaktor (k²). In Tabelle 1 werden die Merkmale verschiedener, bis jetzt bekannter piezoelektrischer Träger für akustische Oberflächenwellenanordnungen dargelegt. Hiernach werden diese piezoelektrischen Träger durch die Symbole bezeichnet, welche in der Tabelle 1 verwendet werden. In dieser Hinsicht ist anzumerken, dass der TCV (der Temperaturkoeffizient der SAW-Geschwindigkeit) eine Größe ist, welche die Temperaturabhängigkeit der Geschwindigkeit der akustischen Oberflächenwellen (die SAW-Geschwindigkeit) repräsentiert; d. h. er weist einen Wert auf, welcher gleich dem zuvor genannten TCF ist, welcher die Temperaturabhängigkeit der Mitten- oder Resonanzfrequenz repräsentiert. Ein großer TCV-Wert deutet an, dass die Mittenfrequenz eines akustischen Oberflächenwellenfilters sich deutlich mit der Temperatur verändert.
Wie aus Tabelle 1 ersichtlich ist, weisen 64LN und 36LT eine SAW-Geschwindigkeit von 4.000 m/s oder höher auf und sind damit zur Konstruktion von Filtern für Hochfrequenzbauteile von Teilnehmerendgeräten geeignet. Unter Bezugnahme des Grundes dafür werden verschiedene Systeme praktisch für die mobile Kommunikation eingesetzt, welche durch Mobilfunktelefone überall auf der Welt repräsentiert werden, und alle bei Frequenzen in der Größenordnung von 1 GHz verwendet werden. Dementsprechend weisen die Filter, welche als Hochfrequenzbauteile für Teilnehmerendgeräte verwendet werden, eine Mittenfrequenz von ungefähr 1 GHz auf. Akustische Oberflächenwellenfilter weisen eine Mittenfrequenz auf, welche im wesentlichen proportional zu den SAW-Geschwindigkeiten der verwendeten piezoelektrischen Träger ist, jedoch fast umgekehrt proportional zu den Breiten der auf den Trägern ausgebildeten Elektrodenfingern ist. Um derartigen Filtern zu ermöglichen, bei hohen Frequenzen zu arbeiten, wird deshalb vorzugsweise auf Träger zurückgegriffen, welche hohe SAW-Geschwindigkeiten aufweisen, beispielsweise 64LN und 36LT. Es sind auch breite Durchlassbandbreiten von 20 MHz oder mehr für Filter erforderlich, welche in Hochfrequenzbauteilen verwendet werden. Zum Erzielen derartig breiter Durchlassbänder ist es jedoch im wesentlichen erforderlich, dass piezoelektrische Träger einen großen elektromechanischen Kopplungsfaktor k² aufweisen. Aus diesen Gründen werden 64LN und 36LT häufig verwendet.
Andererseits wird für mobile Teilnehmerendgeräte ein Frequenzband von 70 bis 300 MHz als eine Zwischenfrequenz verwendet. Wenn ein Filter, welcher dieses Frequenzband als eine Mittenfrequenz verwendet, unter Verwendung einer akustischen Oberflächenwellenanordnung konstruiert wird, bewirkt die Verwendung des zuvor genannten 64LN oder 36LT als ein piezoelektrischer Träger, dass die Breite eines Elektrodenfingers, welcher auf dem Träger ausgebildet wird, viel größer sein muss, als derjenige des zuvor genannten Filters, welcher für ein Hochfrequenzbauteil verwendet wird.
Dies wird jetzt mit Bezugnahme auf grob berechnete spezifische Werte erklärt. Es stehe d hier für die Breite eines Elektrodenfingers eines akustischen Oberflächenwellen-Energieumwandlers, welcher einen akustischen Oberflächenwellenfilter ausbildet, f₀ bedeutet die Mittenfrequenz des akustischen Oberflächenwellenfilters, und V bezeichnet die SAW-Geschwindigkeit des verwendeten piezoelektrischen Trägers. Für diese Werte gilt dann grob die Gleichung (1): f0 = V/(4d) (1)
Wenn ein akustischer Oberflächenwellenfilter, welcher eine Mittenfrequenz von 1 GHz aufweist, unter der Annahme konstruiert wird, dass die SAW-Geschwindigkeit 4.000 m/s beträgt, dann wird die Breite seines Elektrodenfingers aus Gleichung (1) berechnet zu: d = 4.000 (m/s)/[(4 × 1.000 (MHz)] = 1 μm
Wenn andererseits ein Zwischenfrequenzfilter, welcher eine Mittenfrequenz von 100 MHz aufweist, unter Verwendung dieses piezoelektrischen Trägers konstruiert wird, welcher eine SAW-Geschwindigkeit von 4.000 m/s aufweist, wird die dafür erforderliche Breite des Elektrodenfingers gegeben durch: d = 4.000 (m/s)/[(4 × 100 (MHz) ] = 10 μm
Folglich ist die erforderliche Breite des Elektrodenfingers 10 Mal größer als die für das Hochfrequenzfilterbauteil. Eine große Breite des Elektrodenfingers deutet an, dass eine akustische Oberflächenwellenanordnung selbst groß wird. Um einen akustischen Oberflächenwellen-Zwischenfrequenzfilter klein zu machen, ist es deshalb nötig, einen piezoelektrischen Träger zu verwenden, welcher eine geringe SAW-Geschwindigkeit V aufweist, wie aus der vorstehenden Gleichung (1) erkennbar ist.
Unter den piezoelektrischen Trägern, welche bekanntermaßen eine sehr begrenzte SAW-Geschwindigkeit aufweisen, gibt es beispielsweise BGO, welches schon in der oben stehenden Tabelle 1 bezeichnet ist. Ein piezoelektrischer BGO-Träger weist eine SAW-Geschwindigkeit von 1.681 m/s auf. Der piezoelektrische BGO-Träger ist jedoch zur Konstruktion eines Zwischenfrequenzfilters zum Herausziehen eines Kanalsignals allein ungeeignet, weil sein Temperaturkoeffizient der SAW-Geschwindigkeit oder sein TCV mit –122 ppm/°C groß ist. Der Grund ist, dass TCV die Größe ist, welche, wie schon bemerkt, für die Temperaturabhängigkeit der SAW-Geschwindigkeit kennzeichnend ist, und dass ein großer TCV-Wert andeutet, dass die Mittenfrequenz des akustischen Oberflächenwellenfilter sich stark mit der Temperatur verändert, wie wiederum aus der oben stehenden Gleichung (1) ersichtlich ist. Folglich ist ein großer TCV für einen Zwischenfrequenzfilter ungeeignet, weil möglicherweise unerwünschte Signale aus anderen Kanälen, welche dem gewünschten Kanal benachbart sind, herausgezogen werden.
Unter den piezoelektrischen Trägern, welche bekanntermaßen eine relativ geringe SAW-Geschwindigkeit aufweisen, gibt es beispielsweise ST-Quarzkristall, welches schon in der oben stehenden Tabelle 1 bezeichnet ist. Der ST-Quarzkristall ist zur Konstruktion eines Zwischenfrequenzfilters geeignet, weil sein Temperaturkoeffizient der SAW-Geschwindigkeit oder sein TCV (mit einem primären Temperaturkoeffizienten a von Null) fast Null ist. Aus diesem Grund werden die meisten bisher für Teilnehmerendgeräte zur mobilen Kommunikation verwendeten akustischen Oberflächenwellen-Zwischenfrequenzfilter aus piezoelektrischen ST-Quarzkristallträgern konstruiert.
Die SAW-Geschwindigkeit des ST-Quarzkristallträgers beträgt jedoch 3.158 m/s oder befindet sich nicht auf einem ausreichend verminderten Pegel und stellt so einige Einschränkungen bei den Größenreduzierungen dar.
Zusätzlich beträgt der elektromechanische Kopplungsfaktor k² des ST-Quarzkristalls 0,14% und ist somit relativ klein. Ein kleiner k² deutet an, dass nur ein Filter erzielt werden kann, welcher ein schmales Durchlassband aufweist. Diese sind bisher hauptsächlich für die mobile Kommunikation angepasst, d. h. für Mobilfunktelefone, welche analoge Systeme mit einer sehr schmalen Kanalbandbreite von beispielsweise 12,5 kHz gemäß dem japanischen NTT-Standard, von 30 kHz gemäß dem US AMPS-Standard und von 25 kHz gemäß dem europäischen TACS-Standard sind. Die Tatsache, dass der oben stehende ST-Quarzkristall einen kleinen elektromechanischen Kopplungsfaktor k² aufweist, hat folglich nicht das geringste Problem bereitet. In den letzten Jahren wurden jedoch infolge des effektiven Gebrauchs der Frequenz-Ressourcen, der Kompatibilität mit der digitalen Datenkommunikation usw. digitale mobile Kommunikationssysteme entwickelt, in den praktischen Einsatz gebracht und so schnell weit verbreitet. Die Kanalbreite dieses digitalen Systems ist sehr breit, beispielsweise 200 kHz und 1,7 MHz bei den europäischen GSM-Mobilfunktelefon- bzw. DECT-Schnurlostelefon-Modi. Wenn ST-Quarzkristallträger für akustische Oberflächenwellenfilter verwendet werden, dann ist es schwierig, mit ihrer Verwendung derartige Breitband-Zwischenfrequenzfilter zu konstruieren.
Andererseits ist es bekannt, dass der elektromechanische Kopplungsfaktor einer akustischen Oberflächenwellenanordnung durch Ausbilden eines piezoelektrischen Films gesteigert werden kann, welcher aus Zinkoxid, Tantaloxid, CdS oder dergleichen auf der Oberfläche eines piezoelektrischen Trägers angefertigt ist, welcher aus LiNbO₃ oder dergleichen angefertigt ist, wie es in JP-A 8-204499 typisch dargelegt ist. Ein herkömmlicher piezoelektrischer Träger, wie beispielsweise ein LiNbO₃-Träger, ist jedoch nicht wünschenswert, weil sein Temperaturkoeffizient der SAW-Geschwindigkeit, TCV, negativ ist und somit sein gesamter TCV stark zu einer negativen Seite verschoben wird, wenn ein Zinkoxid-Film darauf bereitgestellt wird.
Wie oben erklärt, ist ein Problem mit einer herkömmlichen akustischen Oberflächenwellenanordnung, dass wenn ein piezoelektrischer Träger, wie beispielsweise der oben stehende 64LN, 36LT oder dergleichen verwendet wird, es möglich ist, sein Durchlassband breit anzufertigen, aber die Größe der Anordnung groß wird, weil der Träger eine hohe SAW-Geschwindigkeit aufweist. Ein anderes Problem ist, dass wenn der oben stehende BGO-Träger, welcher eine geringe SAW-Geschwindigkeit aufweist, verwendet wird, um Reduzierungen der Größe der Anordnung zu erzielen, wegen eines zu großen Temperaturkoeffizienten der SAW-Geschwindigkeit oder TCV keine ausreichend gute Selektivität erhalten wird. In beiden Fällen sind keine ausreichend guten Eigenschaften für einen akustischen Oberflächenwellen-Zwischenfrequenzfilter erreichbar.
Der ST-Quarzkristallträger, welcher einen kleinen Temperaturkoeffizienten der SAW-Geschwindigkeit TCV aufweist, bietet wegen der Tatsache, dass seine SAW-Geschwindigkeit nicht ausreichend reduziert ist, einige Einschränkungen bei den Größenreduzierungen und macht es wegen der Tatsache, dass sein elektromechanischer Kopplungsfaktor relativ klein ist, schwer, ein breites Band zu erzielen.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der Erfindung eine akustische Oberflächenwellenanordnung bereitzustellen, welche eine geringe Größe und eine ausreichende Selektivität aufweist. Eine andere Aufgabe der Erfindung ist das Bereitstellen einer akustischen Oberflächenwellenanordnung, welche eine geringe Größe und ein breites Durchlassband aufweist. Eine noch andere Aufgabe der Erfindung ist das Bereitstellen einer akustischen Oberflächenwellenanordnung, welche eine geringe Größe und eine ausreichende Selektivität und ein breites Durchlassband aufweist.
Die oben stehenden Aufgaben werden durch jede der Ausführungsformen erzielt, welche nachfolgend unter 1 bis 4 vorgestellt werden.
Ausführungsform 1
(1) Eine akustische Oberflächenwellenanordnung, umfassend einen Träger, eine Interdigitalelektrode auf einer Oberfläche davon und einen piezoelektrischen Film zum Bedecken der Oberfläche des Trägers und einer Oberfläche der Interdigitalelektrode, wobei:
der Träger ein Langasit-Einkristall ist, welcher zu einer Punktgruppe 32 gehört, und der piezoelektrische Film aus Zinkoxid angefertigt ist und
wobei der piezoelektrische Film eine piezoelektrische Achse aufweist, welche im Wesentlichen senkrecht zur Oberfläche des Trägers orientiert ist und wobei:
wenn ein Schnittwinkel des Trägers, welcher aus dem Langasit-Einkristall ausgeschnitten ist, und eine Ausbreitungsrichtung einer akustischen Oberflächenwelle auf dem Träger in Form von Euler-Winkeln (Φ, Θ, Ψ) ausgedrückt sind, Φ, Θ und Ψ innerhalb des folgenden allgemeinen Bereichs 2 liegen:
Bereich I
–5° ≤ Φ ≤ bis 5° 85° ≤ Θ ≤ 95° –90° ≤ Ψ ≤ 90°,und wobei die Alternativen zu dieser Art der Ausführungsform wie folgt definiert werden:
(2) Die akustische Oberflächenwellenanordnung nach (1), wobei:
wenn ein Schnittwinkel des Trägers, welcher aus dem Langasit-Einkristall ausgeschnitten ist, und eine Ausbreitungsrichtung einer akustischen Oberflächenwelle auf dem Träger in Form von Euler-Winkeln (Φ, Θ, Ψ) ausgedrückt sind, Φ, Θ und Ψ innerhalb des folgenden Bereichs I-1 liegen:
Bereich I-1
–5° ≤ Φ ≤ 5° 85° ≤ Θ ≤ 95° –90° ≤ Ψ < –70°und welche Folgendes erfüllt: h/λ = 0,2 bis 0,8wobei h eine Dicke des piezoelektrischen Films auf der Oberfläche des Trägers ist und λ eine Wellenlänge der akustischen Oberflächenwelle ist.
(3) Die akustische Oberflächenwellenanordnung nach (1), wobei:
wenn ein Schnittwinkel des Trägers, welcher aus dem Langasit-Einkristall ausgeschnitten ist, und eine Ausbreitungsrichtung einer akustischen Oberflächenwelle auf dem Träger in Form von Euler-Winkeln (Φ, Θ, Ψ) ausgedrückt sind, Φ, Θ und Ψ innerhalb des folgenden Bereichs I-2 liegen:
Bereich I-2
–5° ≤ φ ≤ 5° 85° ≤ Θ ≤ 95° –70° ≤ Ψ ≤ –50°und welche Folgendes erfüllt: h/λ = 0,25 bis 0,7wobei h eine Dicke des piezoelektrischen Films auf der Oberfläche des Trägers ist und λ eine Wellenlänge der akustischen Oberflächenwelle ist.
(4) Die akustische Oberflächenwellenanordnung nach (1), wobei:
wenn ein Schnittwinkel des Trägers, welcher aus dem Langasit-Einkristall ausgeschnitten ist, und eine Ausbreitungsrichtung einer akustischen Oberflächenwelle auf dem Träger in Form von Euler-Winkeln (Φ, Θ, Ψ) ausgedrückt sind, Φ, Θ und Ψ innerhalb des folgenden Bereichs I-3 liegen:
Bereich I-3
–5° ≤ Φ ≤ 5° 85° ≤ Θ ≤ 95° –50° ≤ Ψ ≤ –35°und welche Folgendes erfüllt: h/λ = 0,25 bis 0,45wobei h eine Dicke des piezoelektrischen Films auf der Oberfläche des Trägers ist und λ eine Wellenlänge der akustischen Oberflächenwelle ist.
(5) Die akustische Oberflächenwellenanordnung nach (1), wobei:
wenn ein Schnittwinkel des Trägers, welcher aus dem Langasit-Einkristall ausgeschnitten ist, und eine Ausbreitungsrichtung einer akustischen Oberflächenwelle auf dem Träger in Form von Euler-Winkeln (Φ, Θ, Ψ) ausgedrückt sind, Φ, Θ und Ψ innerhalb des folgenden Bereichs I-4 liegen:
Bereich I-4
–5° ≤ Φ ≤ 5° 85° ≤ Θ ≤ 95° –35° ≤ Ψ ≤ –25°und welche Folgendes erfüllt: 0 < h/λ ≤ 0,5wobei h eine Dicke des piezoelektrischen Films auf der Oberfläche des Trägers ist und λ eine Wellenlänge der akustischen Oberflächenwelle ist.
(6) Die akustische Oberflächenwellenanordnung nach (1), wobei:
wenn ein Schnittwinkel des Trägers, welcher aus dem Langasit-Einkristall ausgeschnitten ist, und eine Ausbreitungsrichtung einer akustischen Oberflächenwelle auf dem Träger in Form von Euler-Winkeln (Φ, Θ, Ψ) ausgedrückt sind, Φ, Θ und Ψ innerhalb des folgenden Bereichs I-5 liegen:
Bereich I-5
–5° ≤ Φ ≤ 5° 85° ≤ Θ ≤ 95° –25° ≤ Ψ ≤ –10°und welche Folgendes erfüllt: 0 < h/λ ≤ 0,45wobei h eine Dicke des piezoelektrischen Films auf der Oberfläche des Trägers ist und λ eine Wellenlänge der akustischen Oberflächenwelle ist.
(7) Die akustische Oberflächenwellenanordnung nach (1), wobei:
wenn ein Schnittwinkel des Trägers, welcher aus dem Langasit-Einkristall ausgeschnitten ist, und eine Ausbreitungsrichtung einer akustischen Oberflächenwelle auf dem Träger in Form von Euler-Winkeln (Φ, Θ, Ψ) ausgedrückt sind, Φ, Θ und Ψ innerhalb des folgenden Bereichs I-6 liegen:
Bereich I-6
–5° ≤ Φ ≤ 5° 85° ≤ Θ ≤ 95° 10° ≤ Ψ < 25°und welche Folgendes erfüllt: 0 < h/λ ≤ 0,4wobei h eine Dicke des piezoelektrischen Films auf der Oberfläche des Trägers ist und λ eine Wellenlänge der akustischen Oberflächenwelle ist.
(8) Die akustische Oberflächenwellenanordnung nach (1), wobei:
wenn ein Schnittwinkel des Trägers, welcher aus dem Langasit-Einkristall ausgeschnitten ist, und eine Ausbreitungsrichtung einer akustischen Oberflächenwelle auf dem Träger in Form von Euler-Winkeln (Φ, Θ, Ψ) ausgedrückt sind, Φ, Θ und Ψ innerhalb des folgenden Bereichs I-7 liegen:
Bereich I-7
–5° ≤ Φ ≤ 5° 85° ≤ 0 ≤ 95° 25° ≤ Ψ < 35°und welche Folgendes erfüllt: 0 < h/λ ≤ 0,45wobei h eine Dicke des piezoelektrischen Films auf der Oberfläche des Trägers ist und λ eine Wellenlänge der akustischen Oberflächenwelle ist.
(9) Die akustische Oberflächenwellenanordnung nach (1), wobei:
wenn ein Schnittwinkel des Trägers, welcher aus dem Langasit-Einkristall ausgeschnitten ist, und eine Ausbreitungsrichtung einer akustischen Oberflächenwelle auf dem Träger in Form von Euler-Winkeln (Φ, Θ, Ψ) ausgedrückt sind, Φ, Θ und Ψ innerhalb des folgenden Bereichs I-8 liegen:
Bereich I-8
–5° ≤ Φ ≤ 5° 85° ≤ Θ ≤ 95° 35° ≤ Ψ < 50°und welche Folgendes erfüllt: 0 < h/λ ≤ 0,4wobei h eine Dicke des piezoelektrischen Films auf der Oberfläche des Trägers ist und λ eine Wellenlänge der akustischen Oberflächenwelle ist.
(10) Die akustische Oberflächenwellenanordnung nach (1), wobei:
wenn ein Schnittwinkel des Trägers, welcher aus dem Langasit-Einkristall ausgeschnitten ist, und eine Ausbreitungsrichtung einer akustischen Oberflächenwelle auf dem Träger in Form von Euler-Winkeln (Φ, Θ, Ψ) ausgedrückt sind, Φ, Θ und Ψ innerhalb des folgenden Bereichs I-9 liegen:
Bereich I-9
–5° ≤ Φ ≤ 5° 85° ≤ Θ ≤ 95° 50° ≤ Ψ < 70°und welche Folgendes erfüllt: h/λ = 0,15 bis 0,7wobei h eine Dicke des piezoelektrischen Films auf der Oberfläche des Trägers ist und λ eine Wellenlänge der akustischen Oberflächenwelle ist.
(11) Die akustische Oberflächenwellenanordnung nach (1), wobei:
wenn ein Schnittwinkel des Trägers, welcher aus dem Langasit-Einkristall ausgeschnitten ist, und eine Ausbreitungsrichtung einer akustischen Oberflächenwelle auf dem Träger in Form von Euler-Winkeln (Φ, Θ, Ψ) ausgedrückt sind, Φ, Θ und Ψ innerhalb des folgenden Bereichs I-10 liegen:
Bereich I-10
–5° ≤ Φ ≤ 5° 85° ≤ Θ ≤ 95° 70° ≤ Ψ < 90°und welche Folgendes erfüllt: h/λ = 0,15 bis 0,8wobei h eine Dicke des piezoelektrischen Films auf der Oberfläche des Trägers ist und λ eine Wellenlänge der akustischen Oberflächenwelle ist.
Ausführungsform 2
(1) Eine akustische Oberflächenwellenanordnung, umfassend einen Träger, einen piezoelektrischen Film auf einer Oberfläche davon und eine Interdigitalelektrode auf einer Oberfläche des piezoelektrischen Films, wobei:
der Träger ein Langasit-Einkristall ist, welcher zu einer Punktgruppe 32 gehört, und der piezoelektrische Film aus Zinkoxid angefertigt ist und
wobei der piezoelektrische Film eine piezoelektrische Achse aufweist, welche im Wesentlichen senkrecht zur Oberfläche des Trägers orientiert ist und wobei:
wenn ein Schnittwinkel des Trägers, welcher aus dem Langasit-Einkristall ausgeschnitten ist, und eine Ausbreitungsrichtung einer akustischen Oberflächenwelle auf dem Träger in Form von Euler-Winkeln (Φ, Θ, Ψ) ausgedrückt sind, Φ, Θ und Ψ innerhalb des folgenden allgemeinen Bereichs II liegen:
Bereich II
–5° ≤ Φ ≤ bis 5° 85° ≤ Θ ≤ 95° –90° ≤ Ψ < 90°, und wobei die Alternativen zu dieser Art der Ausführungsform wie folgt definiert werden:
(2) Die akustische Oberflächenwellenanordnung nach (1), wobei:
wenn ein Schnittwinkel des Trägers, welcher aus dem Langasit-Einkristall ausgeschnitten ist, und eine Ausbreitungsrichtung einer akustischen Oberflächenwelle auf dem Träger in Form von Euler-Winkeln (Φ, Θ, Ψ) ausgedrückt sind, Φ, Θ und Ψ innerhalb des folgenden Bereichs II-1 liegen:
Bereich II-1
–5° ≤ Φ ≤ 5° 85° ≤ Θ ≤ 95° –90° ≤ Ψ < –70°und welche Folgendes erfüllt: h/λ = 0,05 bis 0,8wobei h eine Dicke des piezoelektrischen Films ist und λ eine Wellenlänge der akustischen Oberflächenwelle ist.
(3) Die akustische Oberflächenwellenanordnung nach (1), wobei:
wenn ein Schnittwinkel des Trägers, welcher aus dem Langasit-Einkristall ausgeschnitten ist, und eine Ausbreitungsrichtung einer akustischen Oberflächenwelle auf dem Träger in Form von Euler-Winkeln (Φ, Θ, Ψ) ausgedrückt sind, Φ, Θ und Ψ innerhalb des folgenden Bereichs II-2 liegen:
Bereich II-2
–5° ≤ Φ ≤ 5° 85° ≤ Θ ≤ 95° –70° ≤ Ψ < –50°und welche Folgendes erfüllt: h/λ = 0,05 bis 0,75wobei h eine Dicke des piezoelektrischen Films ist und λ eine Wellenlänge der akustischen Oberflächenwelle ist.
(4) Die akustische Oberflächenwellenanordnung nach (1), wobei:
wenn ein Schnittwinkel des Trägers, welcher aus dem Langasit-Einkristall ausgeschnitten ist, und eine Ausbreitungsrichtung einer akustischen Oberflächenwelle auf dem Träger in Form von Euler-Winkeln (Φ, Θ, Ψ) ausgedrückt sind, Φ, Θ und Ψ innerhalb des folgenden Bereichs II-3 liegen:
Bereich 22-3
–5° ≤ Φ ≤ 5 85° ≤ Θ ≤ 95° –50° ≤ Ψ < –35°und welche Folgendes erfüllt: 0 < h/λ ≤ 0,45° wobei h eine Dicke des piezoelektrischen Films ist und λ eine Wellenlänge der akustischen Oberflächenwelle ist.
(5) Die akustische Oberflächenwellenanordnung nach (1), wobei:
wenn ein Schnittwinkel des Trägers, welcher aus dem Langasit-Einkristall ausgeschnitten ist, und eine Ausbreitungsrichtung einer akustischen Oberflächenwelle auf dem Träger in Form von Euler-Winkeln (Φ, Θ, Ψ) ausgedrückt sind, Φ, Θ und Ψ innerhalb des folgenden Bereichs II-4 liegen:
Bereich II-4
–5° ≤ Φ ≤ 5° 85° ≤ Θ ≤ 95° –35° ≤ Ψ < –25°und welche Folgendes erfüllt: 0 < h/λ ≤ 0,5wobei h eine Dicke des piezoelektrischen Films ist und λ eine Wellenlänge der akustischen Oberflächenwelle ist.
(6) Die akustische Oberflächenwellenanordnung nach (1), wobei:
wenn ein Schnittwinkel des Trägers, welcher aus dem Langasit-Einkristall ausgeschnitten ist, und eine Ausbreitungsrichtung einer akustischen Oberflächenwelle auf dem Träger in Form von Euler-Winkeln (Φ, Θ, Ψ) ausgedrückt sind, Φ, Θ und Ψ innerhalb des folgenden Bereichs II-5 liegen:
Bereich II-5
–5° ≤ Φ < 5° 85° ≤ 0 ≤ 95° –25° ≤ Ψ < –10°und welche Folgendes erfüllt: 0 < h/λ ≤ 0,45wobei h eine Dicke des piezoelektrischen Films ist und λ eine Wellenlänge der akustischen Oberflächenwelle ist.
(7) Die akustische Oberflächenwellenanordnung nach (1), wobei:
wenn ein Schnittwinkel des Trägers, welcher aus dem Langasit-Einkristall ausgeschnitten ist, und eine Ausbreitungsrichtung einer akustischen Oberflächenwelle auf dem Träger in Form von Euler-Winkeln (Φ, Θ, Ψ) ausgedrückt sind, Φ, Θ und Ψ innerhalb des folgenden Bereichs II-6 liegen:
Bereich II-6
–5° ≤ Φ ≤ 5° 85° ≤ Θ ≤ 95° 10° ≤ Ψ < 25°und welche Folgendes erfüllt: 0 < h/λ ≤ 0,4 wobei h eine Dicke des piezoelektrischen Films auf der Oberfläche des Trägers ist und λ eine Wellenlänge der akustischen Oberflächenwelle ist.
(8) Die akustische Oberflächenwellenanordnung nach (1), wobei:
wenn ein Schnittwinkel des Trägers, welcher aus dem Langasit-Einkristall ausgeschnitten ist, und eine Ausbreitungsrichtung einer akustischen Oberflächenwelle auf dem Träger in Form von Euler-Winkeln (Φ, Θ, Ψ) ausgedrückt sind, Φ, Θ und Ψ innerhalb des folgenden Bereichs II-7 liegen:
Bereich II-7
–5° ≤ Φ ≤ 5° 85° ≤ Θ ≤ 95° 25° ≤ Ψ < 35°und welche Folgendes erfüllt: 0 < h/λ ≤ 0,45wobei h eine Dicke des piezoelektrischen Films ist und λ eine Wellenlänge der akustischen Oberflächenwelle ist.
(9) Die akustische Oberflächenwellenanordnung nach (1), wobei:
wenn ein Schnittwinkel des Trägers, welcher aus dem Langasit-Einkristall ausgeschnitten ist, und eine Ausbreitungsrichtung einer akustischen Oberflächenwelle auf dem Träger in Form von Euler-Winkeln (Φ, Θ, Ψ) ausgedrückt sind, Φ, Θ und Ψ innerhalb des folgenden Bereichs II-8 liegen:
Bereich II-8
–5° ≤ Φ ≤ 5° 85° ≤ Θ ≤ 95° 35° ≤ Ψ < 50°und welche Folgendes erfüllt: 0 < h/λ ≤ 0,4wobei h eine Dicke des piezoelektrischen Films ist und λ eine Wellenlänge der akustischen Oberflächenwelle ist.
(10) Die akustische Oberflächenwellenanordnung nach (1), wobei:
wenn ein Schnittwinkel des Trägers, welcher aus dem Langasit-Einkristall ausgeschnitten ist, und eine Ausbreitungsrichtung einer akustischen Oberflächenwelle auf dem Träger in Form von Euler-Winkel (Φ, Θ, Ψ) ausgedrückt sind, Φ, Θ und Ψ innerhalb des folgenden Bereichs II-9 liegen:
Bereich II-9
–5° ≤ Φ ≤ 5° 85° ≤ Θ ≤ 95° 50° ≤ Ψ < 70°und welche Folgendes erfüllt: h/λ = 0,05 bis 0,7 wobei h eine Dicke des piezoelektrischen Films ist und λ eine Wellenlänge der akustischen Oberflächenwelle ist.
(11) Die akustische Oberflächenwellenanordnung nach (1), wobei:
wenn ein Schnittwinkel des Trägers, welcher aus dem Langasit-Einkristall ausgeschnitten ist, und eine Ausbreitungsrichtung einer akustischen Oberflächenwelle auf dem Träger in Form von Euler-Winkeln (Φ, Θ, Ψ) ausgedrückt sind, Φ, Θ und Ψ innerhalb des folgenden Bereichs II-10 liegen:
Bereich II-10
–5 ° ≤ Φ ≤ 5° 85° ≤ Θ ≤ 95° 70° ≤ Ψ < 90°und welche Folgendes erfüllt: h/λ = 0,05 bis 0,8wobei h eine Dicke des piezoelektrischen Films ist und λ eine Wellenlänge der akustischen Oberflächenwelle ist.
Ausführungsform 3
(1) Eine akustische Oberflächenwellenanordnung, umfassend einen Träger, eine Interdigitalelektrode auf einer Oberfläche davon, einen piezoelektrischen Film zum Bedecken der Oberfläche des Trägers und einer Oberfläche der Interdigitalelektrode und einen Gegenelektrodenfilm auf einer Oberfläche des piezoelektrischen Films, wobei:
der Träger ein Langasit-Einkristall ist, welcher zu einer Punktgruppe 32 gehört, und der piezoelektrische Film aus Zinkoxid angefertigt ist und
wobei der piezoelektrische Film eine piezoelektrische Achse aufweist, welche im Wesentlichen senkrecht zur Oberfläche des Trägers orientiert ist und wobei:
wenn ein Schnittwinkel des Trägers, welcher aus dem Langasit-Einkristall ausgeschnitten ist, und eine Ausbreitungsrichtung einer akustischen Oberflächenwelle auf dem Träger in Form von Euler-Winkeln (Φ, Θ, Ψ) ausgedrückt sind, Φ, Θ und Ψ innerhalb des folgenden allgemeinen Bereichs III liegen:
Bereich III
–5° ≤ Φ ≤ bis 5° 85° ≤ Θ ≤ 95° –90° ≤ Ψ < 90°,und wobei die Alternativen zu dieser Art der Ausführungsform wie folgt definiert werden:
(2) Die akustische Oberflächenwellenanordnung nach (1), wobei:
wenn ein Schnittwinkel des Trägers, welcher aus dem Langasit-Einkristall ausgeschnitten ist, und eine Ausbreitungsrichtung einer akustischen Oberflächenwelle auf dem Träger in Form von Euler-Winkeln (Φ, Θ, Ψ) ausgedrückt sind, Φ, Θ und Ψ innerhalb des folgenden Bereichs III-1 liegen:
Bereich III-1
–5° ≤ Φ ≤ 5° 85° ≤ 0 ≤ 95° –90° ≤ Ψ < –70°und welche Folgendes erfüllt: 0 < h/λ ≤ 0,1wobei h eine Dicke des piezoelektrischen Films auf der Oberfläche des Trägers ist und λ eine Wellenlänge der akustischen Oberflächenwelle ist,
oder welche Folgendes erfüllt: h/λ = 0,3 bis 0,8wobei h eine Dicke des piezoelektrischen Films auf der Oberfläche des Trägers ist und λ eine Wellenlänge der akustischen Oberflächenwelle ist.
(3) Die akustische Oberflächenwellenanordnung nach (1), wobei:
wenn ein Schnittwinkel des Trägers, welcher aus dem Langasit-Einkristall ausgeschnitten ist, und eine Ausbreitungsrichtung einer akustischen Oberflächenwelle auf dem Träger in Form von Euler-Winkeln (Φ, Θ, Ψ) ausgedrückt sind, Φ, Θ und Ψ innerhalb des folgenden Bereichs III-2 liegen:
Bereich III-2
–5° ≤ Φ ≤ 5° 85° ≤ 0 ≤ 95° –70° ≤ Ψ < –50°und welche Folgendes erfüllt: 0 < h/λ ≤ 0,1wobei h eine Dicke des piezoelektrischen Films auf der Oberfläche des Trägers ist und λ eine Wellenlänge der akustischen Oberflächenwelle ist,
oder welche Folgendes erfüllt: h/λ = 0,35 bis 0,8wobei h eine Dicke des piezoelektrischen Films auf der Oberfläche des Trägers ist und λ eine Wellenlänge der akustischen Oberflächenwelle ist.
(4) Die akustische Oberflächenwellenanordnung nach (1), wobei:
wenn ein Schnittwinkel des Trägers, welcher aus dem Langasit-Einkristall ausgeschnitten ist, und eine Ausbreitungsrichtung einer akustischen Oberflächenwelle auf dem Träger in Form von Euler-Winkeln (Φ, Θ, Ψ) ausgedrückt sind, Φ, Θ und Ψ innerhalb des folgenden Bereichs III-3 liegen:
Bereich III-3
–5° ≤ Φ ≤ 5° 85° ≤ Θ ≤ 95° –50° ≤ Ψ < –35°, von welchem –30° ausgeschlossen ist, und welche Folgendes erfüllt: 0 < h/λ ≤ 0,15wobei h eine Dicke des piezoelektrischen Films auf der Oberfläche des Trägers ist und λ eine Wellenlänge der akustischen Oberflächenwelle ist,
oder welche Folgendes erfüllt: h/λ = 0,35 bis 0,5wobei h eine Dicke des piezoelektrischen Films auf der Oberfläche des Trägers ist und λ eine Wellenlänge der akustischen Oberflächenwelle ist.
(5) Die akustische Oberflächenwellenanordnung nach (1), wobei:
wenn ein Schnittwinkel des Trägers, welcher aus dem Langasit-Einkristall ausgeschnitten ist, und eine Ausbreitungsrichtung einer akustischen Oberflächenwelle auf dem Träger in Form von Euler-Winkeln (Φ, Θ, Ψ) ausgedrückt sind, Φ, Θ und Ψ innerhalb des folgenden Bereichs III-4 liegen:
Bereich III-4
–5° ≤ Φ ≤ 5° 85° ≤ 0 ≤ 95° –35° ≤ Ψ ≤ –25°und welche Folgendes erfüllt: 0 < h/λ ≤ 0,15 wobei h eine Dicke des piezoelektrischen Films auf der Oberfläche des Trägers ist und λ eine Wellenlänge der akustischen Oberflächenwelle ist,
oder welche Folgendes erfüllt: h/λ = 0,3 bis 0,5wobei h eine Dicke des piezoelektrischen Films auf der Oberfläche des Trägers ist und λ eine Wellenlänge der akustischen Oberflächenwelle ist.
(6) Die akustische Oberflächenwellenanordnung nach (1), wobei:
wenn ein Schnittwinkel des Trägers, welcher aus dem Langasit-Einkristall ausgeschnitten ist, und eine Ausbreitungsrichtung einer akustischen Oberflächenwelle auf dem Träger in Form von Euler-Winkeln (Φ, Θ, Ψ) ausgedrückt sind, Φ, Θ und Ψ innerhalb des folgenden Bereichs III-5 liegen:
Bereich III-5
–5° ≤ Φ ≤ 5° 85° ≤ Θ ≤ 95° –25° ≤ Ψ ≤ –10°und welche Folgendes erfüllt: 0 < h/λ ≤ 0,15wobei h eine Dicke des piezoelektrischen Films auf der Oberfläche des Trägers ist und λ eine Wellenlänge der akustischen Oberflächenwelle ist,
oder welche Folgendes erfüllt: h/λ = 0,3 bis 0,45wobei h eine Dicke des piezoelektrischen Films auf der Oberfläche des Trägers ist und λ eine Wellenlänge der akustischen Oberflächenwelle ist.
(7) Die akustische Oberflächenwellenanordnung nach (1), wobei:
wenn ein Schnittwinkel des Trägers, welcher aus dem Langasit-Einkristall ausgeschnitten ist, und eine Ausbreitungsrichtung einer akustischen Oberflächenwelle auf dem Träger in Form von Euler-Winkeln (Φ, Θ, Ψ) ausgedrückt sind, Φ, Θ und Ψ innerhalb des folgenden Bereichs III-6 liegen:
Bereich III-6
–5° ≤ Φ ≤ 5° 85° ≤ Θ ≤ 95° 10° ≤ Ψ < 25°und welche Folgendes erfüllt: 0 < h/λ ≤ 0,45wobei h eine Dicke des piezoelektrischen Films auf der Oberfläche des Trägers ist und λ eine Wellenlänge der akustischen Oberflächenwelle ist.
(8) Die akustische Oberflächenwellenanordnung nach (1), wobei:
wenn ein Schnittwinkel des Trägers, welcher aus dem Langasit-Einkristall ausgeschnitten ist, und eine Ausbreitungsrichtung einer akustischen Oberflächenwelle auf dem Träger, in Form von Euler-Winkeln (Φ, Θ, Ψ) ausgedrückt sind, Φ, Θ und Ψ innerhalb des folgenden Bereichs III-7 liegen:
Bereich III-7
–5° ≤ Φ ≤ 5° 85° ≤ Θ ≤ 95° 25° ≤ Ψ < 35°und welche Folgendes erfüllt: 0 < h/λ ≤ 0,5wobei h eine Dicke des piezoelektrischen Films auf der Oberfläche des Trägers ist und λ eine Wellenlänge der akustischen Oberflächenwelle ist.
(9) Die akustische Oberflächenwellenanordnung nach (1), wobei:
wenn ein Schnittwinkel des Trägers, welcher aus dem Langasit-Einkristall ausgeschnitten ist, und eine Ausbreitungsrichtung einer akustischen Oberflächenwelle auf dem Träger in Form von Euler-Winkeln (Φ, Θ, Ψ) ausgedrückt sind, Φ, Θ und Ψ innerhalb des folgenden Bereichs III-8 liegen:
Bereich III-8
–5° ≤ Φ ≤ 5° 85° ≤ Θ ≤ 95° 35° ≤ Ψ < 50°und welche Folgendes erfüllt: 0 < h/λ ≤ 0,45wobei h eine Dicke des piezoelektrischen Films auf der Oberfläche des Trägers ist und λ eine Wellenlänge der akustischen Oberflächenwelle ist.
(10) Die akustische Oberflächenwellenanordnung nach (1), wobei:
wenn ein Schnittwinkel des Trägers, welcher aus dem Langasit-Einkristall ausgeschnitten ist, und eine Ausbreitungsrichtung einer akustischen Oberflächenwelle auf dem Träger in Form von Euler-Winkeln (Φ, Θ, Ψ) ausgedrückt sind, Φ, Θ und Ψ innerhalb des folgenden Bereichs III-9 liegen:
Bereich III-9
–5° ≤ Φ ≤ 5° 85° ≤ Θ ≤ 95° 50° ≤ Ψ < 70°und welche Folgendes erfüllt: 0 < h/λ ≤ 0,05wobei h eine Dicke des piezoelektrischen Films auf der Oberfläche des Trägers ist und λ eine Wellenlänge der akustischen Oberflächenwelle ist,
oder welche Folgendes erfüllt: h/λ = 0,2 bis 0,8wobei h eine Dicke des piezoelektrischen Films auf der Oberfläche des Trägers ist und λ eine Wellenlänge der akustischen Oberflächenwelle ist.
(11) Die akustische Oberflächenwellenanordnung nach (1), wobei:
wenn ein Schnittwinkel des Trägers, welcher aus dem Langasit-Einkristall ausgeschnitten ist, und eine Ausbreitungsrichtung einer akustischen Oberflächenwelle auf dem Träger in Form von Euler-Winkeln (Φ, Θ, Ψ) ausgedrückt sind, Φ, Θ und Ψ innerhalb des folgenden Bereichs III-10 liegen:
Bereich III-10
–5° ≤ Φ ≤ 5° 85° ≤ Θ ≤ 95° 70° ≤ Ψ < 90°und welche Folgendes erfüllt: 0 < h/λ ≤ 0,05wobei h eine Dicke des piezoelektrischen Films auf der Oberfläche des Trägers ist und λ eine Wellenlänge der akustischen Oberflächenwelle ist,
oder welche Folgendes erfüllt: h/λ = 0,25 bis 0,8 wobei h eine Dicke des piezoelektrischen Films auf der Oberfläche des Trägers ist und λ eine Wellenlänge der akustischen Oberflächenwelle ist.
Ausführungsform 4
(1) Eine akustische Oberflächenwellenanordnung, umfassend einen Träger, einen Gegenelektrodenfilm auf einer Oberfläche davon, einen piezoelektrischen Film auf dem Gegenelektrodenfilm und eine Interdigitalelektrode auf einer Oberfläche des piezoelektrischen Films, wobei:
der Träger ein Langasit-Einkristall ist, welcher zu einer Punktgruppe 32 gehört, und der piezoelektrische Film aus Zinkoxid angefertigt ist und
wobei der piezoelektrische Film eine piezoelektrische Achse aufweist, welche im wesentlichen senkrecht zur Oberfläche des Trägers orientiert ist und wobei:
wenn ein Schnittwinkel des Trägers, welcher aus dem Langasit-Einkristall ausgeschnitten ist, und eine Ausbreitungsrichtung einer akustischen Oberflächenwelle auf dem Träger in Form von Euler-Winkeln (Φ, Θ, Ψ) ausgedrückt sind, Φ, Θ und Ψ innerhalb des folgenden allgemeinen Bereichs IV liegen:
Bereich IV
–5° ≤ Φ ≤ bis 5° 85° ≤ Θ ≤ 95° –90° ≤ Ψ < 90°,und wobei die Alternativen zu dieser Art der Ausführungsform wie folgt definiert werden:
(2) Die akustische Oberflächenwellenanordnung nach (1), wobei:
wenn ein Schnittwinkel des Trägers, welcher aus dem Langasit-Einkristall ausgeschnitten ist, und eine Ausbreitungsrichtung einer akustischen Oberflächenwelle auf dem Träger in Form von Euler-Winkeln (Φ, Θ, Ψ) ausgedrückt sind, Φ, Θ und Ψ innerhalb des folgenden Bereichs IV-1 liegen:
Bereich IV-1
–5° ≤ Φ ≤ 5° 85° ≤ Θ ≤ 95° –90° ≤ Ψ < –70°und welche Folgendes erfüllt: h/λ = 0,05 bis 0,8wobei h eine Dicke des piezoelektrischen Films ist und λ eine Wellenlänge der akustischen Oberflächenwelle ist.
(3) Die akustische Oberflächenwellenanordnung nach (1), wobei:
wenn ein Schnittwinkel des Trägers, welcher aus dem Langasit-Einkristall ausgeschnitten ist, und eine Ausbreitungsrichtung einer akustischen Oberflächenwelle auf dem Träger in Form von Euler-Winkeln (Φ, Θ, Ψ) ausgedrückt sind, Φ, Θ und Ψ innerhalb des folgenden Bereichs IV-2 liegen:
Bereich IV-2
–5° ≤ Φ ≤ 5° 85° ≤ Θ ≤ 95° –70° ≤ Ψ < –50°und welche Folgendes erfüllt: h/λ = 0,05 bis 0,8wobei h eine Dicke des piezoelektrischen Films ist und λ eine Wellenlänge der akustischen Oberflächenwelle ist.
(4) Die akustische Oberflächenwellenanordnung nach (1), wobei:
wenn ein Schnittwinkel des Trägers, welcher aus dem Langasit-Einkristall ausgeschnitten ist, und eine Ausbreitungsrichtung einer akustischen Oberflächenwelle auf dem Träger in Form von Euler-Winkeln (Φ, Θ, Ψ) ausgedrückt sind, Φ, Θ und Ψ innerhalb des folgenden Bereichs IV-3 liegen:
Bereich IV-3
–5° ≤ φ ≤ 5° 85° ≤ Θ ≤ 95° –50° ≤ Ψ < –35°und welche Folgendes erfüllt: h/λ = 0,05 bis 0,45wobei h eine Dicke des piezoelektrischen Films ist und λ eine Wellenlänge der akustischen Oberflächenwelle ist.
(5) Die akustische Oberflächenwellenanordnung nach (1), wobei:
wenn ein Schnittwinkel des Trägers, welcher aus dem Langasit-Einkristall ausgeschnitten ist, und eine Ausbreitungsrichtung einer akustischen Oberflächenwelle auf dem Träger in Form von Euler-Winkeln (Φ, Θ, Ψ) ausgedrückt sind, Φ, Θ und Ψ innerhalb des folgenden Bereichs IV-4 liegen:
Bereich IV-4
–5° ≤ Φ ≤ 5° 85° ≤ Θ ≤ 95° –35° ≤ Ψ < –25°und welche Folgendes erfüllt: h/λ = 0,05 bis 0,5wobei h eine Dicke des piezoelektrischen Films ist und λ eine Wellenlänge der akustischen Oberflächenwelle ist.
(6) Die akustische Oberflächenwellenanordnung nach (1), wobei:
wenn ein Schnittwinkel des Trägers, welcher aus dem Langasit-Einkristall ausgeschnitten ist, und eine Ausbreitungsrichtung einer akustischen Oberflächenwelle auf dem Träger in Form von Euler-Winkeln (Φ, Θ, Ψ) ausgedrückt sind, Φ, Θ und Ψ innerhalb des folgenden Bereichs IV-5 liegen:
Bereich IV-5
–5° ≤ Φ ≤ 5° 85° ≤ Θ ≤ 95° –25° ≤ Ψ ≤ –10°und welche Folgendes erfüllt: h/λ = 0,05 bis 0,45wobei h eine Dicke des piezoelektrischen Films ist und λ eine Wellenlänge der akustischen Oberflächenwelle ist.
(7) Die akustische Oberflächenwellenanordnung nach (1), wobei:
wenn ein Schnittwinkel des Trägers, welcher aus dem Langasit-Einkristall ausgeschnitten ist, und eine Ausbreitungsrichtung einer akustischen Oberflächenwelle auf dem Träger in Form von Euler-Winkeln (Φ, Θ, Ψ) ausgedrückt sind, Φ, Θ und Ψ innerhalb des folgenden Bereichs IV-6 liegen:
Bereich IV-6
–5° ≤ Φ ≤ 5° 85° ≤ Θ ≤ 95° 10° ≤ Ψ < 25°und welche Folgendes erfüllt: h/λ = 0,05 bis 0,45wobei h eine Dicke des piezoelektrischen Films auf der Oberfläche des Trägers ist und λ eine Wellenlänge der akustischen Oberflächenwelle ist.
(8) Die akustische Oberflächenwellenanordnung nach (1), wobei:
wenn ein Schnittwinkel des Trägers, welcher aus dem Langasit-Einkristall ausgeschnitten ist, und eine Ausbreitungsrichtung einer akustischen Oberflächenwelle auf dem Träger in Form von Euler-Winkeln (Φ, Θ, Ψ) ausgedrückt sind, Φ, Θ und Ψ innerhalb des folgenden Bereichs IV-7 liegen:
Bereich IV-7
–5° ≤ Φ ≤ 5° 85° ≤ Θ ≤ 95° 25° ≤ Ψ < 35°und welche Folgendes erfüllt: h/λ = 0,05 bis 0,5wobei h eine Dicke des piezoelektrischen Films ist und λ eine Wellenlänge der akustischen Oberflächenwelle ist.
(9) Die akustische Oberflächenwellenanordnung nach (1), wobei:
wenn ein Schnittwinkel des Trägers, welcher aus dem Langasit-Einkristall ausgeschnitten ist, und eine Ausbreitungsrichtung einer akustischen Oberflächenwelle auf dem Träger in Form von Euler-Winkeln (Φ, Θ, Ψ) ausgedrückt sind, Φ, Θ und Ψ innerhalb des folgenden Bereichs IV-8 liegen:
Bereich IV-8
–5° ≤ Φ ≤ 5° 85° ≤ Θ ≤ 95° 35° ≤ Ψ < 50°und welche Folgendes erfüllt: h/λ = 0,05 bis 0,45wobei h eine Dicke des piezoelektrischen Films ist und λ eine Wellenlänge der akustischen Oberflächenwelle ist.
(10) Die akustische Oberflächenwellenanordnung nach (1), wobei:
wenn ein Schnittwinkel des Trägers, welcher aus dem Langasit-Einkristall ausgeschnitten ist, und eine Ausbreitungsrichtung einer akustischen Oberflächenwelle auf dem Träger in Form von Euler-winkeln (Φ, Θ, Ψ) ausgedrückt sind, Φ, Θ und Ψ innerhalb des folgenden Bereichs IV-9 liegen:
Bereich IV-9
–5° ≤ Φ ≤ 5° 85° ≤ Θ ≤ 95° 50° ≤ Ψ < 70°und welche Folgendes erfüllt: h/λ = 0,05 bis 0,8wobei h eine Dicke des piezoelektrischen Films ist und λ eine Wellenlänge der akustischen Oberflächenwelle ist.
(11) Die akustische Oberflächenwellenanordnung nach (1), wobei:
wenn ein Schnittwinkel des Trägers, welcher aus dem Langasit-Einkristall ausgeschnitten ist, und eine Ausbreitungsrichtung einer akustischen Oberflächenwelle auf dem Träger in Form von Euler-Winkeln (Φ, Θ, Ψ) ausgedrückt sind, Φ, Θ und Ψ innerhalb des folgenden Bereichs IV-10 liegen:
Bereich IV-10
–5° ≤ Φ ≤ 5° 85° ≤ Θ ≤ 95° 70° ≤ Ψ < 90°und welche Folgendes erfüllt: h/λ = 0,05 bis 0,8wobei h eine Dicke des piezoelektrischen Films ist und λ eine Wellenlänge der akustischen Oberflächenwelle ist.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Schnittdarstellung einer beispielhaften Konstruktion der akustischen Oberflächenwellenanordnung gemäß Ausführungsform 1 der Erfindung.
Die 2A, 2B und 2c sind allgemeine Veranschaulichungen der Variation der normalisierten Dicke h/λ des ZnO-Films vs. der Eigenschaftsveränderungsbeziehungen für eine akustische Oberflächenwelhenanordnung, welche einen Langasit-Einkristallträger umfasst, welcher den Bereich I-1 und einen auf der Oberfläche davon ausgebildeten ZnO-Film verwendet, und sie sind ein Schaubild für die Veränderungen der SRW-Geschwindigkeit, ein Schaubild für die Veränderungen des elektromechanischen Kopplungsfaktors k² bzw. ein Schaubild für die Veränderungen des TCV (ein Temperaturkoeffizient der SRW-Geschwindigkeit).
Die 3A, 3B und 3C sind allgemeine Veranschaulichungen der Variation der normalisierten Dicke h/λ des ZnO-Films vs. der Eigenschaftsveränderungsbeziehungen für eine akustische Oberflächenwellenanordnung, welche einen Langasit-Einkristallträger umfasst, welcher den Bereich I-2 und einen auf der Oberfläche davon ausgebildeten ZnO-Film verwendet, und sie sind ein Schaubild für die Veränderungen der SAW-Geschwindigkeit, ein Schaubild für die Veränderungen des elektromechanischen Kopplungsfaktors k² bzw. ein Schaubild für die Veränderungen des TCV (ein Temperaturkoeffizient der SAW-Geschwindigkeit).
Die 4A, 4B und 4C sind allgemeine Veranschaulichungen der Variation der normalisierten Dicke h/λ des ZnO-Films vs. der Eigenschaftsveränderungsbeziehungen für eine akustische Oberflächenwellenanordnung, welche einen Langasit-Einkristallträger umfasst, welcher den Bereich I-3 und einen auf der Oberfläche davon ausgebildeten ZnO-Film verwendet, und sie sind ein Schaubild für die Veränderungen der SAW-Geschwindigkeit, ein Schaubild für die Veränderungen des elektromechanischen Kopplungsfaktors k² bzw. ein Schaubild für die Veränderungen des TCV (ein Temperaturkoeffizient der SAW-Geschwindigkeit).
Die 5A, 5B und 5C sind allgemeine Veranschaulichungen der Variation der normalisierten Dicke h/λ des ZnO-Films vs. der Eigenschaftsveränderungsbeziehungen für eine akustische Oberflächenwellenanordnung, welche einen Langasit-Ein kristallträger umfasst, welcher den Bereich I-4 und einen auf der Oberfläche davon ausgebildeten ZnO-Film verwendet, und sie sind ein Schaubild für die Veränderungen der SAW-Geschwindigkeit, ein Schaubild für die Veränderungen des elektromechanischen Kopplungsfaktors k² bzw. ein Schaubild für die Veränderungen des TCV (ein Temperaturkoeffizient der SAW-Geschwindigkeit).
Die 6A, 6B und 6C sind allgemeine Veranschaulichungen der Variation der normalisierten Dicke h/λ des ZnO-Films vs. der Eigenschaftsveränderungsbeziehungen für eine akustische Oberflächenwellenanordnung, welche einen Langasit-Einkristallträger umfasst, welcher den Bereich I-5 und einen auf der Oberfläche davon ausgebildeten ZnO-Film verwendet, und sie sind ein Schaubild für die Veränderungen der SAW-Geschwindigkeit, ein Schaubild für die Veränderungen des elektromechanischen Kopplungsfaktors k² bzw. ein Schaubild für die Veränderungen des TCV (ein Temperaturkoeffizient der SAW-Geschwindigkeit).
Die 7A, 7B und 7C sind allgemeine Veranschaulichungen der Variation der normalisierten Dicke h/λ des ZnO-Films vs. der Eigenschaftsveränderungsbeziehungen für eine akustische Oberflächenwellenanordnung, welche einen Langasit-Einkristallträger umfasst, welcher den Bereich I-6 und einen auf der Oberfläche davon ausgebildeten ZnO-Film verwendet, und sie sind ein Schaubild für die Veränderungen der SAW-Geschwindigkeit, ein Schaubild für die Veränderungen des elektromechanischen Kopplungsfaktors k² bzw. ein Schaubild für die Veränderungen des TCV (ein Temperaturkoeffizient der SAW-Geschwindigkeit).
Die 8A, 8B und 8C sind allgemeine Veranschaulichungen der Variation der normalisierten Dicke h/λ des ZnO-Films vs. der Eigenschaftsveränderungsbeziehungen für eine akustische Oberflächenwellenanordnung, welche einen Langasit-Einkristallträger umfasst, welcher den Bereich I-7 und einen auf der Oberfläche davon ausgebildeten ZnO-Film verwendet, und sie sind ein Schaubild für die Veränderungen der SAW-Geschwindigkeit, ein Schaubild für die Veränderungen des elektromechanischen Kopplungsfaktors k² bzw. ein Schaubild für die Veränderungen des TCV (ein Temperaturkoeffizient der SAW-Geschwindigkeit).
Die 9A, 9B und 9C sind allgemeine Veranschaulichungen der Variation der normalisierten Dicke h/λ des ZnO-Films vs. der Eigenschaftsveränderungsbeziehungen für eine akustische Oberflächenwellenanordnung, welche einen Langasit-Einkristallträger umfasst, welcher den Bereich I-8 und einen auf der Oberfläche davon ausgebildeten ZnO-Film verwendet, und sie sind ein Schaubild für die Veränderungen der SAW-Geschwindigkeit, ein Schaubild für die Veränderungen des elektromechanischen Kopplungsfaktors k² bzw. ein Schaubild für die Veränderungen des TCV (ein Temperaturkoeffizient der SAW-Geschwindigkeit).
Die 10A, 10B und 10C sind allgemeine Veranschaulichungen der Variation der normalisierten Dicke h/λ des ZnO-Films vs. der Eigenschaftsveränderungsbeziehungen für eine akustische Oberflächenwellenanordnung, welche einen Langasit-Einkristallträger umfasst, welcher den Bereich I-9 und einen auf der Oberfläche davon ausgebildeten ZnO-Film verwendet, und sie sind ein Schaubild für die Veränderungen der SAW-Geschwindigkeit, ein Schaubild für die Veränderungen des elektromechanischen Kopplungsfaktors k² bzw. ein Schaubild für die Veränderungen des TCV (ein Temperaturkoeffizient der SAW-Geschwindigkeit).
Die 11A, 11B und 11C sind allgemeine Veranschaulichungen der Variation der normalisierten Dicke h/λ des ZnO-Films vs. der Eigenschaftsveränderungsbeziehungen für eine akustische Oberflächenwellenanordnung, welche einen Langasit-Einkristallträger umfasst, welcher den Bereich I-10 und einen auf der Oberfläche davon ausgebildeten ZnO-Film verwendet, und sie sind ein Schaubild für die Veränderungen der SAW-Geschwindigkeit, ein Schaubild für die Veränderungen des elektromechanischen Kopplungsfaktors k² bzw. ein Schaubild für die Veränderungen des TCV (ein Temperaturkoeffizient der SAW-Geschwindigkeit).
12 ist ein veranschaulichendes Schaubild der Veränderungen des TCV (ein Temperaturkoeffizient der SAW-Geschwindigkeit) für eine akustische Oberflächenwellenanordnung, welche einen Langasit-Einkristallträger umfasst, welcher den Bereich I-1 und einen auf der Oberfläche davon ausgebildeten ZnO-Film verwendet, wenn die normalisierte Dicke h/λ des ZnO-Films und Ψ zum Definieren der Ausbreitungsrichtung einer akustischen Oberflächenwelle variiert werden.
13 ist ein veranschaulichendes Schaubild der Veränderungen des elektromechanischen Kopplungsfaktors k² für eine akustische Oberflächenwellenanordnurig, welche einen Langasit-Einkristallträger umfasst, welcher den Bereich I-1 und einen auf der Oberfläche davon ausgebildeten ZnO-Film verwendet, wenn die normalisierte Dicke h/λ des ZnO-Films und Ψ zum Definieren. der Ausbreitungsrichtung einer akustischen Oberflächenwelle variiert werden.
14 ist ein veranschaulichendes Schaubild der Veränderungen des TCV (ein Temperaturkoeffizient der SAW-Geschwindigkeit) für eine akustische Oberflächenwellenanordnung, welche einen Langasit-Einkristallträger umfasst, welcher den Bereich I-10 und einen auf der Oberfläche davon ausgebildeten ZnO-Film verwendet, wenn die normalisierte Dicke h/λ des ZnO-Films und Ψ zum Definieren der Ausbreitungsrichtung einer akustischen Oberflächenwelle variiert werden.
15 ist ein veranschaulichendes Schaubild der Veränderungen des elektromechanischen Kopplungsfaktors k² für eine akustische Oberflächenwellenanordnung, welche einen Langasit-Einkristallträger umfasst, welcher den Bereich I-10 und einen auf der Oberfläche davon ausgebildeten ZnO-Film verwendet, wenn die normalisierte Dicke h/λ des ZnO-Films und Ψ zum Definieren der Ausbreitungsrichtung einer akustischen Oberflächenwelle variiert werden.
16 ist eine Schnittdarstellung einer beispielhaften Konstruktion der akustischen Oberflächenwellenanordnung gemäß Ausführungsform 2 der Erfindung.
Die 17A, 17B und 17C sind allgemeine Veranschaulichungen der Variation der normalisierten Dicke h/λ des ZnO-Films vs. der Eigenschaftsveränderungsbeziehungen für eine akustische Oberflächenwellenanordnung, welche einen Langasit-Einkristallträger, welcher den Bereich II-1 verwendet, und einen ZnO-Film und eine Interdigitalelektrode umfasst, welche auf der Oberfläche davon ausgebildet sind, und sie sind ein Schaubild für die Veränderungen der SAW-Geschwindigkeit, ein Schaubild für die Veränderungen des elektromechanischen Kopplungsfaktors k² bzw. ein Schaubild für die Veränderungen des TCV (ein Temperaturkoeffizient der SAW-Geschwindigkeit).
Die 18A, 18B und 18C sind allgemeine Veranschaulichungen der Variation der normalisierten Dicke h/λ des ZnO-Films vs. der Eigenschaftsveränderungsbeziehungen für eine akustische Oberflächenwellenanordnung, welche einen Langasit- Einkristallträger, welcher den Bereich II-2 verwendet, und einen ZnO-Film und eine Interdigitalelektrode umfasst, welche auf der Oberfläche davon ausgebildet sind, und sie sind ein Schaubild für die Veränderungen der SAW-Geschwindigkeit, ein Schaubild für die Veränderungen des elektromechanischen Kopplungsfaktors k² bzw. ein Schaubild für die Veränderungen des TCV (ein Temperaturkoeffizient der SAW-Geschwindigkeit).
Die 19A, 19B und 19C sind allgemeine Veranschaulichungen der Variation der normalisierten Dicke h/λ des ZnO-Films vs. der Eigenschaftsveränderungsbeziehungen für eine akustische Oberflächenwellenanordnung, welche einen Langasit-Einkristallträger, welcher den Bereich II-3 verwendet, und einen ZnO-Film und eine Interdigitalelektrode umfasst, welche auf der Oberfläche davon ausgebildet sind, und sie sind ein Schaubild für die Veränderungen der SAW-Geschwindigkeit, ein Schaubild für die Veränderungen des elektromechanischen Kopplungsfaktors k² bzw. ein Schaubild für die Veränderungen des TCV (ein Temperaturkoeffizient der SAW-Geschwindigkeit).
Die 20A, 20B und 20C sind allgemeine Veranschaulichungen der Variation der normalisierten Dicke h/λ des ZnO-Films vs. der Eigenschaftsveränderungsbeziehungen für eine akustische Oberflächenwellenanordnung, welche einen Langasit-Einkristallträger, welcher den Bereich II-4 verwendet, und einen ZnO-Film und eine Interdigitalelektrode umfasst, welche auf der Oberfläche davon ausgebildet sind, und sie sind ein Schaubild für die Veränderungen der SAW-Geschwindigkeit, ein Schaubild für die Veränderungen des elektromechanischen Kopplungsfaktors k² bzw. ein Schaubild für die Veränderungen des TCV (ein Temperaturkoeffizient der SAW-Geschwindigkeit).
Die 21A, 21B und 21C sind allgemeine Veranschaulichungen der Variation der normalisierten Dicke h/λ des ZnO- Films vs. der Eigenschaftsveränderungsbeziehungen für eine akustische Oberflächenwellenanordnung, welche einen Langasit-Einkristallträger, welcher den Bereich II-5. verwendet, und einen ZnO-Film und eine Interdigitalelektrode umfasst, welche auf der Oberfläche davon ausgebildet sind, und sie sind ein Schaubild für die Veränderungen der SAW-Geschwindigkeit, ein Schaubild für die Veränderungen des elektromechanischen Kopplungsfaktors k² bzw. ein Schaubild für die Veränderungen des TCV (ein Temperaturkoeffizient der SAW-Geschwindigkeit).
Die 22A, 22B und 22C sind allgemeine Veranschaulichungen der Variation der normalisierten Dicke h/λ des ZnO-Films vs. der Eigenschaftsveränderungsbeziehungen für eine akustische Oberflächenwellenanordnung, welche einen Langasit-Einkristallträger, welcher den Bereich II-6 verwendet, und einen ZnO-Film und eine Interdigitalelektrode umfasst, welche auf der Oberfläche davon ausgebildet sind, und sie sind ein Schaubild für die Veränderungen der SAW-Geschwindigkeit, ein Schaubild für die Veränderungen des elektromechanischen Kopplungsfaktors k² bzw. ein Schaubild für die Veränderungen des TCV (ein Temperaturkoeffizient der SAW-Geschwindigkeit).
Die 23A, 23B und 23C sind allgemeine Veranschaulichungen der Variation der normalisierten Dicke h/λ des ZnO-Films vs. der Eigenschaftsveränderungsbeziehungen für eine akustische Oberflächenwellenanordnung, welche einen Langasit-Einkristallträger, welcher den Bereich II-7 verwendet, und einen ZnO-Film und eine Interdigitalelektrode umfasst, welche auf der Oberfläche davon ausgebildet sind, und sie sind ein Schaubild für die Veränderungen der SAW-Geschwindigkeit, ein Schaubild für die Veränderungen des elektromechanischen Kopplungsfaktors k² bzw. ein Schaubild für die Veränderungen des TCV (ein Temperaturkoeffizient der SAW-Geschwindigkeit).
Die 24A, 24B und 24C sind allgemeine Veranschaulichungen der Variation der normalisierten Dicke h/λ des ZnO-Films vs. der Eigenschaftsveränderungsbeziehungen für eine akustische Oberflächenwellenanordnung, welche einen Langasit-Einkristallträger, welcher den Bereich II-8 verwendet, und einen ZnO-Film und eine Interdigitalelektrode umfasst, welche auf der Oberfläche davon ausgebildet sind, und sie sind ein Schaubild für die Veränderungen der SAW-Geschwindigkeit, ein Schaubild für die Veränderungen des elektromechanischen Kopplungsfaktors k² bzw. ein Schaubild für die Veränderungen des TCV (ein Temperaturkoeffizient der SAW-Geschwindigkeit).
Die 25A, 25B und 25C sind allgemeine Veranschaulichungen der Variation der normalisierten Dicke h/λ des ZnO-Films vs. der Eigenschaftsveränderungsbeziehungen für eine akustische Oberflächenwellenanordnung, welche einen Langasit-Einkristallträger, welcher den Bereich II-9 verwendet, und einen ZnO-Film und eine Interdigitalelektrode umfasst, welche auf der Oberfläche davon ausgebildet sind, und sie sind ein Schaubild für die Veränderungen der SAW-Geschwindigkeit, ein Schaubild für die Veränderungen des elektromechanischen Kopplungsfaktors k² bzw. ein Schaubild für die Veränderungen des TCV (ein Temperaturkoeffizient der SAW-Geschwindigkeit).
Die 26A, 26B und 26C sind allgemeine Veranschaulichungen der Variation der normalisierten Dicke h/λ des ZnO-Films vs. der Eigenschaftsveränderungsbeziehungen für eine akustische Oberflächenwellenanordnung, welche einen Langasit-Einkristallträger, welcher den Bereich II-10 verwendet, und einen ZnO-Film und eine Interdigitalelektrode umfasst, welche auf der Oberfläche davon ausgebildet sind, und sie sind ein Schaubild für die Veränderungen der SAW-Geschwindigkeit, ein Schaubild für die Veränderungen des elektromechanischen Kopplungsfaktors k² bzw. ein Schaubild für die Veränderungen des TCV (ein Temperaturkoeffizient der SAW-Geschwindigkeit).
27 ist ein veranschaulichendes Schaubild der Veränderungen des TCV (ein Temperaturkoeffizient der SAW-Geschwindigkeit) für eine akustische Oberflächenwellenanordnung, welche einen Langasit-Einkristallträger, welcher den Bereich II-1 verwendet, und einen ZnO-Film und eine Interdigitalelektrode umfasst, welche auf der Oberfläche davon ausgebildet sind, wenn die normalisierte Dicke h/λ des ZnO-Films und Ψ zum Definieren der Ausbreitungsrichtung einer akustischen Oberflächenwelle variiert werden.
28 ist ein veranschaulichendes Schaubild der Veränderungen des elektromechanischen Kopplungsfaktors k² für eine akustische Oberflächenwellenanordnung, welche einen Langasit-Einkristallträger, welcher den Bereich II-1 verwendet, und einen ZnO-Film und eine Interdigitalelektrode umfasst, welche auf der Oberfläche davon ausgebildet sind, wenn die normalisierte Dicke h/λ des ZnO-Films und Ψ zum Definieren der Ausbreitungsrichtung einer akustischen Oberflächenwelle variiert werden.
29 ist ein veranschaulichendes Schaubild der Veränderungen des TCV (ein Temperaturkoeffizient der SAW-Geschwindigkeit) für eine akustische Oberflächenwellenanordnung, welche einen Langasit-Einkristallträger, welcher den Bereich II-10 verwendet, und einen ZnO-Film und eine Interdigitalelektrode umfasst, welche auf der Oberfläche davon ausgebildet sind, wenn die normalisierte Dicke h/λ des ZnO-Films und Ψ zum Definieren der Ausbreitungsrichtung einer akustischen Oberflächenwelle variiert werden.
30 ist ein veranschaulichendes Schaubild der Ver änderungen des elektromechanischen Kopplungsfaktors k² für eine akustische Oberflächenwellenanordnung, welche einen Langasit-Einkristallträger, welcher den Bereich II-10 verwendet, und einen ZnO-Film und eine Interdigitalelektrode umfasst, welche auf der Oberfläche davon ausgebildet sind, wenn die normalisierte Dicke h/λ des ZnO-Films und Ψ zum Definieren der Ausbreitungsrichtung einer akustischen Oberflächenwelle variiert werden.
31 ist eine Schnittdarstellung einer beispielhaften Konstruktion der akustischen Oberflächenwellenanordnung gemäß Ausführungsform 3 der Erfindung.
Die 32A, 32B und 32C sind allgemeine Veranschaulichungen der Variation der normalisierten Dicke h/λ des ZnO-Films vs. der Eigenschaftsveränderungsbeziehungen für eine akustische Oberflächenwellenanordnung, welche einen Langasit-Einkristallträger, welcher den Bereich III-1 verwendet, und eine Interdigitalelektrode, einen ZnO-Film und einen Gegenelektrodenfilm umfasst, welche in dieser Reihenfolge auf der Oberfläche davon ausgebildet sind, und sie sind ein Schaubild für die Veränderungen der SAW-Geschwindigkeit, ein Schaubild für die Veränderungen des elektromechanischen Kopplungsfaktors k² bzw. ein Schaubild für die Veränderungen des TCV (ein Temperaturkoeffizient der SAW-Geschwindigkeit).
Die 33A, 33B und 33C sind allgemeine Veranschaulichungen der Variation der normalisierten Dicke h/λ des ZnO-Films vs. der Eigenschaftsveränderungsbeziehungen für eine akustische Oberflächenwellenanordnung, welche einen Langasit-Einkristallträger, welcher den Bereich III-2 verwendet, und eine Interdigitalelektrode, einen ZnO-Film und einen Gegenelektrodenfilm umfasst, welche in dieser Reihenfolge auf der Oberfläche davon ausgebildet sind, und sie sind ein Schaubild für die Veränderungen der SAW-Geschwindigkeit, ein Schaubild für die Veränderungen des elektromechanischen Kopplungsfaktors k² bzw. ein Schaubild für die Veränderungen des TCV (ein Temperaturkoeffizient der SAW-Geschwindigkeit).
Die 34A, 34B und 34C sind allgemeine Veranschaulichungen der Variation der normalisierten Dicke h/λ des ZnO-Films vs. der Eigenschaftsveränderungsbeziehungen für eine akustische Oberflächenwellenanordnung, welche einen Langasit-Einkristallträger, welcher den Bereich III-3 verwendet, und eine Interdigitalelektrode, einen ZnO-Film und einen Gegenelektrodenfilm umfasst, welche in dieser Reihenfolge auf der Oberfläche davon ausgebildet sind, und sie sind ein Schaubild für die Veränderungen der SAW-Geschwindigkeit, ein Schaubild für die Veränderungen des elektromechanischen Kopplungsfaktors k² bzw. ein Schaubild für die Veränderungen des TCV (ein Temperaturkoeffizient der SAW-Geschwindigkeit).
Die 35A, 35B und 35C sind allgemeine Veranschaulichungen der Variation der normalisierten Dicke h/λ des ZnO-Films vs. der Eigenschaftsveränderungsbeziehungen für eine akustische Oberflächenwellenanordnung, welche einen Langasit-Einkristallträger, welcher den Bereich III-4 verwendet, und eine Interdigitalelektrode, einen ZnO-Film und einen Gegenelektrodenfilm umfasst, welche in dieser Reihenfolge auf der Oberfläche davon ausgebildet sind, und sie sind ein Schaubild für die Veränderungen der SAW-Geschwindigkeit, ein Schaubild für die Veränderungen des elektromechanischen Kopplungsfaktors k² bzw. ein Schaubild für die Veränderungen des TCV (ein Temperaturkoeffizient der SAW-Geschwindigkeit).
Die 36A, 36B und 36C sind allgemeine Veranschaulichungen der Variation der normalisierten Dicke h/λ des ZnO-Films vs. der Eigenschaftsveränderungsbeziehungen für eine akustische Oberflächenwellenanordnung, welche einen Langasit-Einkristallträger, welcher den Bereich III-5 verwendet, und eine Interdigitalelektrode, einen ZnO-Film und einen Gegenelektrodenfilm umfasst, welche in dieser Reihenfolge auf der Oberfläche davon ausgebildet sind, und sie sind ein Schaubild für die Veränderungen der SAW-Geschwindigkeit, ein Schaubild für die Veränderungen des elektromechanischen Kopplungsfaktors k² bzw. ein Schaubild für die Veränderungen des TCV (ein Temperaturkoeffizient der SAW-Geschwindigkeit).
Die 37A, 37B und 37C sind allgemeine Veranschaulichungen der Variation der normalisierten Dicke h/λ des ZnO-Films vs. der Eigenschaftsveränderungsbeziehungen für eine akustische Oberflächenwellenanordnung, welche einen Langasit-Einkristallträger, welcher den Bereich III-6 verwendet, und eine Interdigitalelektrode, einen ZnO-Film und einen Gegenelektrodenfilm umfasst, welche in dieser Reihenfolge auf der Oberfläche davon ausgebildet sind, und sie sind ein Schaubild für die Veränderungen der SAW-Geschwindigkeit, ein Schaubild für die Veränderungen des elektromechanischen Kopplungsfaktors k² bzw. ein Schaubild für die Veränderungen des TCV (ein Temperaturkoeffizient der SAW-Geschwindigkeit).
Die 38A, 38B und 38C sind allgemeine Veranschaulichungen der Variation der normalisierten Dicke h/λ des ZnO-Films vs. der Eigenschaftsveränderungsbeziehungen für eine akustische Oberflächenwellenanordnung, welche einen Langasit-Einkristallträger, welcher den Bereich III-7 verwendet, und eine Interdigitalelektrode, einen ZnO-Film und einen Gegenelektrodenfilm umfasst, welche in dieser Reihenfolge auf der Oberfläche davon ausgebildet sind, und sie sind ein Schaubild für die Veränderungen der SAW-Geschwindigkeit, ein Schaubild für die Veränderungen des elektromechanischen Kopplungs faktors k² bzw. ein Schaubild für die Veränderungen des TCV (ein Temperaturkoeffizient der SAW-Geschwindigkeit).
Die 39A, 398 und 39C sind allgemeine Veranschaulichungen der Variation der normalisierten Dicke h/λ des ZnO-Films vs. der Eigenschaftsveränderungsbeziehungen für eine akustische Oberflächenwellenanordnung, welche einen Langasit-Einkristallträger, welcher den Bereich III-8 verwendet, und eine Interdigitalelektrode, einen ZnO-Film und einen Gegenelektrodenfilm umfasst, welche in dieser Reihenfolge auf der Oberfläche davon ausgebildet sind, und sie sind ein Schaubild für die Veränderungen der SAW-Geschwindigkeit, ein Schaubild für die Veränderungen des elektromechanischen Kopplungsfaktors k² bzw. ein Schaubild für die Veränderungen des TCV (ein Temperaturkoeffizient der SAW-Geschwindigkeit).
Die 40A, 40B und 40C sind allgemeine Veranschaulichungen der Variation der normalisierten Dicke h/λ des ZnO-Films vs. der Eigenschaftsveränderungsbeziehungen für eine akustische Oberflächenwellenanordnung, welche einen Langasit-Einkristallträger, welcher den Bereich III-9 verwendet, und eine Interdigitalelektrode, einen ZnO-Film und einen Gegenelektrodenfilm umfasst, welche in dieser Reihenfolge auf der Oberfläche davon ausgebildet sind, und sie sind ein Schaubild für die Veränderungen der SAW-Geschwindigkeit, ein Schaubild für die Veränderungen des elektromechanischen Kopplungsfaktors k² bzw. ein Schaubild für die Veränderungen des TCV (ein Temperaturkoeffizient der SAW-Geschwindigkeit).
Die 41A, 41B und 41C sind allgemeine Veranschaulichungen der Variation der normalisierten Dicke h/λ des ZnO-Films vs. der Eigenschaftsveränderungsbeziehungen für eine akustische Oberflächenwellenanordnung, welche einen Langasit-Einkristallträger, welcher den Bereich III-10 verwendet, und eine Interdigitalelektrode, einen ZnO-Film und einen Gegenelektrodenfilm umfasst, welche in dieser Reihenfolge auf der Oberfläche davon ausgebildet sind, und sie sind ein Schaubild für die Veränderungen der SAW-Geschwindigkeit, ein Schaubild für die Veränderungen des elektromechanischen Kopplungsfaktors k² bzw. ein Schaubild für die Veränderungen des TCV (ein Temperaturkoeffizient der SAW-Geschwindigkeit).
42 ist ein veranschaulichendes Schaubild der Veränderungen des TCV (ein Temperaturkoeffizient der SAW-Geschwindigkeit) für eine akustische Oberflächenwellenanordnung, welche einen Langasit-Einkristallträger, welcher den Bereich III-1 verwendet, und eine Interdigitalelektrode, einen ZnO-Film und einen Gegenelektrodenfilm umfasst, welche in dieser Reihenfolge auf der Oberfläche davon ausgebildet sind, wenn die normalisierte Dicke h/λ des ZnO-Films und Ψ zum Definieren der Ausbreitungsrichtung einer akustischen Oberflächenwelle variiert werden.
43 ist ein veranschaulichendes Schaubild der Veränderungen des elektromechanischen Kopplungsfaktors k² für eine akustische Oberflächenwellenanordnung, welche einen Langasit-Einkristallträger, welcher den Bereich III-1 verwendet, und eine Interdigitalelektrode, einen ZnO-Film und einen Gegenelektrodenfilm umfasst, welche auf der Oberfläche davon ausgebildet sind, wenn die normalisierte Dicke h/λ des ZnO-Films und Ψ zum Definieren der Ausbreitungsrichtung einer akustischen Oberflächenwelle variiert werden.
44 ist ein veranschaulichendes Schaubild der Veränderungen des TCV (ein Temperaturkoeffizient der SAW-Geschwindigkeit) für eine akustische Oberflächenwellenanordnung, welche einen Langasit-Einkristallträger, welcher den Bereich III-10 verwendet, und eine Interdigitalelektrode, einen ZnO-Film und einen Gegenelektrodenfilm umfasst, welche in dieser Reihenfolge auf der Oberfläche davon ausgebildet sind, wenn die normalisierte Dicke h/λ des ZnO-Films und Ψ zum Definieren der Ausbreitungsrichtung einer akustischen Oberflächenwelle variiert werden.
45 ist ein veranschaulichendes Schaubild der Veränderungen des elektromechanischen Kopplungsfaktors k² für eine akustische Oberflächenwellenanordnung, welche einen Langasit-Einkristallträger, welcher den Bereich III-10 verwendet, und eine Interdigitalelektrode, einen ZnO-Film und einen Gegenelektrodenfilm umfasst, welche in dieser Reihenfolge auf der Oberfläche davon ausgebildet sind, wenn die normalisierte Dicke h/λ des ZnO-Films und Ψ zum Definieren der Ausbreitungsrichtung einer akustischen Oberflächenwelle variiert werden.
46 ist eine Schnittdarstellung einer beispielhaften Konstruktion der akustischen Oberflächenwellenanordnung gemäß Ausführungsform 4 der Erfindung.
Die 47A, 47B und 47C sind allgemeine Veranschaulichungen der Variation der normalisierten Dicke h/λ des ZnO-Films vs. der Eigenschaftsveränderungsbeziehungen für eine akustische Oberflächenwellenanordnung, welche einen Langasit-Einkristallträger, welcher den Bereich IV-1 verwendet, und einen Gegenelektrodenfilm, einen ZnO-Film und eine Interdigitalelektrode umfasst, welche in dieser Reihenfolge auf der Oberfläche davon ausgebildet sind, und sie sind ein Schaubild für die Veränderungen der SAW-Geschwindigkeit, ein Schaubild für die Veränderungen des elektromechanischen Kopplungsfaktors k² bzw. ein Schaubild für die Veränderungen des TCV (ein Temperaturkoeffizient der SAW-Geschwindigkeit).
Die 48A, 48B und 48C sind allgemeine Veranschaulichungen der Variation der normalisierten Dicke h/λ des ZnO-Films vs. der Eigenschaftsveränderungsbeziehungen für eine akustische Oberflächenwellenanordnung, welche einen Langasit-Einkristallträger, welcher den Bereich IV-2 verwendet, und einen Gegenelektrodenfilm, einen ZnO-Film und eine Interdigitalelektrode umfasst, welche in dieser Reihenfolge auf der Oberfläche davon ausgebildet sind, und sie sind ein Schaubild für die Veränderungen der SAW-Geschwindigkeit, ein Schaubild für die Veränderungen des elektromechanischen Kopplungsfaktors k² bzw. ein Schaubild für die Veränderungen des TCV (ein Temperaturkoeffizient der SAW-Geschwindigkeit).
Die 49A, 49B und 49C sind allgemeine Veranschaulichungen der Variation der normalisierten Dicke h/λ des ZnO-Films vs. der Eigenschaftsveränderungsbeziehungen für eine akustische Oberflächenwellenanordnung, welche einen Langasit-Einkristallträger, welcher den Bereich IV-3 verwendet, und einen Gegenelektrodenfilm, einen ZnO-Film und eine Interdigitalelektrode umfasst, welche in dieser Reihenfolge auf der Oberfläche davon ausgebildet sind, und sie sind ein Schaubild für die Veränderungen der SAW-Geschwindigkeit, ein Schaubild für die Veränderungen des elektromechanischen Kopplungsfaktors k² bzw. ein Schaubild für die Veränderungen des TCV (ein Temperaturkoeffizient der SAW-Geschwindigkeit).
Die 50A, 50B und 50C sind allgemeine Veranschaulichungen der Variation der normalisierten Dicke h/λ des ZnO-Films vs. der Eigenschaftsveränderungsbeziehungen für eine akustische Oberflächenwellenanordnung, welche einen Langasit-Einkristallträger, welcher den Bereich IV-4 verwendet, und einen Gegenelektrodenfilm, einen ZnO-Film und eine Interdigitalelektrode umfasst, welche in dieser Reihenfolge auf der Oberfläche davon ausgebildet sind, und sie sind ein Schaubild für die Veränderungen der SAW-Geschwindigkeit, ein Schaubild für die Veränderungen des elektromechanischen Kopplungsfaktors k² bzw. ein Schaubild für die Veränderungen des TCV (ein Temperaturkoeffizient der SAW-Geschwindigkeit).
Die 51A, 51B und 51C sind allgemeine Veranschaulichungen der Variation der normalisierten Dicke h/λ des ZnO-Films vs. der Eigenschaftsveränderungsbeziehungen für eine akustische Oberflächenwellenanordnung, welche einen Langasit-Einkristallträger, welcher den Bereich IV-5 verwendet, und einen Gegenelektrodenfilm, einen ZnO-Film und eine Interdigitalelektrode umfasst, welche in dieser Reihenfolge auf der Oberfläche davon ausgebildet sind, und sie sind ein Schaubild für die Veränderungen der SAW-Geschwindigkeit, ein Schaubild für die Veränderungen des elektromechanischen Kopplungsfaktors k² bzw. ein Schaubild für die Veränderungen des TCV (ein Temperaturkoeffizient der SAW-Geschwindigkeit).
Die 52A, 52B und 52C sind allgemeine Veranschaulichungen der Variation der normalisierten Dicke h/λ des ZnO-Films vs. der Eigenschaftsveränderungsbeziehungen für eine akustische Oberflächenwellenanordnung, welche einen Langasit-Einkristallträger, welcher den Bereich IV-6 verwendet, und einen Gegenelektrodenfilm, einen ZnO-Film und eine Interdigitalelektrode umfasst, welche in dieser Reihenfolge auf der Oberfläche davon ausgebildet sind, und sie sind ein Schaubild für die Veränderungen der SAW-Geschwindigkeit, ein Schaubild für die Veränderungen des elektromechanischen Kopplungsfaktors k² bzw. ein Schaubild für die Veränderungen des TCV (ein Temperaturkoeffizient der SAW-Geschwindigkeit).
Die 53A, 53B und 53C sind allgemeine Veranschaulichungen der Variation der normalisierten Dicke h/λ des ZnO-Films vs. der Eigenschaftsveränderungsbeziehungen für eine akustische Oberflächenwellenanordnung, welche einen Langasit-Einkristallträger, welcher den Bereich IV-7 verwendet, und einen Gegenelektrodenfilm, einen ZnO-Film und eine Interdigitalelektrode umfasst, welche in dieser Reihenfolge auf der Oberfläche davon ausgebildet sind, und sie sind ein Schaubild für die Veränderungen der SAW-Geschwindigkeit, ein Schaubild für die Veränderungen des elektromechanischen Kopplungsfaktors k² bzw. ein Schaubild für die Veränderungen des TCV (ein Temperaturkoeffizient der SAW-Geschwindigkeit).
Die 54A, 548 und 54C sind allgemeine Veranschaulichungen der Variation der normalisierten Dicke h/λ des ZnO-Films vs. der Eigenschaftsveränderungsbeziehungen für eine akustische Oberflächenwellenanordnung, welche einen Langasit-Einkristallträger, welcher den Bereich IV-8 verwendet, und einen Gegenelektrodenfilm, einen ZnO-Film und eine Interdigitalelektrode umfasst, welche in dieser Reihenfolge auf der Oberfläche davon ausgebildet sind, und sie sind ein Schaubild für die Veränderungen der SAW-Geschwindigkeit, ein Schaubild für die Veränderungen des elektromechanischen Kopplungsfaktors k² bzw. ein Schaubild für die Veränderungen des TCV (ein Temperaturkoeffizient der SAW-Geschwindigkeit).
Die 55A, 55B und 55C sind allgemeine Veranschaulichungen der Variation der normalisierten Dicke h/λ des ZnO-Films vs. der Eigenschaftsveränderungsbeziehungen für eine akustische Oberflächenwellenanordnung, welche einen Langasit-Einkristallträger, welcher den Bereich IV-9 verwendet, und einen Gegenelektrodenfilm, einen ZnO-Film und eine Interdigitalelektrode umfasst, welche in dieser Reihenfolge auf der Oberfläche davon ausgebildet sind, und sie sind ein Schaubild für die Veränderungen der SAW-Geschwindigkeit, ein Schaubild für die Veränderungen des elektromechanischen Kopplungs faktors k² bzw. ein Schaubild für die Veränderungen des TCV (ein Temperaturkoeffizient der SAW-Geschwindigkeit).
Die 56A, 56B und 56C sind allgemeine Veranschaulichungen der Variation der normalisierten Dicke h/λ des ZnO-Films vs. der Eigenschaftsveränderungsbeziehungen für eine akustische Oberflächenwellenanordnung, welche einen Langasit-Einkristallträger, welcher den Bereich IV-10 verwendet, und einen Gegenelektrodenfilm, einen ZnO-Film und eine Interdigitalelektrode umfasst, welche in dieser Reihenfolge auf der Oberfläche davon ausgebildet sind, und sie sind ein Schaubild für die Veränderungen der SAW-Geschwindigkeit, ein Schaubild für die Veränderungen des elektromechanischen Kopplungsfaktors k² bzw. ein Schaubild für die Veränderungen des TCV (ein Temperaturkoeffizient der SAW-Geschwindigkeit).
57 ist ein veranschaulichendes Schaubild der Veränderungen des TCV (ein Temperaturkoeffizient der SAW-Geschwindigkeit) für eine akustische Oberflächenwellenanordnung, welche einen Langasit-Einkristallträger, welcher den Bereich IV-1 verwendet, und einen Gegenelektrodenfilm, einen ZnO-Film und eine Interdigitalelektrode umfasst, welche in dieser Reihenfolge auf der Oberfläche davon ausgebildet sind, wenn die normalisierte Dicke h/λ des ZnO-Films und Ψ zum Definieren der Ausbreitungsrichtung einer akustischen Oberflächenwelle variiert werden.
58 ist ein veranschaulichendes Schaubild der Veränderungen des elektromechanischen Kopplungsfaktors k² für eine akustische Oberflächenwellenanordnung, welche einen Langasit-Einkristallträger, welcher den Bereich IV-1 verwendet, und einen Gegenelektrodenfilm, einen ZnO-Film und eine Interdigitalelektrode umfasst, welche in dieser Reihenfolge auf der Oberfläche davon ausgebildet sind, wenn die normalisierte Dicke h/λ des ZnO-Films und Ψ zum Definieren der Ausbreitungsrichtung einer akustischen Oberflächenwelle variiert werden.
59 ist ein veranschaulichendes Schaubild der Veränderungen des TCV (ein Temperaturkoeffizient der SAW-Geschwindigkeit) für eine akustische Oberflächenwellenanordnung, welche einen Langasit-Einkristallträger, welcher den Bereich IV-10 verwendet, und einen Gegenelektroderfilm, einen ZnO-Film und eine Interdigitalelektrode umfasst, welche in dieser Reihenfolge auf der Oberfläche davon ausgebildet sind, wenn die normalisierte Dicke h/λ des ZnO-Films und Ψ zum Definieren der Ausbreitungsrichtung einer akustischen Oberflächenwelle variiert werden.
60 ist ein veranschaulichendes Schaubild der Veränderungen des elektromechanischen Kopplungsfaktors k² für eine akustische Oberflächenwellenanordnung, welche einen Langasit-Einkristallträger, welcher den Bereich IV-10 verwendet, und einen Gegenelektrodenfilm, einen ZnO-Film und eine Interdigitalelektrode umfasst, welche in dieser Reihenfolge auf der Oberfläche davon ausgebildet sind, wenn die normalisierte Dicke h/λ des ZnO-Films und Ψ zum Definieren der Ausbreitungsrichtung einer akustischen Oberflächenwelle variiert werden.
BESTE ART DER AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Ausführungsform 1
Bei der Ausführungsform 1 wird der Langasit-Einkristallträger als das Trägermaterial für eine akustische Oberflächenwellenanordnung verwendet, und Φ, θ und Ψ, welche den Schnittwinkel des Trägers repräsentieren, welcher aus dem Langasit-Ein kristall ausgeschnitten wird, und die Ausbreitungsrichtung der akustischen Oberflächenwellen auf dem Träger werden innerhalb des allgemeinen Bereichs 2 ausgewählt. Dies ermöglicht das Vermindern der SAW-Geschwindigkeit, das Erhöhen des elektromechanischen Kopplungsfaktors und das Vermindern des Temperaturkoeffizienten der SAW-Geschwindigkeit oder TCV. Bei der Ausführungsform 1 wird der piezoelektrische Film, welcher aus Zinkoxid angefertigt ist, ferner auf der Oberfläche des Langasit-Einkristallträgers bereitgestellt. Dann wird die Dicke des piezoelektrischen Films in Abhängigkeit vom Schnittwinkel des Trägers aus dem Langasit-Einkristall und von der Ausbreitungsrichtung der akustischen Oberflächenwellen auf dem Träger gesteuert, wodurch eine weitere Erhöhung des elektromechanischen Kopplungsfaktors und/oder eine weitere Verminderung des TCV erzielt wird. Dies wiederum erlaubt die Reduzierung der Größe einer akustischen Oberflächenwellenanordnung und verbessert die Durchlassbandbreite und die Temperaturstabilität einer akustischen Oberflächenwellenanordnung, wenn sie als ein Filter verwendet wird. Insbesondere ist es möglich, einen akustischen Oberflächenwellenfilter zu erzielen, welcher am besten zur Verwendung für Teilnehmerendgeräte zur mobilen Kommunikation geeignet ist und welcher bei Zwischenfrequenzen arbeitet.
Die Bereiche I-1 bis I-10 werden vom allgemeinen Bereich I erfasst, und es existiert für jeden Bereich ein bevorzugter Dickenbereich für den piezoelektrischen Film. Bei den Bereichen I-1 und 2-10 dieser Bereiche kann der Absolutwert des TCV durch eine Auswahl der Dicke des piezoelektrischen Films extrem reduziert werden, und in manchen Fällen kann er im Wesentlichen auf Null gesenkt werden. Es ist folglich möglich, eine akustische Oberflächenwellenanordnung zu erzielen, welche insbesondere bei der Selektivität ausgezeichnet ist.
Es ist bekannt, dass der elektromechanische Kopplungsfaktor einer akustischen Oberflächenwellenanordnung durch das Ausbilden eines piezoelektrischen Films aus Zinkoxid, Tantaloxid, CdS oder dergleichen auf der Oberfläche eines piezoelektrischen Trägers aus LiNbO₃ oder dergleichen gesteigert werden kann, wie typischerweise in JP-A 8-204 499 dargelegt wird. Bis jetzt jedoch wurde in der Technik noch keine akustische Oberflächenwellenanordnung vorgeschlagen, welche einen piezoelektrischen Film umfasst, welcher auf der Oberfläche eines Langasit-Einkristallträgers ausgebildet ist. Hier kann der Langasit-Träger durch die Auswahl seines Schnittwinkels aus dem Langasit-Einkristall und der Ausbreitungsrichtung akustischer Oberflächenwellen darauf einen positiven TCV aufweisen. Andererseits weist der Zinkoxid-Film einen negativen TCV auf. Wenn der Zinkoxid-Film auf dem Langasit-Träger ausgebildet wird, werden beide TCV gegenseitig aufgehoben, so dass der kombinierte TCV extrem reduziert werden kann. In dieser Hinsicht ist ein herkömmlicher piezoelektrischer Träger, wie beispielsweise ein LiNbO₃-Träger, welcher einen negativen TCV aufweist, nicht bevorzugt, da der zusammengesetzte TCV in der Kombination mit einem Zinkoxid-Film stark zu einer negativen Seite verschoben wird. Gemäß der Ausführungsform 1, wobei ein spezifischer Langasit-Träger in Kombination mit dem Zinkoxid-Film verwendet wird, ist es möglich, TCV-Verminderungen zu erzielen, welche durch eine herkömmliche Kombination eines piezoelektrischen Trägers und Films nicht erzielbar wären.
Ausführungsform 2
Bei der Ausführungsform 2 werden ein piezoelektrischer Film und eine Interdigitalelektrode in der beschriebenen Reihenfolge auf einem piezoelektrischen Träger ausgebildet, um eine akustische Oberflächenwellenanordnung zu konstruieren. Ein Langasit-Einkristallträger wird als der piezoelektrische Träger verwendet, während ein Zinkoxid-Film als der piezoelektrische Film verwendet wird. Durch die Bereitstellung des piezoelektrischen Films wird es möglich, den elektromechanischen Koppelungsfaktor zu steigern.
Es ist bekannt, dass der elektromechanische Kopplungsfaktor durch das Ausbilden eines piezoelektrischen Films auf der Oberfläche eines piezoelektrischen Trägers gesteigert werden kann, wie typischerweise in JP-A 8-204 499 offenbart wird. Wenn ein herkömmlicher piezoelektrischer Träger, wie beispielsweise ein LiNbO₃-Träger, welcher einen negativen TCV aufweist, in Kombination mit einem Zinkoxid-Film verwendet wird, wird der zusammengesetzte TCV jedoch stark zu einer negativen Seite verschoben.
Bei der vorliegenden Erfindung wird der Langasit-Einkristall als das Trägermaterial verwendet. Der Langasit-Träger kann durch eine Auswahl seines Schnittwinkels aus dem Langasit-Einkristall und der Ausbreitungsrichtung der akustischen Oberflächenwellen darauf einen positiven TCV aufweisen. Andererseits weist der Zinkoxid-Film einen negativen TCV auf. Wenn der Zinkoxid-Film auf dem Langasit-Träger ausgebildet wird, werden beide TCV gegenseitig aufgehoben, so dass der kombinierte TCV extrem reduziert werden kann. Es ist folglich möglich, eine akustische Oberflächenwellenanordnung zu realisieren, welche durch eine herkömmliche Kombination eines piezoelektrischen Trägers und Films nicht erzielbar ist, d. h. eine akustische Oberflächenwellenanordnung, welche einen gesteigerten elektromechanischen Kopplungsfaktor und einen reduzierten TCV-Absolutwert aufweist.
JP-A 8-204499 offenbart auch, dass ein piezoelektrischer Film auf einer Interdigitalelektrode ausgebildet wird, welche auf einem piezoelektrischen Träger bereitgestellt wird. Bei der Ausführungsform 2 der Erfindung wird die Interdigitalelektrode andererseits auf dem piezoelektrischen Film ausgebildet, welcher auf dem piezoelektrischen Träger bereitgestellt wird. Mit anderen Worten ist bei der Ausführungsform 2 ein homogener piezoelektrischer Film erreichbar, weil der piezoelektrische Film auf der flachen Oberfläche des Langasit-Einkristallträgers wächst. Es ist folglich möglich, die Frequenzvariationen, welche der Unregelmäßigkeit des piezoelektrischen Films zugeschrieben werden, zu eliminieren oder wesentlich zu reduzieren.
Die Bereiche II-1 bis II-10 werden vom allgemeinen Bereich II erfasst, und es existiert für jeden Bereich ein bevorzugter Dickenbereich für den piezoelektrischen Film. Bei den Bereichen II-1 und II-10 dieser Bereiche kann der Absolutwert des TCV durch eine Auswahl der Dicke des piezoelektrischen Films extrem reduziert werden, und in manchen Fällen kann er im Wesentlichen auf Null gesenkt werden. Es ist folglich möglich, eine akustische Oberflächenwellenanordnung zu erzielen, welche insbesondere bei der Selektivität ausgezeichnet ist.
Ausführungsform 3
Bei der Ausführungsform 3 der Erfindung wird ein piezoelektrischer Film 4 auf einem piezoelektrischen Träger 2 bereitgestellt, um eine wie in 31 gezeigte akustische Oberflächenwellenanordnung zu konstruieren. Ein Langasit-Einkristallträger wird als der piezoelektrische Träger verwendet, während ein Zinkoxid-Film als der piezoelektrische Film verwendet wird, und ferner wird ein Gegenelektrodenfilm 5 auf dem piezoelektrischen Film bereitgestellt. Durch die Bereitstellung des piezoelektrischen Films und des Gegen elektrodenfilms ist es möglich, den elektromechanischen Kopplungsfaktor der Anordnung zu steigern.
Es ist bekannt, dass der elektromechanische Kopplungsfaktor durch das Ausbilden eines piezoelektrischen Films auf der Oberfläche eines piezoelektrischen Trägers gesteigert werden kann, wie typischerweise in JP-A 8-204 499 offenbart wird. Wenn ein herkömmlicher piezoelektrischer Träger, wie beispielsweise ein LiNbO₃-Träger, welcher einen negativen TCV aufweist, in Kombination mit einem Zinkoxid-Film verwendet wird, wird der zusammengesetzte TCV jedoch stark zu einer negativen Seite verschoben.
Es ist auch bekannt, dass sogar wenn ein piezoelektrischer Film relativ dünn ist, ein gesteigerter elektromechanischer Kopplungsfaktor durch Gegenüberstellen einer Interdigitalelektrode zu einem Gegenelektrodenfilm mit dem zwischen ihnen liegenden piezoelektrischen Film erreicht werden kann, wie typischerweise in „Surface Wave Device, and Its Application", Seiten 98 bis 109, herausgegeben von Nikkan Kogyo Shinbun-Sha (1978) beschrieben ist. Bei einer herkömmlichen akustischen Oberflächenwellenanordnung, welche mit einem Gegenelektrodenfilm versehen ist, wird jedoch ein nicht-piezoelektrischer Träger, wie beispielsweise ein Glas-, Silizium- oder Saphir-Träger, an Stelle eines piezoelektrischen Trägers verwendet. Eine mögliche Erklärung dafür könnte sein, dass wie oben erwähnt im Fall einer herkömmlichen Kombination eines piezoelektrischen Trägers und Films eine zu große Verschiebung des TCV zu einer negativen Seite auftritt.
Bei der Ausführungsform 3 der Erfindung wird der Langasit-Einkristall als das Trägermaterial verwendet. Der Langasit-Träger kann durch eine Auswahl seines Schnittwinkels aus dem Langasit-Einkristall und der Ausbreitungsrichtung der akus tischen Oberflächenwellen darauf einen positiven TCV aufweisen. Andererseits weist der Zinkoxid-Film einen negativen TCV auf. Wenn der Zinkoxid-Film auf dem Langasit-Träger ausgebildet wird, werden beide TCV gegenseitig aufgehoben, so dass der kombinierte TCV extrem reduziert werden kann. Es ist folglich möglich, eine akustische Oberflächenwellenanordnung zu realisieren, welche durch eine herkömmliche Kombination eines piezoelektrischen Trägers und Films nicht erzielbar ist, d. h. eine akustische Oberflächenwellenanordnung, welche einen gesteigerten elektromechanischen Kopplungsfaktor und einen reduzierten TCV-Absolutwert aufweist.
Bei der Ausführungsform 3 werden Φ, Θ und Ψ, welche den Schnittwinkel des Trägers repräsentieren, welcher aus dem Langasit-Einkristall ausgeschnitten wird, und die Ausbreitungsrichtung der akustischen Oberflächenwellen auf dem Träger innerhalb des allgemeinen Bereichs III ausgewählt. Dies ermöglicht das Vermindern der SAW-Geschwindigkeit, das Erhöhen des elektromechanischen Kopplungsfaktors und das Vermindern des Temperaturkoeffizienten der SAW-Geschwindigkeit oder TCV. Dann wird die Dicke des piezoelektrischen Films in Abhängigkeit vom Schnittwinkel des Trägers aus dem Langasit-Einkristall und von der Ausbreitungsrichtung der akustischen Oberflächenwellen auf dem Träger gesteuert, wodurch eine weitere Erhöhung des elektromechanischen Kopplungsfaktors und/oder eine weitere Verminderung des TCV erzielt wird. Dies wiederum erlaubt die Reduzierung der Größe einer akustischen Oberflächenwellenanordnung und verbessert die Durchlassbandbreite und die Temperaturstabilität einer akustischen Oberflächenwellenanordnung, wenn sie als ein Filter verwendet wird. Insbesondere ist es möglich, einen akustischen Oberflächenwellenfilter zu erzielen, welcher am besten zur Verwendung für Teilnehmerendgeräte zur mobilen Kommunikation geeignet ist und welcher bei Zwischenfrequenzen arbeitet.
Die Bereiche III-1 bis III-10 werden vom allgemeinen Bereich III erfasst, und es existiert für jeden Bereich ein bevorzugter Dickenbereich für den piezoelektrischen Film. Bei den Bereichen III-1 und III-10 dieser Bereiche kann der Absolutwert des TCV durch eine Auswahl der Dicke des piezoelektrischen Films extrem reduziert werden, und in manchen Fällen kann er im Wesentlichen auf Null gesenkt werden. Es ist folglich möglich, eine akustische Oberflächenwellenanordnung zu erzielen, welche insbesondere bei der Selektivität ausgezeichnet ist.
Ausführungsform 4
Bei der Ausführungsform 4 der Erfindung wird ein piezoelektrischer Film 4 auf einem piezoelektrischen Träger 2 bereitgestellt, um eine wie in 46 gezeigte akustische Oberflächenwellenanordnung anzufertigen. Ein Langasit-Einkristallträger wird als der piezoelektrische Träger verwendet, während ein Zinkoxid-Film als der piezoelektrische Film verwendet wird, und ferner liegt ein Gegenelektrodenfilm 5 zwischen dem piezoelektrischen Film und dem Träger. Durch die Bereitstellung des piezoelektrischen Films und des Gegenelektrodenfilms ist es möglich, den elektromechanischen Kopplungsfaktor der Abordnung zu steigern.
Es ist bekannt, dass der elektromechanische Kopplungsfaktor durch das Ausbilden eines piezoelektrischen Films auf der Oberfläche eines piezoelektrischen Trägers gesteigert werden kann, wie typischerweise in JP-A 8-204 499 offenbart wird. Wenn ein herkömmlicher piezoelektrischer Träger, wie beispielsweise ein LiNbO₃-Träger, welcher einen negativen TCV aufweist, in Kombination mit einem Zinkoxid-Film verwendet wird, wird der zusammengesetzte TCV jedoch stark zu einer negativen Seite verschoben.
Es ist auch bekannt, dass sogar wenn ein piezoelektrischer Film relativ dünn ist, ein gesteigerter elektromechanischer Kopplungsfaktor durch Gegenüberstellen einer Interdigitalelektrode zu einem Gegenelektrodenfilm mit dem zwischen ihnen liegenden piezoelektrischen Film erreicht werden kann, wie typischerweise in „Surface Wave Device, and Its Application", Seiten 98 bis 109, herausgegeben von Nikkan Kogyo Shinbun-Sha (1978) beschrieben ist. Bei einer herkömmlichen akustischen Oberflächenwellenanordnung, welche mit einem Gegenelektrodenfilm versehen ist, wird jedoch ein nicht-piezoelektrischer Träger, wie beispielsweise ein Glas-, Silizium- oder Saphir-Träger, an Stelle eines piezoelektrischen Trägers verwendet. Eine mögliche Erklärung dafür könnte sein, dass im. Fall einer herkömmlichen Kombination eines piezoelektrischen Trägers und. Films eine zu große Verschiebung des TCV zu einer negativen Seite auftritt.
Bei der Ausführungsform 4 der Erfindung wird der Langasit-Einkristall als ein Trägermaterial verwendet. Der Langasit-Träger kann durch eine Auswahl seines Schnittwinkels aus dem Langasit-Einkristall und der Ausbreitungsrichtung der akustischen Oberflächenwellen darauf einen positiven TCV aufweisen. Andererseits weist der Zinkoxid-Film einen negativen TCV auf. Wenn der Zinkoxid-Film auf dem Langasit-Träger ausgebildet wird, werden beide TCV gegenseitig aufgehoben, so dass der kombinierte TCV extrem reduziert werden kann. Es ist folglich möglich, eine akustische Oberflächenwellenanordnung zu realisieren, welche durch eine herkömmliche Kombination eines piezoelektrischen Trägers und Films nicht erzielbar ist, d. h. eine akustische Oberflächenwellenanordnung, welche einen gesteigerten elektromechanischen Kopplungsfaktor und einen reduzierten TCV-Absolutwert aufweist.
JP-A 8-204499 offenbart auch, dass ein piezoelektrischer Film auf einer Interdigitalelektrode ausgebildet wird, welche auf einem piezoelektrischen Träger bereitgestellt wird. Bei der Ausführungsform 4 der Erfindung werden der Gegenelektrodenfilm und die piezoelektrischen Filme andererseits auf dem piezoelektrischen Träger ausgebildet, und die Interdigitalelektrode wird auf dem piezoelektrischen Film ausgebildet. Mit anderen Worten kann bei der Ausführungsform 4 ein homogener piezoelektrischer Film erreicht werden, weil der piezoelektrische Film auf der flachen Oberfläche des Gegenelektrodenfilms wächst. Es ist folglich möglich, die Frequenzvariationen, welche der Unregelmäßigkeit des piezoelektrischen Films zugeschrieben werden, zu eliminieren oder wesentlich zu reduzieren.
Bei der Ausführungsform 4 werden Φ, Θ und Ψ, welche den Schnittwinkel des Trägers repräsentieren, welcher aus dem Langasit-Einkristall ausgeschnitten wird, und die Ausbreitungsrichtung der akustischen Oberflächenwellen auf dem Träger innerhalb des allgemeinen Bereichs IV ausgewählt. Dies ermöglicht das Vermindern der SAW-Geschwindigkeit, das Erhöhen des elektromechanischen Kopplungsfaktors und das Vermindern des Temperaturkoeffizienten der SAW-Geschwindigkeit oder TCV. Dann wird die Dicke des piezoelektrischen Films in Abhängigkeit vom Schnittwinkel des Trägers aus dem Langasit-Einkristall und von der Ausbreitungsrichtung der akustischen Oberflächenwellen auf dem Träger gesteuert, wodurch eine weitere Erhöhung des elektromechanischen Kopplungsfaktors und/oder eine weitere Verminderung des TCV erzielt wird. Dies wiederum erlaubt die Reduzierung der Größe einer akustischen Oberflächenwellenanordnung und verbessert die Durchlassband breite und die Temperaturstabilität einer akustischen Oberflächenwellenanordnung, wenn sie als ein Filter verwendet wird. Insbesondere ist es möglich, einen akustischen Oberflächenwellenfilter zu erzielen, welcher am besten zur Verwendung für Teilnehmerendgeräte zur mobilen Kommunikation geeignet ist und welcher bei Zwischenfrequenzen arbeitet.
Die Bereiche IV-1 bis IV-10 werden vom allgemeinen Bereich IV erfasst, und es existiert für jeden Bereich ein bevorzugter Dickenbereich für den piezoelektrischen Film. Bei den Bereichen IV-1 und IV-10 dieser Bereiche kann der Absolutwert des TCV durch eine Auswahl der Dicke des piezoelektrischen Films extrem reduziert werden, und in manchen Fällen kann er im Wesentlichen auf Null gesenkt werden. Es ist folglich möglich, eine akustische Oberflächenwellenanordnung zu erzielen, welche insbesondere bei der Selektivität ausgezeichnet ist.
Es muss hier vermerkt werden, dass „NUMERICAL AND EXPERIMENTAL INVESTIGATION SAW IN LRNGASITE", 1995 IEEE ULTRASONICS SYMPOSIUM, Bd. 1, 389 (Bezugsschrift 1) beispielsweise einen Bericht gibt über die numerisch berechnete SAW-Geschwindigkeit, k²/2, TCD (der Temperaturkoeffizient der SAW-Verzögerungszeit) usw. für Langasit-Einkristallträger mit.
(0°, 30°, 90°)
(0°, 53°, 90°)
(0°, 61°, 0°)
(0°, 147°, 22°)
(0°, 147°, 18°)
(0°, 32°, 40°)
(0°, 156°, 0°)
(0°, Θ°, 0°)
(0°, 25°, Ψ)
wenn die Schnittwinkel der Träger, welche aus dem Langasit-Einkristall ausgeschnitten sind und die Ausbreitungsrichtung der akustischen Oberflächenwellen auf den Trägern in Form von Euler-Winkeln (Φ, Θ, Ψ) ausgedrückt werden. „Effects of Electric Field and of Mechanical Pressure on Surface Acoustic Waves Propagation in La₃Ga₅SiO₁₄ Piezoelectric Single Crystals", 1995 IEEE ULTRASONICS SYMPOSIUM, Bd. 1, 409 (Bezugsschrift 2) gibt einen Bericht über numerisch berechnete k² oder dergleichen für Träger, welche in Form der folgenden Euler-Winkel (Φ, Θ, Ψ) ausgedrückt werden:
(90°, 90°, Ψ)
(0°, 90°, Ψ)
(0°, Θ, 0°)
(90°, Θ, 0°)
(Φ, 90°, 0°)
Ferner präsentiert ein Artikel „A study on SAW propagation characteristics on a langasite crystal plate" in „The 17th Symposium Preprint on the Fundamentals and Applications of Ultrasonic Electronics" (Bezugsschrift 3) einen Bericht über numerisch berechnete k², TCD usw. für Träger, welche in Form von Euler-Winkeln (Φ, Θ, Ψ) ausgedrückt werden, nämlich
(90°, 90°, Ψ)
und über tatsächlich herausgefundene TCD für Träger, welche in folgender Form ausgedrückt werden:
(0°, 0°, 90°)
(90°, 90°, 175°)
(90°, 90°, 25°)
Ferner präsentiert ein Artikel „Propagation direction dependence of Rayleigh waves on a langasite plate" auf Seite 21 der Materialien, welche auf dem 51th Study Meeting im 150th Committee of Surface Acoustic Wave Device, der Japan Society for the Promotion of Science (Bezugsschrift 4) verteilt wurden, einen Bericht über numerisch berechnete k² usw. für Träger, welche in Form von Euler-Winkeln (Φ, Θ, Ψ) ausgedrückt werden, nämlich
(0°, 0°, Ψ)
(90°, 90°, Ψ)
und über TCD, welche aus Serienresonanzfrequenzen berechnet wurden, welche tatsächlich für Träger herausgefunden wurden, welche in der folgenden Form ausgedrückt werden:
(0°, 0°, 90°)
(90°, 90°, 175°)
(90°, 90°, 15°)
(90°, 90°, 21°)
(90°, 90°, 25°)
Diese Bezugsschrift 4 wurde am 27. Januar 1997 oder nach dem Einreichen einer Stammanmeldung dieser Patentanmeldung herausgegeben. Noch ein weiterer Artikel „Propagation characteristics of surface acoustic waves on La₃Ga₅SiO₁₄" in „The 17th Symposium Preprint on the Fundamentals and Applications of Ultrasonic Electronics" (Bezugsschrift 5) präsentiert einen Bericht über numerisch berechnete k² usw. für Träger, welche in Form von Euler-Winkeln (Φ, Θ, Ψ) ausgedrückt werden, nämlich:
(90°, 90°, Ψ)
(0°, 90°, Ψ)
(0°, 0°, Ψ)
Jede der vorstehenden Bezugsschriften betrifft die Eigenschaften des Langasit-Einkristallträgers an sich. Nirgendwo in diesen Bezugsschriften wird jedoch, wie auch immer, die Bereitstellung eines piezoelektrischen Films offenbart, welcher aus Zinkoxid auf diesem Langasit-Einkristallträger ausgebildet wird. Bei der vorliegenden Erfindung wird der piezoelektrische Film, welcher aus Zinkoxid ausgebildet wird, in Abhängigkeit vom Schnittwinkel des Trägers aus dem Langasit-Einkristall und der Ausbreitungsrichtung der akustischen Oberflächenwellen auf dem Träger zum Zweck des Erzielens einer weiteren Steigerung des elektromechanischen Kopplungsfaktors und/oder einer weiteren Verminderung des TCV auf die optimale Dicke gesteuert. Die vorliegende Erfindung kann folglich nicht einfach durch die oben stehenden Bezugsschriften vorweggenommen werden.
Ausführungsform 1
Eine beispielhafte Architektur der akustischen Oberflächenwellenanordnung gemäß Ausführungsform 1 wird in 1 gezeigt. Diese akustische Oberflächenwellenanordnung umfasst einen Träger 2, einen Satz einer eingabeseitigen Interdigitalelektrode 3 und einer ausgabeseitigen Interdigitalelektrode 3, welcher auf der Oberfläche des Trägers 2 ausgebildet ist, und einen piezoelektrischen Film 4, welcher zum Abdecken des Trägers 2 und der Interdigitalelektroden 3 und 3 bereitgestellt ist. Bei jeder Ausführungsform der Erfindung wird ein Langasit-Einkristall für den Träger 2 verwendet. Der Langasit-Einkristall ist ein Kristalltyp, welcher zu einer Punktgruppe 32 gehört. Bei jeder Ausführungsform der Erfindung wird Zinkoxid (ZnO) für den piezoelektrischen Film 4 verwendet. Der piezoelektrische Film weist eine piezoelektrische Achse auf, welche zur Oberfläche des Trägers im Wesentlichen senkrecht steht.
In 1 sind die x-, y- und z-Achsen senkrecht zueinander. Die x- und y-Achsen liegen in einer Richtung der Ebene des Trägers 2, und die x-Achse definiert eine Ausbreitungsrichtung der akustischen Oberflächenwellen. Die z-Achse, welche senkrecht zur Trägerebene steht, definiert einen Schnittwinkel (Schnittebene) des Trägers, welcher aus dem Einkristall ausgeschnitten wird. Die Beziehungen zwischen diesen x-, y- und z-Achsen und den X-, Y- und Z-Achsen des Langasit-Einkristalls können in Form von Euler-Winkeln (Φ, Θ, Ψ) ausgedrückt werden.
Wenn bei der akustischen Oberflächenwellenanordnung gemäß Ausführungsform 1 der Schnittwinkel des Trägers aus dem Langasit-Einkristall und die Ausbreitungsrichtung der akustischen Oberflächenwellen in Form von Euler-Winkeln (Φ, Θ, Ψ) ausgedrückt werden, existieren Φ, Θ und Ψ in jedem der oben stehenden Bereiche.
Durch Auswahl von Φ, Θ und Ψ aus dem allgemeinen Bereich I und durch Bereitstellen eines piezoelektrischen Films von geeigneter Dicke ist es möglich, die SAW-Geschwindigkeit zu vermindern, den elektromechanischen Kopplungsfaktor zu steigern und den Temperaturkoeffizienten der SAW-Geschwindigkeit oder TCV zu vermindern. Dies wiederum erlaubt es, die Größe einer akustischen Oberflächenwellenanordnung zu reduzieren und die Durchlassbandbreite und die Temperaturstabilität einer akustischen Oberflächenwellenan ordnung zu verbessern, wenn sie als ein Filter verwendet wird. Insbesondere ist es möglich, einen akustischen Oberflächenwellenfilter zu erzielen, welcher am besten zur Verwendung für Teilnehmerendgeräte zur mobilen Kommunikation geeignet ist und welcher bei Zwischenfrequenzen arbeitet. Anschaulicher ausgedrückt kann der Temperaturkoeffizient der SAW-Geschwindigkeit oder TCV des Trägers in der Spanne von – 35 bis 60 ppm/°C liegen, die SAW-Geschwindigkeit des Trägers kann bis zu 2.900 m/s betragen, und der Kopplungsfaktor des Trägers kann 0,1% oder mehr betragen. In manchen Fällen können viel bessere Eigenschaften erhalten werden.
In den Bereichen I-1, I-6, I-7, I-8, I-9 und I-10 kann eine akustische Oberflächenwellenanordnung mit einem breiteren Durchlassband erzielt werden, weil ein Kopplungsfaktor von 0,4% oder mehr erreicht werden kann. In den Bereichen I-1, I-7 und I-10 kann eine viel breitere akustische Oberflächenwellenanordnung erzielt werden, weil ein Kopplungsfaktor von 0,7% oder mehr erreicht werden kann.
In den Bereichen I-1 und I-10 kann der TCV extrem reduziert werden, und in manchen Fällen kann er auf Null reduziert/ werden, und so kann eine akustische Oberflächenwellenanordnung erzielt werden, welche eine ausreichende Temperaturstabilität aufweist. Besonders im Bereich I-1 ist es möglich, eine akustische Oberflächenwellenanordnung mit breitem Durchlassband und ausreichender Temperaturstabilität zu erzielen, weil ein großer Kopplungsfaktor mit einem kleinen TCV durch eine Auswahl der Dicke des piezoelektrischen Films erzielt werden kann.
Es ist anzumerken, dass hier der primäre Temperaturkoeffizient als der Temperaturkoeffizient der SAW-Geschwindigkeit TCV verwendet wird. Sogar wenn eine Kurve der Tempe ratur vs. Schallgeschwindigkeit die Form einer quadratischen Kurve (der primäre Temperaturkoeffizient ist Null) annimmt, kann die quadratische Kurve zum Berechnen von TCV durch das Verfahren der kleinsten Quadrate an eine primäre gerade Linie angenähert werden. Insbesondere wird TCV durch Dividieren einer Veränderung Δv der SAW-Geschwindigkeit pro Temperatureinheit durch die SAW-Geschwindigkeit v_o bei 0°C erhalten.
Die Schnittrichtung des Trägers kann mittels Röntgen-Beugung identifiziert werden.
Der Langasit-Einkristall, welcher bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird, wird allgemein durch eine chemische Formel La₃Ga₅SiO₁₄ wiedergegeben und ist beispielsweise aus Proc. IEEE International Frequency Control Sympo. Bd. 1994, Seiten 48 bis 57 (1994) bekannt. Bei der vorliegenden Erfindung wird der Langasit-Einkristall als ein Träger einer akustischen Oberflächenwellenanordnung eingesetzt. Wenn in diesem Fall die Schnittrichtung des Kristalls und die Ausbreitungsrichtung der akustischen Oberflächenwellen besonders ausgewählt werden, dann ist es möglich, eine akustische Oberflächenwellenanordnung zu erzielen, welche derartig hochwertige Eigenschaften wie oben stehend aufweist. Hier können Langasit-Einkristalle verwendet werden, wenn durch Röntgen-Beugung festgestellt wurde, dass sie hauptsächlich aus einer einzelnen Langasit-Phase zusammengesetzt sind. Mit anderen Worten ist der hier verwendete Langasit-Einkristall nicht immer auf das beschränkt, was durch die vorstehende chemische Formel wiedergegeben wird. Beispielsweise kann wenigstens ein Teil jedes Platzes für La, Ga und Si durch ein anderes Element substituiert werden, oder die Anzahl des Sauerstoffs kann von der vorstehenden stöchiometrischen Zusammensetzung abweichen. Zusätzlich kann der Langasit-Einkristall unvermeidliche Fremdstoffe wie beispielsweise Al, Zr, Fe, Ce, Nd, Pt und Ca enthalten. Es wird keine bestimmte Einschränkung auferlegt, wie die Langasit-Einkristalle herzustellen sind; das bedeutet, dass sie durch gewöhnliche Einkristall-Zuchtverfahren, wie beispielsweise dem CZ-Verfahren hergestellt werden können.
Bei der Ausführungsform 1 kann die bevorzugte Dicke für den piezoelektrischen Film in Abhängigkeit davon, wo (Φ, Θ, Ψ) existieren, bestimmt werden. Anschaulicher gesagt existiert, wie bereits erwähnt, für jeden Bereich ein bevorzugtes h/λ. Hier ist h die Dicke des piezoelektrischen Films, λ ist die Wellenlänge einer akustischen Oberflächenwelle und h/λ ist ein Wert, welcher durch Normalisierung der Dicke des piezoelektrischen Films durch die Wellenlänge der akustischen Oberflächenwelle erhalten wird. Im Allgemeinen sind in den Bereichen I-2 bis I-9, welche im allgemeinen Bereich I eingeschlossen sind, der elektromechanische Kopplungsfaktor und die SAW-Geschwindigkeit um so größer, je größer der h/λ-Wert ist. In den Bereichen I-1 und I-10 ist die SAW-Geschwindigkeit um so kleiner, je größer der h/λ-Wert ist. Folglich wird für jeden Bereich die Spanne ausgewählt, in welcher ein ausreichend großer elektromechanischer Kopplungsfaktor mit einer, ausreichend niedrigen SAW-Geschwindigkeit erhalten wird. Der Temperaturkoeffizient der SAW-Geschwindigkeit oder TCV eines Trägers, welcher einen piezoelektrischen Film aufweist, wird mit einer Steigerung von h/λ in eine negative Richtung verschoben. Wenn der Träger an sich einen positiven TCV aufweist, ist es deshalb möglich, eine Verminderung des TCV durch die Bereitstellung des piezoelektrischen Films zu erzielen.
Bei jeder Ausführungsform der Erfindung wird keine bestimmte Einschränkung auferlegt, wie der piezoelektrische Film auszubilden ist; das bedeutet, dass der piezoelektrische Film durch jedes beliebige Verfahren ausgebildet werden kann, wenn es einen piezoelektrischen Film ergibt, welcher eine piezo- elektrische Achse aufweist, welche im wesentlichen senkrecht zur Oberfläche des Trägers steht. Ein derartiges Verfahren umfasst beispielsweise ein Metallaufdampfverfahren, ein Ionenplattierungsverfahren und ein CVD-Verfahren. wenn diese Verfahren unter entsprechenden, vorbestimmten Filmbildungsbedingungen verwendet werden, ist es leicht möglich, einen piezoelektrischen Film zu erhalten, welcher eine piezoelektrische oder c-Achse aufweist, welche im Wesentlichen senkrecht zur Oberfläche des Trägers steht.
Die Trägergröße ist bei keiner Ausführungsform der Erfindung besonders kritisch, und sie kann im Allgemeinen in der Größenordnung von 1 bis 20 mm in der Ausbreitungsrichtung der akustischen Oberflächenwellen und in der Größenordnung von 0,5 bis 5 mm in einer Richtung senkrecht dazu liegen. Die Trägerdicke ist im Allgemeinen wenigstens drei Mal so groß wie der Abstand der Interdigitalelektroden (entsprechend der Wellenlänge einer akustischen Oberflächenwelle), welche auf dem Träger ausgebildet sind, und liegt gewöhnlich in der Größenordnung von 0,2 bis 0,5 mm. Es ist jedoch anzumerken, dass ein experimentelles Muster, welches zum Zweck der Abschätzung des Leistungsvermögens des Trägers präpariert wird, in manchen Fällen eine Dicke aufweisen kann, welche die vorstehende obere Grenze von 0,5 mm überschreitet. Wenn beispielsweise der Abstand einer Interdigitalelektrode für Experimentalzwecke 320 μm beträgt, ist die Dicke des Trägers wenigstens 0,96 mm.
Bei der vorliegenden Erfindung ist jede der Interdigitalelektroden 3, welche auf dem Träger 2 ausgebildet sind, eine periodisch gestreifte Dünnfilmelektrode zum Anregen, Empfangen, Reflektieren und Ausbreiten akustischer Ober flächenwellen. Die Interdigitalelektrode ist gemustert, um die vorstehende, vorbestimmte Ausbreitungsrichtung der akustischen Oberflächenwellen zu erzielen. Die Interdigitalelektrode kann durch Verdampfung oder Metallauf dampfen unter Verwendung von Au oder Al ausgebildet werden. Die Breite des Elektrodenfingers der Interdigitalelektrode kann in Abhängigkeit von der Frequenz, bei welcher die akustische Oberflächenwellenanordnung eingesetzt wird, festgestellt werden und kann im Allgemeinen in der Größenordnung von 2 bis 10 μm in dem Frequenzband liegen, in welchem die vorliegende Erfindung vorzugsweise eingesetzt wird. Die Dicke der Interdigitalelektrode liegt gewöhnlich in der Größenordnung von 0,03 bis 1,5 μm.
Die akustische Oberflächenwellenanordnung gemäß jeder Ausführungsform der Erfindung eignet sich gut für Filter, welche in einem Frequenzband von im Allgemeinen 10 bis 500 MHz und insbesondere von 10 bis 300 MHz verwendet werden. Die akustische Oberflächenwellenanordnung der vorliegenden Erfindung ist wegen ihrer langsamen SAW-Geschwindigkeit auch nützlich, um ein akustisches Oberflächenwellen-Verzögerungselement klein anzufertigen.
Ausführungsform 2
Eine beispielhafte Architektur der akustischen Oberflächenwellenanordnung gemäß Ausführungsform 2 wird in 16 gezeigt. Diese akustische Oberflächenwellenanordnung umfasst einen Träger 2, einen piezoelektrischen Film 4 auf der Oberfläche des Trägers 2 und einen Satz einer eingabeseitigen Interdigitalelektrode 3 und einer ausgabeseitigen Interdigitalelektrode 3, welche auf der Oberfläche des piezoelektrischen Films 4 ausgebildet sind.
Wenn bei der akustischen Oberflächenwellenanordnung gemäß Ausführungsform 2 der Schnittwinkel des Trägers aus dem Langasit-Einkristall und die Ausbreitungsrichtung der akustischen Oberflächenwellen in Form von Euler-Winkeln (Φ, Θ, Ψ) ausgedrückt werden, existieren Φ, Θ und Ψ in jedem der oben stehenden Bereiche.
Durch Auswahl von Φ, Θ und Ψ aus dem allgemeinen Bereich II und durch Bereitstellen eines piezoelektrischen Films von geeigneter Dicke ist es möglich, die SAW-Geschwindigkeit zu vermindern, den elektromechanischen Kopplungsfaktor zu steigern und den Temperaturkoeffizienten der SAW-Geschwindigkeit oder TCV zu vermindern. Dies wiederum erlaubt es, die Größe einer akustischen Oberflächenwellenanordnung zu reduzieren und die Durchlassbandbreite und die Temperaturstabilität einer akustischen Oberflächenwellenanordnung zu verbessern, wenn sie als ein Filter verwendet wird. Insbesondere ist es möglich, einen akustischen Oberflächenwellenfilter zu erzielen, welcher am besten zur Verwendung für Teilnehmerendgeräte zur mobilen Kommunikation geeignet ist und welcher bei Zwischenfrequenzen arbeitet. Anschaulicher ausgedrückt kann der Temperaturkoeffizient der SAW-Geschwindigkeit oder TCV des Trägers in der Spanne von – 35 bis 60 ppm/°C liegen, die SAW-Geschwindigkeit des Trägers kann bis zu 2.900 m/s betragen, und der Kopplungsfaktor des Trägers kann 0,1% oder mehr betragen. In manchen Fällen können viel bessere Eigenschaften erhalten werden.
Im allgemeinen Bereich II kann eine breitbandige akustische Oberflächenwellenanordnung erzielt werden, weil ein Kopplungsfaktor von 0,4% oder mehr erreicht werden kann. In den Bereichen II-1 und II-10 kann eine breitbandigere akustische Oberflächenwellenanordnung erzielt werden, weil ein Kopplungsfaktor von 0,8% oder mehr erreicht werden kann.
In den Bereichen II-1 und II-10 kann eine akustische Oberflächenwellenanordnung von ausreichender Temperaturstabilität erzielt werden, weil der TCV extrem reduziert werden kann. In den Bereichen II-1 und II-10 kann eine akustische Oberflächenwellenanordnung mit viel breiterem Durchlassband und besserer Temperaturstabilität erzielt werden, weil ein großer Kopplungsfaktor mit einem kleinen TCV durch eine Auswahl der Dicke des piezoelektrischen Films erreicht werden kann.
Bei der Ausführungsform 2 kann die bevorzugte Dicke für den piezoelektrischen Film in Abhängigkeit davon, wo (Φ, Θ, Ψ) existieren, bestimmt werden. Anschaulicher gesagt existiert für jeden Bereich ein bevorzugtes h/λ. Hier ist h die Dicke des piezoelektrischen Films, λ ist die Wellenlänge einer akustischen Oberflächenwelle und h/λ ist ein Wert, welcher durch Normalisierung der Dicke des piezoelektrischen Films durch die Wellenlänge der akustischen Oberflächenwelle erhalten wird. Im Allgemeinen sind in den Bereichen II-2 bis II-9, welche im allgemeinen Bereich II eingeschlossen sind, der elektromechanische Kopplungsfaktor und die SAW-Geschwindigkeit um so größer, je größer der h/λ-Wert ist. In den Bereichen II-1 und II-10 ist die SAW-Geschwindigkeit um so kleiner, je größer der h/λ-Wert ist. Der Temperaturkoeffizient der SAW-Geschwindigkeit oder TCV eines Trägers, welcher einen piezoelektrischen Film aufweist, wird mit einer Steigerung von h/λ in eine negative Richtung verschoben. Wenn der Träger an sich einen positiven TCV aufweist, ist es deshalb möglich, eine Verminderung des TCV durch die Bereitstellung des piezoelektrischen Films zu erzielen.
Vorzugsweise wird deshalb h/λ für jeden Bereich in einer derartigen Weise ausgewählt, dass die nötige Eigenschaft oder Eigenschaften der SAW-Geschwindigkeit, des elektromechanischen Kopplungsfaktors und des TCV stark verbessert werden. Es gibt in jedem Bereich eine spezifische Spanne von h/λ, in welcher diese Eigenschaften, wie bereits erwähnt, praktisch erfüllt werden.
Ausführungsform 3
Eine beispielhafte Architektur der akustischen Oberflächenwellenanordnung gemäß Ausführungsform 3 wird in 31 gezeigt. Diese akustische Oberflächenwellenanordnung umfasst einen Träger 2, einen Satz einer eingabeseitigen Interdigitalelektrode 3 und einer ausgabeseitigen Interdigitalelektrode 3 auf der Oberfläche des Trägers 2 und einen piezoelektrischen Film 4, welcher zum Abdecken des Trägers 2 und der Interdigitalelektroden 3 und 3 bereitgestellt wird. Zusätzlich ist ein Gegenelektrodenfilm 5 auf der Oberfläche des piezoelektrischen Films 4 ausgebildet.
Wenn bei der akustischen Oberflächenwellenanordnung gemäß Ausführungsform 3 der Schnittwinkel des Trägers aus dem Langasit-Einkristall und die Ausbreitungsrichtung der akustischen Oberflächenwellen in Form von Euler-Winkeln (Φ, Θ, Ψ) ausgedrückt werden, existieren Φ, Θ und Ψ in jedem der oben stehenden Bereiche.
Durch Auswahl von Φ, Θ und Ψ aus dem allgemeinen Bereich III und durch Bereitstellen eines piezoelektrischen Films und eines Gegenelektrodenfilms, jeweils von geeigneter Dicke, ist es möglich, die SAW-Geschwindigkeit zu vermindern, den elektromechanischen Kopplungsfaktor zu steigern und den Temperaturkoeffizienten der SAW-Geschwindigkeit oder TCV zu vermindern. Dies wiederum erlaubt es, die Größe einer akustischen Oberflächenwellenanordnung zu reduzieren und die Durchlassbandbreite und die Temperaturstabilität einer akustischen Oberflächenwellenanordnung zu verbessern, wenn sie als ein Filter verwendet wird. Insbesondere ist es möglich, einen akustischen Oberflächenwellenfilter zu erzielen, welcher am besten zur Verwendung für Teilnehmerendgeräte zur mobilen Kommunikation geeignet ist und welcher bei Zwischenfrequenzen arbeitet. Anschaulicher ausgedrückt kann der Temperaturkoeffizient der SAW-Geschwindigkeit oder TCV des Trägers in der Spanne von –35 bis 60 ppm/°C liegen, die SAW-Geschwindigkeit des Trägers kann bis zu 2.900 m/s betragen, und der Kopplungsfaktor des Trägers kann 0,1% oder mehr betragen. In manchen Fällen können viel bessere Eigenschaften erhalten werden.
Im allgemeinen Bereich III weist der elektromechanische Kopplungsfaktor zwei Höchstwerte hinsichtlich der Dicke des piezoelektrischen Films auf. Der Höchstwert des elektromechanischen Kopplungsfaktors auf der Seite eines dünnen piezoelektrischen Films weist einen praktisch ausreichend großen Wert von 0,13% oder mehr auf. Insbesondere im Bereich III-4 beträgt der Höchstwert des Kopplungsfaktors 0,37%. Der Höchstwert des elektromechanischen Kopplungsfaktors auf der Seite eines dicken piezoelektrischen Films weist auch einen ausreichend großen Wert von 0,15% oder mehr auf. Diesmal zeigt der TVC eine Verbesserung von ungefähr 20 ppm/ °C im Vergleich mit dem ohne einen piezoelektrischen Film auf.
Bei der Ausführungsform 3 kann die bevorzugte Dicke für den piezoelektrischen Film in Abhängigkeit davon, wo (Φ, Θ, Ψ) existieren, bestimmt werden. Anschaulicher gesagt, existiert für jeden Bereich ein bevorzugtes h/λ. Hier ist h die Dicke des piezoelektrischen Films, λ ist die Wellenlänge einer akustischen Oberflächenwelle und h/λ ist ein Wert, welcher durch Normalisierung der Dicke des piezoelektrischen Films durch die Wellenlänge der akustischen Oberflächenwelle erhalten wird. Je größer der h/λ-Wert ist, desto niedriger ist die SAW-Geschwindigkeit in den Bereichen III-1 und III-10 und desto höher ist die SAW-Geschwindigkeit in den Bereichen III-2 bis III-9. Wie gerade zuvor erwähnt, weist der elektromechanische Kopplungsfaktor im allgemeinen Bereich III zwei Höchstwerte hinsichtlich h/λ auf. Wenn der elektromechanische Kopplungsfaktor auf der Seite eines großen h/λ einen Höchstwert zeigt, wird der Absolutwert des TCV klein. Der Temperaturkoeffizient der SAW-Geschwindigkeit oder TCV eines Trägers, welcher einen piezoelektrischen Film aufweist, wird mit einer Steigerung von h/λ in eine negative Richtung verschoben. Wenn der Träger an sich einen positiven TCV aufweist, ist es deshalb möglich, eine Verminderung des TCV durch die Bereitstellung des piezoelektrischen Films zu erzielen.
Vorzugsweise wird deshalb h/λ für jeden Bereich in einer derartigen Weise ausgewählt, dass die nötige Eigenschaft oder Eigenschaften der SAW-Geschwindigkeit, des elektromechanischen Kopplungsfaktors und des TCV stark verbessert werden. Es gibt in jedem Bereich eine spezifische Spanne von h/λ, in welcher diese Eigenschaften, wie bereits erwähnt, praktisch erfüllt werden.
Der Gegenelektrodenfilm 5 kann von derartiger Größe sein, um den gesamten piezoelektrischen Film 4 abzudecken. Insofern diese Ausführungsform betroffen, ist, kann der Gegenelektrodenfilm jedoch wenigstens in einer Zone gegenüber der Interdigitalelektroden 3 auf den Eingabe- und Ausgabeseiten ausgebildet sein. Die Dicke des Gegenelektrodenfilms liegt vorzugsweise in der Spanne von 0,03 bis 0,1 μm. Ein zu dünner Gegenelektrodenfilm ist nicht bevorzugt, weil kein kontinuierlicher Film erreicht wird oder ein elektrisches Potenzial in der Ebene des Films wegen eines Anstiegs des elektrischen Widerstands inhomogen wird. Ein zu dicker Gegen elektrodenfilm ist wiederum nicht bevorzugt, weil er zu einer Steigerung der Masselast auf dem Gegenelektrodenfilm führt. Das Material und die Ausbildung des Gegenelektrodenfilms können die gleichen sein, wie in Verbindung mit den Interdigitalelektroden beschrieben. Der Gegenelektrodenfilm muss nicht immer an Masse oder anderweitig angeschlossen sein; er kann in einem elektrisch isolierten Zustand platziert werden.
Ausführungsform 4
Eine beispielhafte Architektur der akustischen Oberflächenwellenanordnung gemäß Ausführungsform 4 wird in 46 gezeigt. Diese akustische Oberflächenwellenanordnung umfasst einen Träger 2, einen Gegenelektrodenfilm 5, welcher auf der Oberfläche des Trägers 2 bereitgestellt wird, einen piezoelektrischen Film 4, welcher auf der Oberfläche des Gegenelektrodenfilms 5 bereitgestellt wird, und einen Satz einer eingabeseitigen Interdigitalelektrode 3 und einer ausgabeseitigen Interdigitalelektrode 3, welche auf der Oberfläche des piezoelektrischen Films 4 bereitgestellt werden.
Wenn bei der akustischen Oberflächenwellenanordnung gemäß Ausführungsform 4 der Schnittwinkel des Trägers aus dem Langasit-Einkristall und die Ausbreitungsrichtung der akustischen Oberflächenwellen in Form von Euler-Winkeln (Φ, Θ, Ψ) ausgedrückt werden, existieren Φ, Θ und Ψ in jedem der oben stehenden Bereiche.
Durch Auswahl von Φ, Θ und Ψ aus dem allgemeinen Bereich IV und durch Bereitstellen eines piezoelektrischen Films und eines Gegenelektrodenfilms, jeweils von geeigneter Dicke, ist es möglich, die SAW-Geschwindigkeit zu vermindern, den elektromechanischen Kopplungsfaktor zu steigern und den Temperaturkoeffizienten der SAW-Geschwindigkeit oder TCV zu vermindern. Dies wiederum erlaubt es, die Größe einer akustischen Oberflächenwellenanordnung zu reduzieren und die Durchlassbandbreite und die Temperaturstabilität einer akustischen Oberflächenwellenanordnung zu verbessern, wenn sie als ein Filter verwendet wird. Insbesondere ist es möglich, einen akustischen Oberflächenwellenfilter zu erzielen, welcher am besten zur Verwendung für Teilnehmerendgeräte zur mobilen Kommunikation geeignet ist und welcher bei Zwischenfrequenzen arbeitet. Anschaulicher gesagt kann der Temperaturkoeffizient der SAW-Geschwindigkeit oder TCV des Trägers in der Spanne von –35 bis 60 ppm/°C liegen, die SAW-Geschwindigkeit des Trägers kann bis zu 2.900 m/s betragen, und der Kopplungsfaktor des Trägers kann 0,1% oder mehr betragen. In manchen Fällen können viel bessere Eigenschaften erhalten werden.
Im allgemeinen Bereich IV kann eine breitbandige akustische Oberflächenwellenanordnung erzielt werden, weil ein Kopplungsfaktor von 0,2% oder mehr erreicht werden kann. Insbesondere in den Bereichen IV-1 und IV-10 kann eine akustische Oberflächenwellenanordnung mit einem viel breiteren Durchlassband erzielt werden, weil ein Kopplungsfaktor von 0,8% oder mehr erreicht werden kann.
In den Bereichen IV-1 und IV-10 kann eine akustische Oberflächenwellenanordnung von ausreichender Temperaturstabilität erzielt werden, weil der TCV extrem reduziert werden kann, und in manchen Fällen kann er auf Null reduziert werden. In den Bereichen IV-1 und IV-10 kann eine akustische Oberflächenwellenanordnung mit viel breiterem Durchlassband und besserer Temperaturstabilität erzielt werden, weil ein großer Kopplungsfaktor mit einem kleinen TCV durch eine Auswahl der Dicke des piezoelektrischen Films erreicht werden kann.
Bei der Ausführungsform 4 kann, wie bereits bemerkt, die bevorzugte Dicke für den piezoelektrischen Film in Abhängigkeit davon, wo (Φ, Θ, Ψ) existieren, bestimmt werden. Anschaulicher gesagt existiert für jeden Bereich ein bevorzugtes h/λ. Hier ist h die Dicke des piezoelektrischen Films, λ ist die Wellenlänge einer akustischen Oberflächenwelle und h/λ ist ein Wert, welcher durch Normalisierung der Dicke des piezoelektrischen Films durch die Wellenlänge der akustischen Oberflächenwelle erhalten wird. Im Allgemeinen sind in den Bereichen IV-2 bis IV-9, welche im allgemeinen Bereich IV eingeschlossen sind, der elektromechanische Kopplungsfaktor und die SAW-Geschwindigkeit um so größer, je größer der h/λ-Wert ist. In den Bereichen IV-1 und IV-10 ist die SAW-Geschwindigkeit um so kleiner, je größer der h/λ-Wert ist. Der Temperaturkoeffizient der SAW-Geschwindigkeit oder TCV eines Trägers, welcher einen piezoelektrischen Film aufweist, wird allgemein mit einer Steigerung von h/λ in eine negative Richtung verschoben. Wenn der Träger an sich einen positiven TCV aufweist, ist es deshalb möglich, eine Verminderung des TCV durch die Bereitstellung des piezoelektrischen Films zu erzielen.
Vorzugsweise wird deshalb h/λ für jeden Bereich in einer derartigen Weise ausgewählt, dass die nötige Eigenschaft oder Eigenschaften der SAW-Geschwindigkeit, des elektromechanischen Kopplungsfaktors und des TCV stark verbessert werden. Es gibt in jedem Bereich eine spezifische Spanne von h/λ, in welcher diese Eigenschaften, wie bereits erwähnt, praktisch erfüllt werden.
Insofern diese Ausführungsform betroffen ist, kann der Gegenelektrodenfilm 5 wenigstens in einer Zone gegenüber der Interdigitalelektroden 3 auf den Eingabe- und Ausgabeseiten ausgebildet sein. Um den piezoelektrischen Film 4 homogen anzufertigen, wird jedoch vorzugsweise der gesamte Träger 2 mit dem Gegenelektrodenfilm abgedeckt. Die Dicke des Gegenelektrodenfilms liegt vorzugsweise in der Spanne von 0,03 bis 0,1 μm. Ein zu dünner Gegenelektrodenfilm ist nicht bevorzugt, weil kein kontinuierlicher Film erreicht wird oder ein elektrisches Potenzial in der Ebene des Films wegen eines Anstiegs des elektrischen Widerstands inhomogen wird. Ein zu dicker Gegenelektrodenfilm ist wiederum nicht bevorzugt, weil er zu einer Steigerung der Masselast auf dem Gegenelektrodenfilm führt. Das Material und die Ausbildung des Gegenelektrodenfilms können die gleichen sein, wie in Verbindung mit den Interdigitalelektroden beschrieben. Der Gegenelektrodenfilm muss nicht immer an Masse oder anderweitig angeschlossen sein; er kann in einem elektrisch isolierten Zustand platziert werden.
BEISPIEL
Die vorliegende Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf Beispiele beschrieben.
Beispiel 1-1 (Ausführungsform 1)
Ein Langasit-Einkristall wurde durch das CZ-Verfahren gezüchtet, und ein Träger wurde aus diesem Einkristall ausgeschnitten. Ein akustischer Oberflächenwellen-Energieumwandler, welcher einen Satz einer eingabeseitigen Interdigitalelektrode und einer ausgabeseitigen Interdigitalelektrode umfasst, wurde auf der Oberfläche des Trägers ausgebildet, und ein ZnO-Film wurde mittels eines Magnetron-Metallaufdampfverfahrens darauf ausgebildet, um eine akustische Oberflächenwellenanordnung herzustellen. Die Interdigitalelektroden, welche jede eine normale Elektrode der gleichen Form ist, wurden durch Verdampfung aus Al ausgebildet und wiesen eine Dicke von 0,1 μm, eine Elektrodenfingerbreite d von 15 μm und einen Elektrodenabstand (4d) von 60 μm (entsprechend der Wellenlänge λ einer akustischen Oberflächenwelle) auf, wobei die Anzahl der Elektrodenfingerpaare 40 beträgt und die Aperturbreite der Elektrodenfinger 60 λ (= 3,6 mm) beträgt. Wenn jedoch die Ausgabesignale schwach waren, wurden Interdigitalelektroden mit nur der auf 100 λ veränderten Aperturbreite an Stelle der vorstehenden Interdigitalelektroden verwendet. Wenn zusätzlich die normalisierte Dicke h/λ des ZnO-Films 0,4 überstieg, wurde der Elektrodenabstand auf 30 μm halbiert, und die Aperturbreite wurde entsprechend auf 1,8 mm (= 60λ) halbiert.
Bei diesem Beispiel waren Φ und Θ 0° und 90°, wenn der Schnittwinkel des Trägers bei dieser Anordnung aus dem Langasit-Einkristall und die Ausbreitungsrichtung der akustischen Oberflächenwellen darauf in Form von Euler-Winkeln (Φ, Θ und Ψ) ausgedrückt wurden. Zum Festlegen der x-Achse oder der Ausbreitungsrichtung der akustischen Oberflächenwellen wurden für Ψ die in den 2A bis 10C gezeigten Werte innerhalb des allgemeinen Bereichs I ausgewählt. Die Dicke h des ZnO-Films auf dem Träger wurde in einer derartigen Weise ausgewählt, dass die vorstehende normalisierte Dicke h/λ zwischen 0,05 und 0,8 lag. Die Veränderungen der SAW-Geschwindigkeit, des elektromechanischen Kopplungsfaktors k² und des Temperaturkoeffizienten der SAW-Geschwindigkeit TCV wurden bei verschiedenen h/λ in jeder Ausbreitungsrichtung untersucht. Die SAW-Geschwindigkeit wurde aus der Mittenfrequenz des Filters ermittelt, und der elektromechanische Kopplungsfaktor k² wurde aus einer zweipoligen Admittanz bestimmt, welche unter Verwendung eines gut bekannten Ersatzschaltungsmodells von Smith im akustischen Oberflächenwellen-Energieumwandler gemessen wurde. Die Ergebnisse der SAW-Geschwindigkeit, k² und TCV, welche in jeder Ausbreitungsrichtung gemessen wurden, sind in den 2A bis 10C aufgetragen.
An Punkten, wo in der jeweiligen Figur nichts aufgetragen ist, konnten keine akustischen Oberflächenwellensignale erfasst werden. Unter Betrachtung der erhaltenen Ergebnisse des elektromechanischen Kopplungsfaktors könnte eine mögliche Erklärung dafür sein, dass wenn die Ausbreitungsrichtung in dieser Spanne liegt, der elektromechanische Kopplungsfaktor zu klein wird für eine wirkungsvolle Umwandlung elektrischer Signale in akustische Oberflächenwellensignale und umgekehrt. Mit der Steigerung der normalisierten Dicke h/λ des ZnO-Films verschwindet der akustische Oberflächenwellenmodus, wobei die Erzeugung von Volumenwellen resultiert. Aus diesem Grund sind Daten, welche nach der Erzeugung der Volumenwellen erhalten wurden, überhaupt nicht aufgetragen.
Die Schaubilder, welche die SAW-Geschwindigkeit und die Veränderungen von k² zeigen, zeigen an, dass wenn der Schnittwinkel des Trägers aus dem Kristall und die Ausbreitungsrichtung der akustischen Oberflächenwellen im allgemeinen Bereich I liegen, die SAW-Geschwindigkeit dann auf 2.900 m/s oder weniger reduziert werden kann. Dies ist besonders bevorzugt zum Erzielen einer Größenreduzierung einer akustischen Oberflächenwellenanordnung im Vergleich mit einem herkömmlichen ST-Quarzkristall. Es wurde auch herausgefunden, dass innerhalb des allgemeinen Bereichs I ein elektromechanischer Kopplungsfaktor von 0,1% oder mehr erreicht werden kann. Es ist folglich möglich, einen viel größeren elektromechanischen Kopplungsfaktor durch eine Auswahl der Dicke des ZnO-Films zu erreichen.
Unter weiterer Bezugnahme auf die Schaubilder, welche die Veränderungen des TCV zeigen, wurde herausgefunden, dass wenn der Träger an sich einen positiven TCV aufweist, wenn mit anderen Worten TCV bei einer normalisierten Dicke h/λ von 0 positiv ist, TCV mit einer Steigerung von h/λ von einer positiven zu einer negativen Richtung verschoben wird; Verbesserungen der Temperatureigenschaften treten auf. Wenn der Träger selbst einen negativen TCV aufweist, wird auf der anderen Seite TCV wegen der Bereitstellung des ZnO-Films und einer Steigerung seiner normalisierten Dicke stark auf eine negative Seite verschoben. Sogar in diesem Fall ist der Absolutwert von TCV nicht so groß (in der Größenordnung von 35 ppm/°C oder weniger); es wurde herausgefunden, dass der Träger gegenüber einem herkömmlichen BGO-Träger in Bezug auf die Temperaturstabilität viel stärker verbessert werden kann.
Im Folgenden wird jeder Bereich mit großer Ausführlichkeit erklärt.
Eine Anordnung, welche den Bereich I-1 verwendet, kann einen sehr großen elektromechanischen Kopplungsfaktor von 0,76% aufweisen, wenn h/λ = 0,6 ist, wie aus den 2B und 2C ersichtlich ist. Hier ist TCV = –26 ppm/°C; ausreichend gute Temperatureigenschaften werden erreicht.
Eine Anordnung, welche den Bereich I-2 verwendet, kann einen großen elektromechanischen Kopplungsfaktor von 0,32% aufweisen, wenn h/λ = 0,5 ist, wie aus den 3B und 3C ersichtlich ist. Hier ist TCV = 9 ppm/°C; ganz hervorragende Temperatureigenschaften werden erreicht.
Eine Anordnung, welche den Bereich I-3 verwendet, kann einen elektromechanischen Kopplungsfaktor von 0,15% aufweisen, wenn h/λ = 0,4 ist, wie aus den 4B und 4C ersichtlich ist. Hier ist TCV = 32 ppm/°C; ausreichend gute Temperatureigenschaften werden erreicht.
Eine Anordnung, welche den Bereich I-4 verwendet, kann einen großen elektromechanischen Kopplungsfaktor von 0,19% aufweisen, wenn h/λ = 0,4 ist, wie aus den 5B und 5C ersichtlich ist. Hier ist TCV = 17 ppm/°C; ausreichend gute Temperatureigenschaften werden erreicht.
Eine Anordnung, welche den Bereich I-5 verwendet, kann einen großen elektromechanischen Kopplungsfaktor von 0,25% aufweisen, wenn h/λ = 0,35 ist, wie aus den 6B und 6C ersichtlich ist. Hier ist TCV = 16 ppm/°C; ausreichend gute Temperatureigenschaften werden erreicht.
Eine Anordnung, welche den Bereich I-6 verwendet, kann einen sehr großen elektromechanischen Kopplungsfaktor von 0,61 aufweisen, wenn h/λ = 0,35 ist, wie aus den 7S und 7C ersichtlich ist. Hier ist TCV = 17 ppm/°C; ausreichend gute Temperatureigenschaften werden erreicht.
Eine Anordnung, welche den Bereich I-7 verwendet, kann einen sehr großen elektromechanischen Kopplungsfaktor von 0,72 aufweisen, wenn h/λ = 0,35 ist, wie aus den 8B und 8C ersichtlich ist. Hier ist TCV = 19 ppm/°C; ausreichend gute Temperatureigenschaften werden erreicht.
Eine Anordnung, welche den Bereich I-8 verwendet, kann einen sehr großen elektromechanischen Kopplungsfaktor von 0,53 o aufweisen, wenn h/λ = 0,35 ist, wie aus den 9B und 9C ersichtlich ist. Hier ist TCV = 33 ppm/°C; ausreichend gute Temperatureigenschaften werden erreicht.
Eine Anordnung, welche den Bereich I-9 verwendet, kann einen sehr großen elektromechanischen Kopplungsfaktor von 0,63 aufweisen, wenn h/λ = 0,5 ist, wie aus den 10B und 10C ersichtlich ist. Hier ist TCV = 12 ppm/°C; ausreichend gute Temperatureigenschaften werden erreicht.
Eine Anordnung, welche den Bereich I-10 verwendet, kann einen sehr großen elektromechanischen Kopplungsfaktor von 0,96 aufweisen, wenn h/λ = 0,55 ist, wie aus den 11B und 11C ersichtlich ist. Hier ist TCV = –24 ppm/°C; ausreichend gute Temperatureigenschaften werden erreicht.
Beispiel 1-2 (Ausführungsform 1)
Es wurden akustische Oberflächenwellenanordnungen wie im Beispiel 1-1 mit dem Unterschied hergestellt, dass Φ und Θ 0° bzw. 90° waren und zum Festlegen der x-Achse oder der Ausbreitungsrichtung der akustischen Oberflächenwellen Ψ in Intervallen von 2° zwischen –80° und –66° verändert wurde. Es ist anzumerken, dass diese Werte für Φ, Θ und Ψ im Bereich I-1 eingeschlossen waren. Für diese Anordnungen wurden die Beziehungen TCV vs. h/λ (normalisierte Dicke) untersucht. Die Ergebnisse sind in 12 aufgetragen. Auch die Beziehungen k² vs. h/λ wurden untersucht. Die Ergebnisse sind in 13 aufgetragen.
Auf der einen Seite ist aus 12 ersichtlich, dass im Bereich I-1 eine sogenannte Null-Temperatureigenschaft erreicht wird, und die Dicke des ZnO-Films, bei welcher die Null-Temperatureigenschaft erreicht wird, in Abhängigkeit von der Ausbreitungsrichtung der akustischen Oberflächenwellen variiert. Auf der anderen Seite ist aus 13 ersichtlich, dass mit dem Dickwerden des ZnO-Films der elektromechanische Kopplungsfaktor dazu neigt, groß zu werden. Wenn deshalb die Dicke des ZnO-Films in einer derartigen Weise bestimmt wird, dass die Null-Temperatureigenschaft erreicht wird, und wenn hier die Ausbreitungsrichtung in einer derartigen Weise ausgewählt wird, dass ein ausreichend großer elektromechanischer Kopplungsfaktor erreicht wird, dann ist es möglich, eine akustische Oberflächenwellenanordnung zu erzielen, welche die Null-Temperatureigenschaft und einen großen elektromechanischen Kopplungsfaktor aufweist. wenn beispielsweise die Ausbreitungsrichtung Ψ –70 ° beträgt und die normalisierte Dicke h/λ des ZnO 0,35 ist, dann ist es möglich, eine akustische Oberflächenwellenanordnung mit geringer Größe jedoch mit breitem Durchlassband zu erzielen, welche hervorragende Temperatureigenschaften aufweist, weil TCV im Wesentlichen auf Null reduziert ist und ein sehr großer k² von 0,32% erreicht wird.
Beispiel 1-3 (Ausführungsform 1)
Es wurden akustische Oberflächenwellenanordnungen wie in Beispiel 1-1 mit dem Unterschied hergestellt, dass Φ und Θ 0° bzw. 90° waren und zum Festlegen der x-Achse oder der Ausbreitungsrichtung der akustischen Oberflächenwellen Ψ in Intervallen von 2° zwischen 66° und 80° verändert wurde. Es ist anzumerken, dass diese Werte für Φ, Θ und Ψ im Bereich I-10 eingeschlossen waren. Für diese Anordnungen wurden die Beziehungen TCV vs. h/λ (normalisierte Dicke) untersucht. Die Ergebnisse sind in 14 aufgetragen. Auch die Beziehungen k² vs. h/λ wurden untersucht. Die Ergebnisse sind in 15 aufgetragen.
Auf der einen Seite ist aus 14 ersichtlich, dass im Bereich I-10 die Null-Temperatureigenschaft erreicht wird, und die Dicke des ZnO-Films, bei welcher die Null-Temperatureigenschaft erreicht wird, in Abhängigkeit von der Ausbreitungsrichtung der akustischen Oberflächenwellen variiert. Auf der anderen Seite ist aus 15 ersichtlich, dass mit dem Dickwerden des ZnO-Films der elektromechanische Kopplungsfaktor dazu neigt, groß zu werden. Wenn deshalb die Dicke des ZnO-Films in einer derartigen Weise bestimmt wird, dass ein ausreichend großer elektromechanischer Kopplungsfaktor erreicht wird, und wenn hier die Ausbreitungsrichtung in einer derartigen Weise ausgewählt wird, dass die Null-Temperatureigenschaft erreicht wird, dann ist es möglich, eine akustische Oberflächenwellenanordnung zu erzielen, welche die Null-Temperatureigenschaft und einen großen elektromechanischen Kopplungsfaktor aufweist. Wenn beispielsweise die Ausbreitungsrichtung Ψ 70° beträgt und die normalisierte Dicke h/λ des ZnO 0,35 ist, dann ist es möglich, eine akustische Oberflächenwellenanordnung mit geringer Größe jedoch mit breitem Durchlassband zu erzielen, welche hervorragende Temperatureigenschaften aufweist, weil TCV im Wesentlichen auf Null reduziert ist und ein sehr großer k² von 0,6% erreicht wird.
Beispiel 2-1 (Ausführungsform 2)
Ein Langasit-Einkristall wurde durch das CZ-Verfahren gezüchtet, und ein Träger von 0,35 mm Dicke wurde aus diesem Einkristall ausgeschnitten. Ein ZnO-Film wurde auf der Oberfläche des Trägers durch ein Magnetron-Metallaufdampfverfahren ausgebildet, und ein akustischer Oberflächenwellen-Energieumwandler, welcher einen Satz einer eingabeseitigen Interdigitalelektrode und einer ausgabeseitigen Interdigitalelektrode umfasst, wurde auf der Oberfläche des ZnO-Films ausgebildet, um eine akustische Oberflächenwellenanordnung herzustellen. Die Interdigitalelektroden, welche jede eine normale Elektrode der gleichen Form ist, wurden durch Verdampfung aus Al, ausgebildet und wiesen eine Dicke von 0,1 μm, eine Elektrodenfingerbreite d von 15 μm und einen Elektrodenabstand (4d) von 60 μm (entsprechend der Wellenlänge λ einer akustischen Oberflächenwelle) auf, wobei die Anzahl der Elektrodenfingerpaare 40 beträgt und die Aperturbreite der Elektrodenfinger 60 λ (= 3,6 mm) beträgt. Wenn jedoch die Ausgabesignale schwach waren, wurden Interdigitalelektroden mit nur der auf 100 λ veränderten Aperturbreite an Stelle der vorstehenden Interdigitalelektroden verwendet. wenn zusätzlich die normalisierte Dicke h/λ des ZnO-Films 0,4 überstieg, wurde der Elektrodenabstand auf 30 μm halbiert, und die Aperturbreite wurde entsprechend auf 1,8 mm (= 60λ) halbiert.
Bei diesem Beispiel waren Φ und Θ 0° und 90°, wenn der Schnittwinkel des Trägers bei dieser Anordnung aus dem Langasit-Einkristall und die Ausbreitungsrichtung der akustischen Oberflächenwellen darauf in Form von Euler-Winkeln (Φ, Θ und Ψ) ausgedrückt wurden. Zum Festlegen der x-Achse oder der Ausbreitungsrichtung der akustischen Oberflächenwellen wurden für Ψ die in den 17A bis 26C gezeigten Werte innerhalb des allgemeinen Bereichs II ausgewählt. Die Dicke h des ZnO-Films auf dem Träger wurde in einer derartigen Weise ausgewählt, dass die vorstehende normalisierte Dicke h/λ zwischen 0,05 und 0,8 lag. Zu Vergleichszwecken wurde eine akustische Oberflächenwellenanordnung mit h/λ = 0, d. h. ohne darauf ausgebildeten ZnO-Film, präpariert. Die Veränderungen der SAW-Geschwindigkeit, des elektromechanischen Kopplungsfaktors k² und des Temperaturkoeffizienten der SAW-Geschwindigkeit TCV wurden bei verschiedenen h/λ in jeder Ausbreitungsrichtung untersucht. Die SAW-Geschwindigkeit wurde aus der Mittenfrequenz des Filters ermittelt, und der elektromechanische Kopplungsfaktor k² wurde aus einer zweipoligen Admittanz bestimmt, welche unter Verwendung eines gut bekannten Ersatzschaltungsmodells von Smith im akustischen Oberflächenwellen-Energieumwandler gemessen wurde. Die Ergebnisse der SAW-Geschwindigkeit, k² und TCV, welche in jeder Ausbreitungsrichtung gemessen wurden, sind in den 17A bis 26C aufgetragen.
Mit der Steigerung der normalisierten Dicke h/λ des ZnO-Films verschwindet der akustische Oberflächenwellenmodus, wobei die Erzeugung von Volumenwellen resultiert. Aus diesem Grund sind Daten, welche nach der Erzeugung der Volumenwellen erhalten wurden, überhaupt nicht aufgetragen.
Die Schaubilder, welche die SAW-Geschwindigkeit und die Veränderungen von k² zeigen, zeigen an, dass wenn der Schnittwinkel des Trägers aus dem Kristall und die Ausbreitungsrichtung der akustischen Oberflächenwellen im allgemeinen Bereich II liegen, die SAW-Geschwindigkeit dann auf 2.900 m/s oder weniger reduziert werden kann. Dies ist besonders bevorzugt zum Erzielen einer Größenreduzierung einer akustischen Oberflächenwellenanordnung im Vergleich mit einem herkömmlichen ST-Quarzkristall. Es wurde auch herausgefunden, dass innerhalb des allgemeinen Bereichs II ein elektromechanischer Kopplungsfaktor von 0,1% oder mehr erreicht werden kann. Es ist folglich möglich, einen viel größeren elektromechanischen Kopplungsfaktor durch eine Auswahl der Dicke des ZnO-Films zu erreichen.
Unter weiterer Bezugnahme auf die Schaubilder, welche die Veränderungen des TCV zeigen, wurde herausgefunden, dass wenn der Träger an sich einen positiven TCV aufweist, wenn mit anderen Worten TCV bei einer normalisierten Dicke h/λ von 0 positiv ist, TCV mit einer Steigerung von h/λ von einer positiven zu einer negativen Richtung verschoben wird; Verbesserungen der Temperatureigenschaften treten auf. Wenn der Träger selbst einen negativen TCV aufweist, wird auf der anderen Seite TCV wegen der Bereitstellung des ZnO-Films und einer Steigerung seiner normalisierten Dicke stark auf eine negative Seite verschoben. Sogar in diesem Fall ist der Absolutwert von TCV nicht so groß (in der Größenordnung von 35 ppm/°C oder weniger); es wurde herausgefunden, dass der Träger gegenüber einem herkömmlichen BGO-Träger in Bezug auf die Temperaturstabilität viel stärker verbessert werden kann.
Im Folgenden wird jeder Bereich mit großer Ausführlichkeit erklärt.
Eine Anordnung, welche den Bereich II-1 verwendet, kann einen sehr großen elektromechanischen Kopplungsfaktor von 0,88 aufweisen, wenn h/λ = 0,8 ist, wie aus den 17B und 17C ersichtlich ist. Hier ist TCV = –30 ppm/°C; ausreichend gute Temperatureigenschaften werden erreicht.
Eine Anordnung, welche den Bereich II-2 verwendet, kann einen großen elektromechanischen Kopplungsfaktor von 0,6% aufweisen, wenn h/λ = 0,55 ist, wie aus den 18B und 18C ersichtlich ist. Hier ist TCV = 9 ppm/°C; ganz hervorragende Temperatureigenschaften werden erreicht.
Eine Anordnung, welche den Bereich II-3 verwendet, kann einen elektromechanischen Kopplungsfaktor von 0,44% aufweisen, wenn h/λ = 0,35 ist, wie aus den 19B und 19C ersichtlich ist. Hier ist TCV = 29 ppm/°C; ausreichend gute Temperatureigenschaften werden erreicht.
Eine Anordnung, welche den Bereich II-4 verwendet, kann einen großen elektromechanischen Kopplungsfaktor von 0,56% aufweisen, wenn h/λ = 0,4 ist, wie aus den 20B und 20C ersichtlich ist. Hier ist TCV = 17 ppm/°C; ausreichend gute Temperatureigenschaften werden erreicht.
Eine Anordnung, welche den Bereich II-5 verwendet, kann einen sehr großen elektromechanischen Kopplungsfaktor von 0,53 aufweisen, wenn h/λ = 0,35 ist, wie aus den 21B und 21C ersichtlich ist. Hier ist TCV = 15 ppm/°C; ausreichend gute Temperatureigenschaften werden erreicht.
Eine Anordnung, welche den Bereich II-6 verwendet, kann einen sehr großen elektromechanischen Kopplungsfaktor von 0,59 aufweisen, wenn h/λ = 0,3 ist, wie aus den 22B und 22C ersichtlich ist. Hier ist TCV = 16 ppm/°C; ganz hervorragende Temperatureigenschaften werden erreicht.
Eine Anordnung, welche den Bereich II-7 verwendet, kann einen sehr großen elektromechanischen Kopplungsfaktor von 0,63 aufweisen, wenn h/λ = 0,35 ist, wie aus den 23B und 23C ersichtlich ist. Hier ist TCV = 19 ppm/°C; ausreichend gute Temperatureigenschaften werden erreicht.
Eine Anordnung, welche den Bereich II-8 verwendet, kann einen sehr großen elektromechanischen Kopplungsfaktor von 0,51 aufweisen, wenn h/λ = 0,3 ist, wie aus den 24B und 24C ersichtlich ist. Hier ist TCV = 32 ppm/ °C; ausreichend gute Temperatureigenschaften werden erreicht.
Eine Anordnung, welche den Bereich II-9 verwendet, kann einen sehr großen elektromechanischen Kopplungsfaktor von 0,59 aufweisen, wenn h/λ = 0,55 ist, wie aus den 25B und 25C ersichtlich ist. Hier ist TCV = 11 ppm/°C; ausreichend gute Temperatureigenschaften werden erreicht.
Eine Anordnung, welche den Bereich II-10 verwendet, kann einen sehr großen elektromechanischen Kopplungsfaktor von 0,86% aufweisen, wenn h/λ = 0,75 ist, wie aus den 26B und 26C ersichtlich ist. Hier ist TCV = –30 ppm/°C; ausreichend gute Temperatureigenschaften werden erreicht.
Beispiel 2-2 (Ausführungsform 2)
Es wurden akustische Oberflächenwellenanordnungen wie im Beispiel 2-1 mit dem Unterschied hergestellt, dass Φ und Θ 0° bzw. 90° waren und zum Festlegen der x-Achse oder der Ausbreitungsrichtung der akustischen Oberflächenwellen Ψ in Intervallen von 2° zwischen –80° und –66° verändert wurde. Es ist anzumerken, dass diese Werte für Φ, Θ und Ψ im Bereich II-1 eingeschlossen waren. Für diese Anordnungen wurden die Beziehungen TCV vs. h/λ (normalisierte Dicke) untersucht. Die Ergebnisse sind in 27 aufgetragen. Auch die Beziehungen k² vs. h/λ wurden untersucht. Die Ergebnisse sind in 28 aufgetragen.
Auf der einen Seite ist aus 27 ersichtlich, dass im Bereich II-1 die Null-Temperatureigenschaft erreicht wird, und die Dicke des ZnO-Films, bei welcher die Null-Temperatureigenschaft erreicht wird, in Abhängigkeit von der Ausbreitungsrichtung der akustischen Oberflächenwellen variiert. Auf der anderen Seite ist aus 28 ersichtlich, dass mit dem Dickwerden des ZnO-Films der elektromechanische Kopplungsfaktor dazu neigt, groß zu werden. Wenn deshalb die Dicke des ZnO-Films in einer derartigen Weise bestimmt wird, dass ein ausreichend großer elektromechanischer Kopplungsfaktor erreicht wird, und wenn hier die Ausbreitungsrichtung in einer derartigen Weise ausgewählt wird, dass die Null-Temperatureigenschaft erreicht wird, dann ist es möglich, eine akustische Oberflächenwellenanordnung zu erzielen, welche die Null-Temperatureigenschaft und einen großen elektromechanischen Kopplungsfaktor aufweist. Wenn beispielsweise die Ausbreitungsrichtung Ψ –70° beträgt und die normalisierte Dicke h/λ des ZnO 0,35 ist, dann ist es möglich, eine akustische Oberflächenwellenanordnung mit geringer Größe jedoch mit breitem Durchlassband zu erzielen, welche hervor ragende Temperatureigenschaften aufweist, weil TCV im Wesentlichen auf Null reduziert ist, und ein sehr großer k² von 0,51% wird erreicht.
Beispiel 2-3 (Ausführungsform 2)
Es wurden akustische Oberflächenwellenanordnungen wie in Beispiel 2-1 mit dem Unterschied hergestellt, dass Φ und Θ 0° bzw. 90° waren und zum Festlegen der x-Achse oder der Ausbreitungsrichtung der akustischen Oberflächenwellen Ψ in Intervallen von 2° zwischen 66° und 80° verändert wurde. Es ist anzumerken, dass diese Werte für Φ, Θ und Ψ im Bereich II-10 eingeschlossen waren. Für diese Anordnungen wurden die Beziehungen TCV vs. h/λ (normalisierte Dicke) untersucht. Die Ergebnisse sind in 29 aufgetragen. Auch die Beziehungen k² vs. h/λ wurden untersucht. Die Ergebnisse sind in 30 aufgetragen.
Auf der einen Seite ist aus 29 ersichtlich, dass im Bereich II-10 die Null-Temperatureigenschaft erreicht werden kann, und die Dicke des ZnO-Films, bei welcher die Null-Temperatureigenschaft erreicht wird, in Abhängigkeit von der Ausbreitungsrichtung der akustischen Oberflächenwellen variiert. Auf der anderen Seite ist aus 30 ersichtlich, dass mit dem Dickwerden des ZnO-Films der elektromechanische Kopplungsfaktor dazu neigt, groß zu werden. Wenn deshalb die Dicke des ZnO-Films in einer derartigen weise bestimmt wird, dass ein ausreichend großer elektromechanischer Kopplungsfaktor erreicht wird, und wenn hier die Ausbreitungsrichtung in einer derartigen Weise ausgewählt wird, dass die Null-Temperatureigenschaft erreicht wird, dann ist es möglich, eine akustische Oberflächenwellenanordnung zu erzielen, welche die Null-Temperatureigenschaft und einen großen elektromechanischen Kopplungsfaktor aufweist. Wenn beispiels weise die Ausbreitungsrichtung Ψ 70 ° beträgt und die normalisierte Dicke h/λ des ZnO 0,35 ist, dann ist es möglich, eine akustische Oberflächenwellenanordnung mit geringer Größe jedoch mit breitem Durchlassband zu erzielen, welche hervorragende Temperatureigenschaften aufweist, weil TCV im Wesentlichen auf Null reduziert ist und ein sehr großer k² von 0,56% erreicht wird.
Beispiel 3-1 (Ausführungsform 3)
Ein Langasit-Einkristall wurde durch das CZ-Verfahren gezüchtet, und ein Träger von 0,35 mm Dicke wurde aus diesem Einkristall ausgeschnitten. Ein akustischer Oberflächenwellen-Energieumwandler, welcher einen Satz einer eingabeseitigen Interdigitalelektrode und einer ausgabeseitigen Interdigitalelektrode umfasst, wurde auf der Oberfläche des Trägers ausgebildet, und darauf wurde ein ZnO-Film mittels eines Magnetron-Metallaufdampfverfahrens ausgebildet. Dann wurde ein Gegenelektrodenfilm auf dem ZnO-Film ausgebildet, um eine akustische Oberflächenwellenanordnung herzustellen. Die Interdigitalelektroden und die Gegenelektrodenfilme wurden durch Verdampfung aus Al ausgebildet. Die Interdigitalelektroden, welche jede eine normale Elektrode von der gleichen Form ist, wiesen eine Dicke von 0,1 μm, eine Elektrodenfingerbreite d von 15 μm und einen Elektrodenabstand (4d = λ) von 60 μm auf, wobei die Anzahl der Elektrodenfingerpaare 40 beträgt und die Aperturbreite der Elektrodenfinger 60 λ (= 3,6 mm) beträgt. wenn jedoch die Ausgabesignale schwach waren, wurden Interdigitalelektroden mit nur der auf 100 λ veränderten Aperturbreite an Stelle der vorstehenden Interdigitalelektroden verwendet. Wenn zusätzlich die normalisierte Dicke h/λ des ZnO-Films 0,4 überstieg, wurde der Elektrodenabstand auf 30 μm halbiert, und die Aperturbreite wurde entsprechend auf 1,8 mm (= 60λ) halbiert. Der Gegenelektrodenfilm wies ein Dicke von 0,1 μm auf.
Weil die akustische Oberflächenwellenanordnung gemäß Ausführungsform 3 die Struktur aufweist, wobei die Interdigitalelektroden dem Gegenelektrodenfilm gegenüber liegen, wobei der ZnO-Film dazwischen liegt, ist es unwahrscheinlich, dass sie funktioniert, wenn die Dicke des ZnO-Films nahe bei Null liegt. Dies ist so, weil ein Kurzschluss zwischen den Interdigitalelektroden und dem Gegenelektrodenfilm auftritt. Bei diesem Beispiel wurde deshalb vorher der minimale Wert für die normalisierte Dicke h/λ des ZnO-Films auf 0,005 eingestellt. Für eine Anordnung, welche eine normalisierte Dicke von 0,005 aufweist, wurden Interdigitalelektroden, welche eine Dicke von 0,1 μm aufweisen, ein Elektrodenabstand (= λ) von 320 μm, 20 Elektrodenfingerpaare und eine Aperturbreite von 5 mm, ein Gegenelektrodenfilm, welcher eine Dicke von 0,07 μm aufweist, und ein Träger verwendet, welcher eine Dicke von 1 mm aufweist.
Bei diesem Beispiel waren Φ und Θ 0° und 90°, wenn der Schnittwinkel des Trägers bei dieser Anordnung aus dem Langasit-Einkristall und die Ausbreitungsrichtung der akustischen Oberflächenwellen darauf in Form von Euler-Winkeln (Φ, Θ und Ψ) ausgedrückt wurden. Zum Festlegen der x-Achse oder der Ausbreitungsrichtung der akustischen Oberflächenwellen wurden für Ψ die in den 32A bis 41C gezeigten Werte innerhalb des allgemeinen Bereichs III ausgewählt. Die Dicke h des ZnO-Films auf dem Träger wurde in einer derartigen Weise ausgewählt, dass die vorstehende normalisierte Dicke h/λ zwischen 0,005 und 0,8 lag. Die Veränderungen der SAW-Geschwindigkeit, des elektromechanischen Kopplungsfaktors k² und des Temperaturkoeffizienten der SAW-Geschwindigkeit TCV wurden bei verschiedenen h/λ in jeder Ausbreitungs richtung untersucht. In diesem Zusammenhang ist anzumerken, dass der Wert von λ in Abhängigkeit des Werts von h/λ variiert. Die SAW-Geschwindigkeit wurde aus der Mittenfrequenz des Filters ermittelt, und der elektromechanische Kopplungsfaktor k² wurde aus einer zweipoligen Admittanz bestimmt, welche unter Verwendung eines gut bekannten Ersatzschaltungsmodells von Smith im akustischen Oberflächenwellen-Energieumwandler gemessen wurde. Die Ergebnisse der SAW-Geschwindigkeit, k² und TCV, welche in jeder Ausbreitungsrichtung gemessen wurden, sind in den 32A bis 41C aufgetragen.
Mit der Steigerung der normalisierten Dicke h/λ des ZnO-Films verschwindet der akustische Oberflächenwellenmodus, wobei die Erzeugung von Volumenwellen resultiert. Aus diesem Grund sind Daten, welche nach der Erzeugung der Volumenwellen erhalten wurden, überhaupt nicht aufgetragen.
Die Schaubilder, welche die SAW-Geschwindigkeit und die Veränderungen von k² zeigen, zeigen an, dass wenn der Schnittwinkel des Trägers aus dem Kristall und die Ausbreitungsrichtung der akustischen Oberflächenwellen im allgemeinen Bereich III liegen, die SAW-Geschwindigkeit dann auf 2.900 m/s oder weniger reduziert werden kann. Dies ist besonders bevorzugt zum Erzielen einer Größenreduzierung einer akustischen Oberflächenwellenanordnung im Vergleich mit einem herkömmlichen ST-Quarzkristall. Es wurde auch herausgefunden, dass innerhalb des allgemeinen Bereichs III ein elektromechanischer Kopplungsfaktor von 0,1% oder mehr erreicht werden kann. Es ist folglich möglich, einen viel größeren elektromechanischen Kopplungsfaktor durch eine Auswahl der Dicke des ZnO-Films zu erreichen.
Unter weiterer Bezugnahme auf die Schaubilder, welche die Veränderungen des TCV zeigen, wurde herausgefunden, dass wenn der Träger an sich einen positiven TCV aufweist, wenn mit anderen Worten TCV bei einer normalisierten Dicke h/λ von nahezu 0 positiv ist, TCV mit einer Steigerung von h/λ von einer positiven zu einer negativen Richtung verschoben wird; Verbesserungen der Temperatureigenschaften treten auf. Wenn der Träger selbst einen negativen TCV aufweist, wird auf der anderen Seite TCV wegen der Bereitstellung des ZnO-Films und einer Steigerung seiner normalisierten Dicke stark auf eine negative Seite verschoben. Sogar in diesem Fall ist der Absolutwert von TCV nicht so groß (in der Größenordnung von 35 ppm/°C oder weniger); es wurde herausgefunden, dass der Träger gegenüber einem herkömmlichen BGO-Träger in Bezug auf die Temperaturstabilität viel stärker verbessert werden kann.
Im Folgenden wird jeder Bereich mit großer Ausführlichkeit erklärt.
Eine Anordnung, welche den Bereich III-1 verwendet, kann Höchstwerte des elektromechanischen Kopplungsfaktors bei h/λ = 0,05 und h/λ = 0,65 aufweisen, wie aus 32B ersichtlich ist. Bei h/λ = 0,05 wird ein elektromechanischer Kopplungsfaktor von 0,22% erreicht, und bei h/λ = 0,65 wird ein sehr großer elektromechanischer Kopplungsfaktor von 0,71% erreicht. Hier ist TCV = –3 ppm/°C im ersten Fall und TCV = –27 ppm/°C im letzten Fall, wie aus 32C ersichtlich ist; ausreichend gute Temperatureigenschaften werden erreicht.
Eine Anordnung, welche den Bereich III-2 verwendet, kann Höchstwerte des elektromechanischen Kopplungsfaktors bei h/λ = 0,05 und h/λ = 0,6 aufweisen, wie aus 33B ersichtlich ist. Bei h/λ = 0,05 wird ein elektromechanischer Kopplungsfaktor von 0,2% erreicht, und bei h/λ = 0,6 wird ein großer elektromechanischer Kopplungsfaktor von 0,3 erreicht. Hier ist TCV = 29 ppm/°C im ersten Fall und TCV = 5 ppm/°C im letzten Fall, wie aus 33C ersichtlich ist; ausreichend gute Temperatureigenschaften werden erreicht.
Eine Anordnung, welche den Bereich III-3 verwendet, kann Höchstwerte des elektromechanischen Kopplungsfaktors bei h/λ = 0,05 und h/λ = 0,45 aufweisen, wie aus 34B ersichtlich ist. Bei h/λ = 0,05 wird ein elektromechanischer Kopplungsfaktor von 0,29% erreicht, und bei h/λ = 0,45 wird ein großer elektromechanischer Kopplungsfaktor von 0,12 erreicht. Hier ist TCV = 40 ppm/°C im ersten Fall und TCV = 31 ppm/°C im letzten Fall, wie aus 34C ersichtlich ist; ausreichend gute Temperatureigenschaften werden erreicht.
Eine Anordnung, welche den Bereich III-4 verwendet, kann Höchstwerte des elektromechanischen Kopplungsfaktors bei h/λ = 0,05 und h/λ = 0,45 aufweisen, wie aus 35B ersichtlich ist. Bei h/λ = 0,05 wird ein elektromechanischer Kopplungsfaktor von 0,37% erreicht, und bei h/λ = 0,45 wird ein großer elektromechanischer Kopplungsfaktor von 0,2% erreicht. Hier ist TCV = 32 ppm/°C im ersten Fall und TCV = 15 ppm/°C im letzten Fall, wie aus 35C ersichtlich ist; ausreichend gute Temperatureigenschaften werden erreicht.
Eine Anordnung, welche den Bereich III-5 verwendet, kann Höchstwerte des elektromechanischen Kopplungsfaktors bei h/λ = 0,05 und h/λ = 0,4 aufweisen, wie aus 36B ersichtlich ist. Bei h/λ = 0,05 wird ein elektromechanischer Kopplungsfaktor von 0,36% erreicht, und bei h/λ = 0,4 wird ein großer elektromechanischer Kopplungsfaktor von 0,2 erreicht. Hier ist TCV = 27 ppm/°C im ersten Fall und TCV = 14 ppm/°C im letzten Fall, wie aus 36C ersichtlich ist; ausreichend gute Temperatureigenschaften werden erreicht.
Eine Anordnung, welche den Bereich III-6 verwendet, kann Höchstwerte des elektromechanischen Kopplungsfaktors bei h/λ = 0,05 und h/λ = 0,4 aufweisen, wie aus 37B ersichtlich ist. Bei h/λ = 0,05 wird ein elektromechanischer Kopplungsfaktor von 0,29% erreicht, und bei h/λ = 0,4 wird ein großer elektromechanischer Kopplungsfaktor von 0,5 erreicht. Hier ist TCV = 25 ppm/°C im ersten Fall und TCV = 16 ppm/°C im letzten Fall, wie aus 37C ersichtlich ist; ausreichend gute Temperatureigenschaften werden erreicht.
Eine Anordnung, welche den Bereich III-7 verwendet, kann Höchstwerte des elektromechanischen Kopplungsfaktors bei h/λ = 0,05 und h/λ = 0,45 aufweisen, wie aus 38B ersichtlich ist. Bei h/λ = 0,05 wird ein elektromechanischer Kopplungsfaktor von 0,24% erreicht, und bei h/λ = 0,45 wird ein sehr großer elektromechanischer Kopplungsfaktor von 0,65% erreicht. Hier ist TCV = 31 ppm/°C im ersten Fall und TCV = 18 ppm/°C im letzten Fall, wie aus 38C ersichtlich ist; ausreichend gute Temperatureigenschaften werden erreicht.
Eine Anordnung, welche den Bereich III-8 verwendet, kann Höchstwerte des elektromechanischen Kopplungsfaktors bei h/λ = 0,05 und h/λ = 0,4 aufweisen, wie aus 39B ersichtlich ist. Bei h/λ = 0,05 wird ein elektromechanischer Kopplungsfaktor von 0,18% erreicht, und bei h/λ = 0,4 wird ein großer elektromechanischer Kopplungsfaktor von 0,45 erreicht. Hier ist TCV = 39 ppm/°C im ersten Fall und TCV = 31 ppm/°C im letzten Fall, wie aus 39C ersichtlich ist; ausreichend gute Temperatureigenschaften werden erreicht.
Eine Anordnung, welche den Bereich III-9 verwendet, kann Höchstwerte des elektromechanischen Kopplungsfaktors bei h/λ = 0,05 und h/λ = 0,55 aufweisen, wie aus 40B ersichtlich ist. Bei h/λ = 0,05 wird ein elektromechanischer Kopplungsfaktor von 0,13% erreicht, und bei h/λ = 0,55 wird ein großer elektromechanischer Kopplungsfaktor von 0,6 erreicht. Hier ist TCV = 29 ppm/°C im ersten Fall und TCV = 7 ppm/°C im letzten Fall, wie aus 40C ersichtlich ist; ausreichend gute Temperatureigenschaften werden erreicht.
Eine Anordnung, welche den Bereich III-10 verwendet, kann Höchstwerte des elektromechanischen Kopplungsfaktors bei h/λ = 0,05 und h/λ = 0,6 aufweisen, wie aus 41B ersichtlich ist. Bei h/λ = 0,05 wird ein elektromechanischer Kopplungsfaktor von 0,14% erreicht, und bei h/λ = 0,6 wird ein großer elektromechanischer Kopplungsfaktor von 0,89 erreicht. Hier ist TCV = –2 ppm/°C im ersten Fall und TCV = –27 ppm/°C im letzten Fall, wie aus 41C ersichtlich ist; ausreichend gute Temperatureigenschaften werden erreicht.
Beispiel 3-2 (Ausführungsform 3)
Es wurden akustische Oberflächenwellenanordnungen wie im Beispiel 3-1 mit dem Unterschied hergestellt, dass Φ und Θ 0° bzw. 90° waren und zum Festlegen der x-Achse oder der Ausbreitungsrichtung der akustischen Oberflächenwellen Ψ in Intervallen von 2° zwischen –80° und –66° verändert wurde. Es ist anzumerken, dass diese Werte für Φ, Θ und Ψ im Bereich III-1 eingeschlossen waren. Für diese Anordnungen wurden die Beziehungen TCV vs. h/λ (normalisierte Dicke) untersucht. Die Ergebnisse sind in 42 aufgetragen. Auch die Beziehungen k² vs. h/λ wurden untersucht. Die Ergebnisse sind in 43 aufgetragen.
Auf der einen Seite ist aus 42 ersichtlich, dass im Bereich III-1 die Null-Temperatureigenschaft erreicht werden kann, und die Dicke des ZnO-Films, bei welcher die Null-Temperatureigenschaft erreicht wird, in Abhängigkeit von der Ausbreitungsrichtung der akustischen Oberflächenwellen variiert. Auf der anderen Seite ist aus 43 ersichtlich, dass der elektromechanische Kopplungsfaktor zwei Höchstwerte aufweist und mit dem Dickwerden des ZnO-Films der Höchstwert größer wird. Wenn deshalb die Dicke des ZnO-Films in einer derartigen Weise bestimmt wird, dass ein ausreichend großer elektromechanischer Kopplungsfaktor erreicht wird, und wenn hier die Ausbreitungsrichtung in einer derartigen weise ausgewählt wird, dass die Null-Temperatureigenschaft erreicht wird, dann ist es möglich, eine akustische Oberflächenwellenanordnung zu erzielen, welche die Null-Temperatureigenschaft und einen großen elektromechanischen Kopplungsfaktor aufweist. Wenn beispielsweise die Ausbreitungsrichtung Ψ –78° beträgt und die normalisierte Dicke h/λ des ZnO 0,05 ist, dann ist es möglich, eine akustische Oberflächenwellenanordnung mit geringer Größe jedoch mit breitem Durchlassband zu erzielen, welche hervorragende Temperatureigenschaften aufweist, weil TCV im Wesentlichen auf Null reduziert ist, und ein ausreichend praktikabler k² von 0,21% wird erreicht.
Beispiel 3-3 (Ausführungsform 3)
Es wurden akustische Oberflächenwellenanordnungen wie in Beispiel 3-1 mit dem Unterschied hergestellt, dass Φ und Θ 0° bzw. 90° waren und zum Festlegen der x-Achse oder der Ausbreitungsrichtung der akustischen Oberflächenwellen Ψ in Intervallen von 2° zwischen 66° und 80° verändert wurde. Es ist anzumerken, dass diese Werte für Φ, Θ und Ψ im Bereich III-10 eingeschlossen waren. Für diese Anordnungen wurden die Beziehungen TCV vs. h/λ (normalisierte Dicke) untersucht. Die Ergebnisse sind in 44 aufgetragen. Auch die Beziehungen k² vs. h/λ wurden untersucht. Die Ergebnisse sind in 45 aufgetragen.
Auf der einen Seite ist aus 44 ersichtlich, dass im Bereich III-10 die Null-Temperatureigenschaft erreicht werden kann, und die Dicke des ZnO-Films, bei welcher die Null-Temperatureigenschaft erreicht wird, in Abhängigkeit von der Ausbreitungsrichtung der akustischen Oberflächenwellen variiert. Auf der anderen Seite ist aus 45 ersichtlich, dass mit dem Dickwerden des ZnO-Films der elektromechanische Kopplungsfaktor dazu neigt, groß zu werden. Wenn deshalb die Dicke des ZnO-Films in einer derartigen Weise bestimmt wird, dass ein ausreichend großer elektromechanischer Kopplungsfaktor erreicht wird, und wenn hier die Ausbreitungsrichtung in einer derartigen Weise ausgewählt wird, dass die Null-Temperatureigenschaft erreicht wird, dann ist es möglich, eine akustische Oberflächenwellenanordnung zu erzielen, welche die Null-Temperatureigenschaft und einen großen elektromechanischen Kopplungsfaktor aufweist. Wenn beispielsweise die Ausbreitungsrichtung Ψ 70° beträgt und die normalisierte Dicke h/λ des ZnO 0,35 ist, dann ist es möglich, eine akustische Oberflächenwellenanordnung mit geringer Größe jedoch mit breitem Durchlassband zu erzielen, welche hervor ragende Temperatureigenschaften aufweist, weil TCV im Wesentlichen auf Null reduziert ist, und ein sehr großer k² von 0,44% wird erreicht.
Beispiel 4-1 (Ausführungsform 4)
Ein Langasit-Einkristall wurde durch das CZ-Verfahren gezüchtet, und ein Träger von 0,35 mm Dicke wurde aus diesem Einkristall ausgeschnitten. Ein Gegenelektrodenfilm wurde auf der Oberfläche des Trägers ausgebildet. Dann wurde ein ZnO-Film auf der Oberfläche des Gegenelektrodenfilms durch ein Magnetron-Metallauf dampfverfahren ausgebildet, und ein akustischer Oberflächenwellen-Energieumwandler, welcher einen Satz einer eingabeseitigen Interdigitalelektrode und einer ausgabeseitigen Interdigitalelektrode umfasst, wurde schließlich auf der Oberfläche des ZnO-Films ausgebildet, um eine akustische Oberflächenwellenanordnung herzustellen. Die Interdigitalelektroden und der Gegenelektrodenfilm wurden durch die Verdampfung von Al ausgebildet. Die Interdigitalelektroden, welche jede eine normale Elektrode von der gleichen Form ist, wiesen eine Dicke von 0,1 μm, eine Elektrodenfingerbreite d von 15 μm und einen Elektrodenabstand (= 4d = λ) von 60 μm auf, wobei die Anzahl der Elektrodenfingerpaare 40 beträgt und die Aperturbreite der Elektrodenfinger 60 λ (= 3,6 mm) beträgt. Wenn jedoch die Ausgabesignale schwach waren, wurden Interdigitalelektroden mit nur der auf 100 λ veränderten Aperturbreite an Stelle der vorstehenden Interdigitalelektroden verwendet. Wenn zusätzlich die normalisierte Dicke h/λ des ZnO-Films 0,4 überstieg, wurde der Elektrodenabstand (= λ) auf 30 μm halbiert, und die Aperturbreite wurde entsprechend auf 1,8 mm. (= 60 λ) halbiert.
Weil die akustische Oberflächenwellenanordnung gemäß Ausführungsform 4 die Struktur aufweist, wobei die Interdigital elektroden dem Gegenelektrodenfilm gegenüber liegen, wobei der ZnO-Film dazwischen liegt, ist es unwahrscheinlich, dass sie funktioniert, wenn die Dicke des ZnO-Films nahe bei Null liegt. Dies ist so, weil ein Kurzschluss zwischen den Interdigitalelektroden und dem Gegenelektrodenfilm auftritt. Bei diesem Beispiel wurde deshalb vorher der minimale Wert für die normalisierte Dicke h/λ des ZnO-Films auf 0,005 eingestellt. Für eine Anordnung, welche eine normalisierte Dicke von 0,005 aufweist, wurden Interdigitalelektroden, welche eine Dicke von 0,1 μm aufweisen, ein Elektrodenabstand von 320 μm, 20 Elektrodenfingerpaare und eine Aperturbreite von 5 mm, ein Gegenelektrodenfilm, welcher eine Dicke von 0,07 μm aufweist, und ein Träger verwendet, welcher eine Dicke von 1 mm aufweist.
Bei diesem Beispiel waren Φ und Θ 0° und 90°, wenn der Schnittwinkel des Trägers bei dieser Anordnung aus dem Langasit-Einkristall und die Ausbreitungsrichtung der akustischen Oberflächenwellen darauf in Form von Euler-Winkeln (Φ, Θ und Ψ) ausgedrückt wurden. Zum Festlegen der x-Achse oder der Ausbreitungsrichtung der akustischen Oberflächenwellen wurden für Ψ die in den 47A bis 56C gezeigten Werte innerhalb des allgemeinen Bereichs IV ausgewählt. Die Dicke h des ZnO-Films auf dem Träger wurde in einer derartigen Weise ausgewählt, dass die vorstehende normalisierte Dicke h/λ zwischen 0,05 und 0,8 lag. Die Veränderungen der SAW-Geschwindigkeit, des elektromechanischen Kopplungsfaktors k² und des Temperaturkoeffizienten der SAW-Geschwindigkeit TCV wurden bei verschiedenen h/λ in jeder Ausbreitungsrichtung untersucht. In diesem Zusammenhang ist anzumerken, dass der Wert von λ, wie bereits beschrieben, in Abhängigkeit des Werts von h/λ variiert. Die SAW-Geschwindigkeit wurde aus der Mittenfrequenz des Filters ermittelt, und der elektromechanische Kopplungsfaktor k² wurde aus einer zweipoligen Admittanz bestimmt, welche unter Verwendung eines gut bekannten Ersatzschaltungsmodells von Smith im akustischen Oberflächenwellen-Energieumwandler gemessen wurde. Die Ergebnisse der SAW-Geschwindigkeit, k² und TCV, welche in jeder Ausbreitungsrichtung gemessen wurden, sind in den 47A bis 56C aufgetragen.
Mit der Steigerung der normalisierten Dicke h/λ des ZnO-Films verschwindet der akustische Oberflächenwellenmodus, wobei die Erzeugung von Volumenwellen resultiert. Aus diesem Grund sind Daten, welche nach der Erzeugung der Volumenwellen erhalten wurden, überhaupt nicht aufgetragen.
Die Schaubilder, welche die SAW-Geschwindigkeit und die Veränderungen von k² zeigen, zeigen an, dass wenn der Schnittwinkel des Trägers aus dem Kristall und die Ausbreitungsrichtung der akustischen Oberflächenwellen im allgemeinen Bereich IV liegen, die SAW-Geschwindigkeit dann auf 2.900 m/s oder weniger reduziert werden kann. Dies ist besonders bevorzugt zum Erzielen einer Größenreduzierung einer akustischen Oberflächenwellenanordnung im Vergleich mit einem herkömmlichen ST-Quarzkristall. Es wurde auch herausgefunden, dass innerhalb des allgemeinen Bereichs IV ein elektromechanischer Kopplungsfaktor von 0,1% oder mehr erreicht werden kann. Es ist folglich möglich, einen viel größeren elektromechanischen Kopplungsfaktor durch eine Auswahl der Dicke des ZnO-Films zu erreichen.
Unter weiterer Bezugnahme auf die Schaubilder, welche die Veränderungen des TCV zeigen, wurde herausgefunden, dass wenn der Träger an sich einen positiven TCV aufweist, wenn mit anderen Worten TCV bei einer normalisierten Dicke h/λ von nahezu 0 positiv ist, TCV mit einer Steigerung von h/λ von einer positiven zu einer negativen Richtung verschoben wird; Verbesserungen der Temperatureigenschaften treten auf. Wenn der Träger selbst einen negativen TCV aufweist, wird auf der anderen Seite TCV wegen der Bereitstellung des ZnO-Films und einer Steigerung seiner normalisierten Dicke stark auf eine negative Seite verschoben. Sogar in diesem Fall ist der Absolutwert von TCV nicht so groß (in der Größenordnung von 35 ppm/°C oder weniger); es wurde herausgefunden, dass der Träger gegenüber einem herkömmlichen BGO-Träger in Bezug auf die Temperaturstabilität viel stärker verbessert werden kann.
Im Folgenden wird jeder Bereich mit großer Ausführlichkeit erklärt.
Eine Anordnung, welche den Bereich IV-1 verwendet, kann einen sehr großen elektromechanischen Kopplungsfaktor von 0,88% aufweisen, wenn h/λ = 0,8 ist, wie aus den 47B und 47C ersichtlich ist. Hier ist TCV = –31 ppm/°C; ausreichend gute Temperatureigenschaften werden erreicht.
Eine Anordnung, welche den Bereich IV-2 verwendet, kann einen großen elektromechanischen Kopplungsfaktor von 0,6% aufweisen, wenn h/λ = 0,6 ist, wie aus den 48B und 48C ersichtlich ist. Hier ist TCV = 6 ppm/°C; ganz hervorragende Temperatureigenschaften werden erreicht.
Eine Anordnung, welche den Bereich IV-3 verwendet, kann einen elektromechanischen Kopplungsfaktor von 0,39% aufweisen, wenn h/λ = 0,4 ist, wie aus den 49B und 49C ersichtlich ist. Hier ist TCV = 29 ppm/°C; ausreichend gute Temperatureigenschaften werden erreicht.
Eine Anordnung, welche den Bereich IV-4 verwendet, kann einen großen elektromechanischen Kopplungsfaktor von 0,52% aufweisen, wenn h/λ = 0,45 ist, wie aus den 50B und 50C ersichtlich ist. Hier ist TCV = 17 ppm/°C; ausreichend gute Temperatureigenschaften werden erreicht.
Eine Anordnung, welche den Bereich IV-5 verwendet, kann einen sehr großen elektromechanischen Kopplungsfaktor von 0,46% aufweisen, wenn h/λ = 0,4 ist, wie aus den 51B und 51C ersichtlich ist. Hier ist TCV = 15 ppm/°C; ausreichend gute Temperatureigenschaften werden erreicht.
Eine Anordnung, welche den Bereich IV-6 verwendet, kann einen sehr großen elektromechanischen Kopplungsfaktor von 0,46 aufweisen, wenn h/λ = 0,4 ist, wie aus den 52B und 52C ersichtlich ist. Hier ist TCV = 15 ppm/°C; ausreichend gute Temperatureigenschaften werden erreicht.
Eine Anordnung, welche den Bereich IV-7 verwendet, kann einen sehr großen elektromechanischen Kopplungsfaktor von 0,52% aufweisen, wenn h/λ = 0,45 ist, wie aus den 53B und 53C ersichtlich ist. Hier ist TCV = 17 ppm/ °C; ausreichend gute Temperatureigenschaften werden erreicht.
Eine Anordnung, welche den Bereich IV-8 verwendet, kann einen sehr großen elektromechanischen Kopplungsfaktor von 0,39 aufweisen, wenn h/λ = 0,4 ist, wie aus den 54B und 54C ersichtlich ist. Hier ist TCV = 29 ppm/°C; ausreichend gute Temperatureigenschaften werden erreicht.
Eine Anordnung, welche den Bereich IV-9 verwendet, kann einen sehr großen elektromechanischen Kopplungsfaktor von 0,6% aufweisen, wenn h/λ = 0,6 ist, wie aus den 55B und 55C ersichtlich ist. Hier ist TCV = 6 ppm/°C; ausreichend gute. Temperatureigenschaften werden erreicht.
Eine Anordnung, welche den Bereich IV-10 verwendet, kann einen sehr großen elektromechanischen Kopplungsfaktor von 0,88% aufweisen, wenn h/λ = 0,8 ist, wie aus den 56B und 56C ersichtlich ist. Hier ist TCV = –32 ppm/°C; ausreichend gute Temperatureigenschaften werden erreicht.
Beispiel 4-2 (Ausführungsform 4)
Es wurden akustische Oberflächenwellenanordnungen wie im Beispiel 4-1 mit dem Unterschied hergestellt, dass Φ und Θ 0° bzw. 90° waren und zum Festlegen der x-Achse oder der Ausbreitungsrichtung der akustischen Oberflächenwellen Ψ in Intervallen von 2° zwischen –80° und –66° verändert wurde. Es ist anzumerken, dass diese Werte für Φ, Θ und Ψ im Bereich IV-1 eingeschlossen waren. Für diese Anordnungen wurden die Beziehungen TCV vs. h/λ (normalisierte Dicke) untersucht. Die Ergebnisse sind in 57 aufgetragen. Auch die Beziehungen k² vs. h/λ wurden untersucht. Die Ergebnisse sind in 58 aufgetragen.
Auf der einen Seite ist aus 57 ersichtlich, dass im Bereich IV-1 die Null-Temperatureigenschaft erreicht werden kann, und die Dicke des ZnO-Films, bei welcher die Null-Temperatureigenschaft erreicht wird, in Abhängigkeit von der Ausbreitungsrichtung der akustischen Oberflächenwellen variiert. Auf der anderen Seite ist aus 58 ersichtlich, dass mit dem Dickwerden des ZnO-Film der elektromechanische Kopplungsfaktor dazu neigt, groß zu werden. Wenn deshalb die Dicke des ZnO-Films in einer derartigen Weise bestimmt wird, dass ein ausreichend großer elektromechanischer Kopplungsfaktor erreicht wird, und wenn hier die Ausbreitungsrichtung in einer derartigen Weise ausgewählt wird, dass die Null-Temperatureigenschaft erreicht wird, dann ist es möglich, eine akustische Oberflächenwellenanordnung zu erzielen, welche die Null-Temperatureigenschaft und einen großen elektromechanischen Kopplungsfaktor aufweist. Wenn beispielsweise die Ausbreitungsrichtung Ψ –70° beträgt und die normalisierte Dicke h/λ des ZnO 0,35 ist, dann ist es möglich, eine akustische Oberflächenwellenanordnung mit geringer Größe jedoch mit breitem Durchlassband zu erzielen, welche hervorragende Temperatureigenschaften aufweist, weil TCV im Wesentlichen auf Null reduziert ist, und ein sehr großer k² von 0,21% wird erreicht.
Beispiel 4-3 (Ausführungsform 4)
Es wurden akustische Oberflächenwellenanordnungen wie in Beispiel 4-1 mit dem Unterschied hergestellt, dass Φ und Θ 0° bzw. 90° waren und zum Festlegen der x-Achse oder der Ausbreitungsrichtung der akustischen Oberflächenwellen Ψ in Intervallen von 2° zwischen 66° und 80° verändert wurde. Es ist anzumerken, dass diese Werte für Φ, Θ und Ψ im Bereich IV-10 eingeschlossen waren. Für diese Anordnungen wurden die Beziehungen TCV vs. h/λ (normalisierte Dicke) untersucht. Die Ergebnisse sind in 59 aufgetragen. Auch die Beziehungen k² vs. h/λ wurden untersucht. Die Ergebnisse sind in 60 aufgetragen.
Auf der einen Seite ist aus 59 ersichtlich, dass im Bereich IV-10 die Null-Temperatureigenschaft erreicht werden kann, und die Dicke des ZnO-Films, bei welcher die Null-Temperatureigenschaft erreicht wird, in Abhängigkeit von der Ausbreitungsrichtung der akustischen Oberflächenwellen variiert. Auf der anderen Seite ist aus 60 ersichtlich, dass mit dem Dickwerden des ZnO-Films der elektromechanische Kopplungsfaktor. dazu neigt, groß zu werden. wenn deshalb die Dicke des ZnO-Films in einer derartigen Weise bestimmt wird, dass ein ausreichend großer elektromechanischer Kopplungsfaktor erreicht wird, und wenn hier die Ausbreitungsrichtung in einer derartigen Weise ausgewählt wird, dass die Null-Temperatureigenschaft erreicht wird, dann ist es möglich, eine akustische Oberflächenwellenanordnung zu erzielen, welche die Null-Temperatureigenschaft und einen großen elektromechanischen Kopplungsfaktor aufweist. Wenn beispielsweise die Ausbreitungsrichtung Ψ 70° beträgt und die normalisierte Dicke h/λ des ZnO 0,35 ist, dann ist es möglich, eine akustische Oberflächenwellenanordnung mit geringer Größe jedoch mit breitem Durchlassband zu erzielen, welche hervorragende Temperatureigenschaften aufweist, weil TCV im Wesentlichen auf Null reduziert ist, und ein sehr großer k² von 0,42% wird erreicht.
Die Ergebnisse der Beispiele verdeutlichen die Vorteile der Erfindung, welche durch die angefügten Ansprüche definiert wird.

Claims

Akustische Oberflächenwellenanordnung, umfassend einen Träger (2) eine Interdigitalelektrode (3) auf einer Oberfläche des Trägers (2), und einen piezoelektrischen Film (4), der ausgeführt ist, um die Oberfläche des Trägers (2) und eine Oberfläche der Interdigitalelektrode (3) zu bedecken, wobei der Träger (2) ein Langasit-Einkristall ist, der zu einer Punktgruppe (32) gehört, und wobei ein Schnittwinkel des Trägers, der aus dem Langasit-Einkristall ausgeschnitten ist, und eine Ausbreitungsrichtung der akustischen Oberflächenwellen auf dem Träger (2) in Form von Euler-Winkeln (φ, Θ, ψ) ausgedrückt sind, wobei –5° ≤ φ ≤ 5°, 85° ≤ θ ≤ 95°, undψ wie definiert ist, wobei der piezoelektrische Film (4) ein C-Achsen-ausgerichteter ZnO-Film mit einem definierten h/λ-Verhältnis ist, wobei h eine Dicke des ZnO-Films und λ eine Wellenlänge der akustischen Oberflächenwelle ist, und wobei entweder –90° ≤ ψ < –70° und h/λ = 0,2 bis 0,8, oder –70° ≤ ψ < –50° und h/λ = 0,25 bis 0,7, oder –50° ≤ ψ < –35° und h/λ = 0,25 bis 0,45, oder –35° ≤ ψ < –25° und 0 < h/λ ≤ 0,5, oder –25° ≤ ψ ≤ –10° und 0 < h/λ ≤ 0,45, oder 10° ≤ ψ < 25° und 0 < h/λ ≤ 0,4, oder 25° ≤ ψ < 35° und 0 < h/λ ≤ 0,45, oder 35° ≤ ψ < 50° und 0 < h/λ ≤ 0,4, oder 50° ≤ ψ < 70° und h/λ = 0,15 bis 0,7, oder 70° ≤ ψ < 90° und h/λ = 0,15 bis 0,8 ist.
Akustische Oberflächenwellenanordnung, umfassend einen Träger (2), einen piezoelektrischen Film (4) auf einer Oberfläche des Trägers (2), und eine Interdigitalelektrode (3) auf einer Oberfläche des piezoelektrischen Films (4), wobei der Träger (2) ein Langasit-Einkristall ist, der zu einer Punktgruppe (32) gehört, und wobei ein Schnittwinkel des Trägers, der aus dem Langasit-Einkristall ausgeschnitten ist, und eine Ausbreitungsrichtung der akustischen Oberflächenwelle auf dem Träger (2) in Form von Euler-Winkeln (φ, Θ, ψ) ausgedrückt sind, wobei –5° ≤ φ ≤ 5°, 85° ≤ θ ≤ 95°, undψ wie definiert ist, wobei der piezoelektrische Film (4) ein C-Achsen-ausgerichteter ZnO-Film mit einem definierten h/λ-Verhältnis ist, wobei h eine Dicke des ZnO-Films und λ eine Wellenlänge einer akustischen Oberflächenwelle ist, und wobei entweder –90° ≤ ψ < –70° und h/λ = 0,05 bis 0,8, oder –70° ≤ ψ < –50° und h/λ = 0,05 bis 0,75, oder –50° ≤ ψ < –35° und 0 < h/λ ≤ 0,45, oder –35° ≤ ψ < –25° und 0 < h/λ ≤ 0,5, oder –25° ≤ ψ ≤ –10° und 0 < h/λ ≤ 0,45, oder 10° ≤ ψ < 25° und 0 < h/λ ≤ 0,4, oder 25° ≤ ψ < 35° und 0 < h/λ ≤ 0,45, oder 35° ≤ ψ < 50° und 0 < h/λ ≤ 0,4, oder 50° ≤ ψ < 70° und h/λ = 0,05 bis 0,7, oder 70° ≤ ψ < 90° und h/λ = 0,05 bis 0,8 ist.
Akustische Oberflächenwellenanordnung, umfassend einen Träger (2), eine Interdigitalelektrode (3) auf einer Oberfläche des Trägers (2), und einen piezoelektrischen Film (4), der ausgeführt ist, um die Oberfläche des Trägers (2) und eine Oberfläche der Interdigitalelektrode (3) zu bedecken, und einen Gegenelektrodenfilm (5) auf einer Oberfläche des piezoelektrischen Films, wobei der Träger (2) ein Langasit-Einkristall ist, der zu einer Punktgruppe (32) gehört, und wobei ein Schnittwinkel des Trägers, der aus dem Langasit-Einkristall ausgeschnitten ist, und eine Ausbreitungsrichtung der akustischen Oberflächenwelle auf dem Träger (2) in Form von Euler-Winkeln (φ, θ, ψ) ausgedrückt sind, wobei –5° ≤ φ ≤ 5°, 85° ≤ θ ≤ 95°, undψ wie definiert ist, wobei der piezoelektrische Film (4) ein C-Achsen-ausgerichteter ZnO-Film mit einem definierten h/λ-Verhältnis ist, wobei h eine Dicke des ZnO-Films und λ eine Wellenlänge einer akustischen Oberflächenwelle ist, und wobei entweder –90° ≤ ψ < –70° und (0 < h/λ ≤ 0,1 oder 0,3 ≤ h/λ ≤ 0,8), oder –70° ≤ ψ < –50° und (0 < h/λ ≤ 0,1 oder 0,35 ≤ h/λ ≤ 0,8), oder –50° ≤ ψ < –35° und (0 < h/λ ≤ 0,15 oder 0,35 ≤ h/λ ≤ 0,5), oder –35° ≤ ψ ≤ –25° und (0 < h/λ ≤ 0,15 oder 0,3 ≤ h/λ ≤ 0,5), oder –25° ≤ ψ ≤ –10° und (0 < h/λ ≤ 0,15 oder 0,3 ≤ h/λ ≤ 0,45), oder 10° ≤ ψ < 25° und 0 < h/λ ≤ 0,45, oder 25° ≤ ψ < 35° und 0 < h/λ ≤ 0,5, oder 35° ≤ ψ < 50° und 0 < h/λ ≤ 0,45, oder 50° ≤ ψ < 70° und (0 < h/λ ≤ 0,05 oder 0,2 ≤ h/λ ≤ 0,8), oder 70° ≤ ψ < 90° und (0 < h/λ ≤ 0,05 oder 0,25 ≤ h/λ ≤ 0, 8) ist.
Akustische Oberflächenwellenanordnung, umfassend einen Träger (2), einen Gegenelektrodenfilm (5) auf einer Oberfläche des Trägers (2), und einen piezoelektrischen Film (4) auf dem Gegenelektrodenfilm (5) und eine Interdigitalelektrode (3) auf einer Oberfläche des piezoelektrischen Films (4), wobei der Träger (2) ein Langasit-Einkristall ist, der zu einer Punktgruppe (32) gehört, und. wobei ein Schnittwinkel des Trägers, der aus dem Langasit-Einkristall ausgeschnitten ist, und eine Ausbreitungsrichtung der akustischen Oberflächenwelle auf dem Träger (2) in Form von Euler-Winkeln (φ, Θ, ψ) ausgedrückt sind, wobei –5° ≤ φ ≤ 5°, 85° ≤ θ ≤ 95°, undψ wie definiert ist, wobei der piezoelektrische Film (4) ein C-Achsen-ausgerichteter ZnO-Film mit einem definierten h/λ-Verhältnis ist, wobei h eine Dicke des ZnO-Films und λ eine Wellenlänge einer akustischen Oberflächenwelle ist, und wobei entweder –90° ≤ ψ < –70° und h/λ = 0,05 bis 0,8, oder –70° ≤ ψ < –50° und h/λ = 0,05 bis 0,8, oder –50° ≤ ψ < –35° und h/λ = 0,05 bis 0,45, oder –35° ≤ ψ < –25° und h/λ = 0,05 bis 0,5, oder –25° ≤ ψ ≤ –10° und h/λ = 0,05 bis 0,45, oder 10° ≤ ψ < 25° und h/λ = 0,05 bis 0,45, oder 25° ≤ ψ < 35° und h/λ = 0,05 bis 0,5, oder 35° ≤ ψ < 50° und h/λ = 0,05 bis 0,45, oder 50° ≤ ψ < 70° und h/λ = 0,05 bis 0,8, oder 70° ≤ ψ < 90° und h/λ = 0,05 bis 0,8 ist.