JP2000114924A - 弾性表面波コンボルバ - Google Patents
弾性表面波コンボルバInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 弾性表面波の電界を半導体により有効に伝
え、半導体中の電子と効率よく相互作用させる弾性表面
波コンボルバを提供すること。 【解決手段】 弾性表面波コンボルバは、圧電体基板１
上に入力電極５と、出力取り出し電極７と、半導体層と
を備える。この半導体層は入力電極５から伝搬する弾性
表面波の伝搬路上外に位置し、伝搬路上には該伝搬路に
対して直角に配置された複数のグレーティング電極６を
有する。出力取り出し電極７は半導体層上で複数のグレ
ーティング電極６と交差するように配置され、半導体層
をｎ型半導体層３とｐ型半導体層４の積層から構成す
る。
え、半導体中の電子と効率よく相互作用させる弾性表面
波コンボルバを提供すること。 【解決手段】 弾性表面波コンボルバは、圧電体基板１
上に入力電極５と、出力取り出し電極７と、半導体層と
を備える。この半導体層は入力電極５から伝搬する弾性
表面波の伝搬路上外に位置し、伝搬路上には該伝搬路に
対して直角に配置された複数のグレーティング電極６を
有する。出力取り出し電極７は半導体層上で複数のグレ
ーティング電極６と交差するように配置され、半導体層
をｎ型半導体層３とｐ型半導体層４の積層から構成す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧電体基板を伝搬
する弾牲表面波と半導体中の電子との相互作用を利用し
た弾性表面波コンボルバに関するものである。
する弾牲表面波と半導体中の電子との相互作用を利用し
た弾性表面波コンボルバに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】弾性表面波と半導体層の電子との相互作
用を用いた機能素子として弾性表面波コンボルバがあげ
られる。この弾性表面波コンボルバはスペクトル拡散通
信のＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕ１ｔ
ｉｐ１ｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式用の相関器として非常に
注目されている。従来より、ＣＤＭＡ用相関器としてデ
ジタルＬＳＩやアナログＬＳＩなどが検討されてきた
が、いずれも消費電力が極めて大きく、低消費電力化が
要求される携帯機器などへの応用には大きな障害となっ
ていた。そこで、原理的には消費電力が０である弾性表
面波コンボルバが、低消費電力と高速同期捕捉という特
徴を生かして実用化が検討され始めている。この弾性表
面波コンボルバに関しては、圧電体基板の上に弾性表面
波の伝搬路上全体に出力電極があるエラスティック型、
Ｓｉ基板上にＺｎＯ膜を形成した構造の圧電膜／半導体
基板型、圧電体基板上にＩｎＳｂ膜を形成した構造の半
導体膜／圧電体基板型の３つの構造が提案されている。
第１のエラスティック型では半導体層がないために、弾
性表面波の非線形相互作用が小さく、十分な出力は得ら
れず、入力帯域幅が２６ＭＨｚで効率は−５９ｄＢｍし
か得られていない。第２の圧電膜／半導体基板型はＳｉ
基板上のＺｎＯ薄膜の構造で入力帯域幅２４ＭＨｚで−
４２ｄＢｍの効率が得られ、一部の無線ＬＡＮで実用化
されている。第３の半導体膜／圧電体基板型について
は、本発明者らの研究によれば（Ｋ．Ｙａｍａｎｏｕｃ
ｈｉ，Ｗ．Ｓａｔｏ、Ｈ．Ｏｄａｇａｗａ ＩＥＥＥ
Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｓ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ １５８
３−１５８６（１９９６））、半導体層を伝搬路上外に
配置し、伝搬路上のグレーティング電極により弾性表面
波の電界を半導体に伝え相互作用させる構造のストリッ
プカップルド型コンボルバにおいて、ＩｎＳｂ−ＬｉＮ
ｂＯ3 系で初期実験レベルにおいて入力帯域幅が３ＭＨ
ｚであるが−３５ｄＢｍのコンボリューション出カが得
られていた（ＷＯ９８／０４０４０）。
用を用いた機能素子として弾性表面波コンボルバがあげ
られる。この弾性表面波コンボルバはスペクトル拡散通
信のＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕ１ｔ
ｉｐ１ｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式用の相関器として非常に
注目されている。従来より、ＣＤＭＡ用相関器としてデ
ジタルＬＳＩやアナログＬＳＩなどが検討されてきた
が、いずれも消費電力が極めて大きく、低消費電力化が
要求される携帯機器などへの応用には大きな障害となっ
ていた。そこで、原理的には消費電力が０である弾性表
面波コンボルバが、低消費電力と高速同期捕捉という特
徴を生かして実用化が検討され始めている。この弾性表
面波コンボルバに関しては、圧電体基板の上に弾性表面
波の伝搬路上全体に出力電極があるエラスティック型、
Ｓｉ基板上にＺｎＯ膜を形成した構造の圧電膜／半導体
基板型、圧電体基板上にＩｎＳｂ膜を形成した構造の半
導体膜／圧電体基板型の３つの構造が提案されている。
第１のエラスティック型では半導体層がないために、弾
性表面波の非線形相互作用が小さく、十分な出力は得ら
れず、入力帯域幅が２６ＭＨｚで効率は−５９ｄＢｍし
か得られていない。第２の圧電膜／半導体基板型はＳｉ
基板上のＺｎＯ薄膜の構造で入力帯域幅２４ＭＨｚで−
４２ｄＢｍの効率が得られ、一部の無線ＬＡＮで実用化
されている。第３の半導体膜／圧電体基板型について
は、本発明者らの研究によれば（Ｋ．Ｙａｍａｎｏｕｃ
ｈｉ，Ｗ．Ｓａｔｏ、Ｈ．Ｏｄａｇａｗａ ＩＥＥＥ
Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｓ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ １５８
３−１５８６（１９９６））、半導体層を伝搬路上外に
配置し、伝搬路上のグレーティング電極により弾性表面
波の電界を半導体に伝え相互作用させる構造のストリッ
プカップルド型コンボルバにおいて、ＩｎＳｂ−ＬｉＮ
ｂＯ3 系で初期実験レベルにおいて入力帯域幅が３ＭＨ
ｚであるが−３５ｄＢｍのコンボリューション出カが得
られていた（ＷＯ９８／０４０４０）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、弾性表
面波コンボルバを実際の携帯機器や無線ＬＡＮなどへの
応用を可能にするためには、さらに安定して高効率を達
成することが求められている。本発明者らの提案してい
る上述の弾性表面波コンボルバにおいては、弾性表面波
の伝搬路上外に半導体薄膜を配置する構造であるため、
弾性表面波の伝搬損失は従来の伝搬路上に出力電極を有
するコンボルバよりも高い効率を得ることができる。し
かし、さらに高効率を得るために、弾性表面波の電界を
半導体により有効に伝え、半導体中の電子と効率よく相
互作用させる必要がある。
面波コンボルバを実際の携帯機器や無線ＬＡＮなどへの
応用を可能にするためには、さらに安定して高効率を達
成することが求められている。本発明者らの提案してい
る上述の弾性表面波コンボルバにおいては、弾性表面波
の伝搬路上外に半導体薄膜を配置する構造であるため、
弾性表面波の伝搬損失は従来の伝搬路上に出力電極を有
するコンボルバよりも高い効率を得ることができる。し
かし、さらに高効率を得るために、弾性表面波の電界を
半導体により有効に伝え、半導体中の電子と効率よく相
互作用させる必要がある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに、本発明者らが鋭意検討を行った結果、本発明者ら
の先に提案した伝搬路上外に半導体層を配置した弾性表
面波コンボルバにおいて、半導体層をｐ型半導体層とｎ
型半導体層との接合によるｐｎ接合を形成することで極
めて高い効率を有する弾性表面波コンボルバを実現し
た。
めに、本発明者らが鋭意検討を行った結果、本発明者ら
の先に提案した伝搬路上外に半導体層を配置した弾性表
面波コンボルバにおいて、半導体層をｐ型半導体層とｎ
型半導体層との接合によるｐｎ接合を形成することで極
めて高い効率を有する弾性表面波コンボルバを実現し
た。
【０００５】さらに、このｐ型半導体層とｎ型半導体層
との組成を限定することで、より高い効率を達成でき
る。また、Ｓｂを含んだ緩衝層を挿入することにより、
半導体層の結晶性を向上させることでこれまでにない極
めて高い効率を達成した。
との組成を限定することで、より高い効率を達成でき
る。また、Ｓｂを含んだ緩衝層を挿入することにより、
半導体層の結晶性を向上させることでこれまでにない極
めて高い効率を達成した。
【０００６】ここで、半導体層というのは、伝搬してき
た弾性表面波と相互作用する電子が存在する層であり、
ｐ型半導体層とｎ型半導体層が接合した層の全体のこと
である。
た弾性表面波と相互作用する電子が存在する層であり、
ｐ型半導体層とｎ型半導体層が接合した層の全体のこと
である。
【０００７】すなわち、請求項１記載の本発明の弾性表
面波コンボルバは、圧電体基板上に入力電極と、出力取
り出し電極と、半導体層とを備え、前記半導体層は前記
入力電極から伝搬する弾性表面波の伝搬路上外に位置
し、前記伝搬路上には該伝搬路に対して直角に配置され
た複数のグレーティング電極を有し、前記出力取り出し
電極は前記半導体層上で前記複数のグレーティング電極
と交差するように配置された弾性表面波コンボルバにお
いて、前記半導体層がｎ型半導体層とｐ型半導体層の積
層からなることを特徴とする。
面波コンボルバは、圧電体基板上に入力電極と、出力取
り出し電極と、半導体層とを備え、前記半導体層は前記
入力電極から伝搬する弾性表面波の伝搬路上外に位置
し、前記伝搬路上には該伝搬路に対して直角に配置され
た複数のグレーティング電極を有し、前記出力取り出し
電極は前記半導体層上で前記複数のグレーティング電極
と交差するように配置された弾性表面波コンボルバにお
いて、前記半導体層がｎ型半導体層とｐ型半導体層の積
層からなることを特徴とする。
【０００８】請求項２記載の本発明の弾性表面波コンボ
ルバは、請求項１記載の弾性表面波コンボルバにおい
て、前記ｎ型半導体層がＩｎＡｓx Ｓｂ1-x （０≦ｘ≦
１）からなり、かつ前記ｐ型半導体層がＧａＡｓy Ｓｂ
1-y （０≦ｙ≦０．５）からなることを特徴とする。
ルバは、請求項１記載の弾性表面波コンボルバにおい
て、前記ｎ型半導体層がＩｎＡｓx Ｓｂ1-x （０≦ｘ≦
１）からなり、かつ前記ｐ型半導体層がＧａＡｓy Ｓｂ
1-y （０≦ｙ≦０．５）からなることを特徴とする。
【０００９】また、請求項３記載の本発明の弾性表面波
コンボルバは、請求項１または２記載の弾性表面波コン
ボルバにおいて、前記圧電体基板と前記半導体層の間に
Ｓｂを含む緩衝層が挿入されていることを特徴とする。
コンボルバは、請求項１または２記載の弾性表面波コン
ボルバにおいて、前記圧電体基板と前記半導体層の間に
Ｓｂを含む緩衝層が挿入されていることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下に本発明をさらに詳細に説明
する。図１に本発明の基本となる弾性表面波コンボルバ
を示す。１は圧電体基板、３はｎ型半導体層、４はｐ型
半導体層、５はすだれ状の入力電極、６はグレーティン
グ電極、７は出力取り出し電極、８はアース取り出し電
極である。本発明におけるｐ型半導体層とｎ型半導体層
は、同様の材料を用いてドーピングによりｐ型とｎ型を
制御して用いることができるが、伝導の型がｐ型、ｎ型
の組み合わせであれば異なる材料どうしを接合させて用
いてもよい。ｎ型半導体層とは多数キャリアが電子であ
る半導体層のことであり、ｐ型半導体層とは正孔が多数
キャリアである半導体層のことをいう。ｎ型半導体層と
しては、ＧａＡｓ，ＩｎＳｂ，ＩｎＡｓ等が好ましい、
また２元系だけでなく、それらを組み合わせた３元混晶
や４元混晶も好ましく用いられる。例えば、Ｉｎx Ｇａ
1-x Ａｓ，Ｉｎx Ｇａ1-x Ｓｂ，ＩｎＡｓy Ｓｂ1-y な
どが３元混晶、Ｉｎx Ｇａ1-x Ａｓy Ｓｂ1-y などが４
元混晶の例である。伝導が電子により行われるｎ型半導
体の高電子移動度を得るために、組成として、例えばＩ
ｎxＧａ1-x Ｍ（ＭはＡｓ，ＳｂなどのＶ族半導体）の
ｘは０≦ｘ≦１．０が可能だが、０．５≦ｘ≦１．０が
好ましく、０．８≦ｘ≦１．０がより好ましい範囲であ
る。ＩｎＡｓy Ｓｂ1-y のｙは、０≦ｙ≦１．０の範囲
で高電子移動度が可能であり、０≦ｙ≦０．５が好まし
い。またｐ型半導体としては、もともと正孔が多数キャ
リアであるＧａＳｂが好ましい。また３元混晶ではＧａ
Ａｓy Ｓｂ1-y（０＜ｙ≦０．５）を用いてもよい。ま
た、多数キャリアが電子である半導体を用いる場合で
も、伝導型がｎ型からｐ型へと変わる程度にドーピング
を行い用いることができる。このドーピングによってｐ
型半導体に転換させた例としてはｐ−ＧａＡｓ，ｐ−Ｉ
ｎＡｓ，ｐ−ＩｎＡｓy Ｓｂ1-y ，ｐ−Ｉｎx Ｇａ1-x
Ａｓ，ｐ−ＩｎＳｂ，ｐ−Ｉｎx Ｇａ1-x Ｓｂ，ｐ−Ｉ
ｎx Ｇａ1-x Ａｓy Ｓｂ1-y等が好ましい。また、ｐ型
半導体層は最表面になるため、酸化されやすい材料を用
いた場合には酸化されにくい半導体保護層をｐ型半導体
層上に形成してもよい。この半導体保護層の膜厚はｐ型
半導体層が酸化されない程度の膜厚があれば良いため、
より薄くすることが好ましく、３０ｎｍ以下とするのが
よい。
する。図１に本発明の基本となる弾性表面波コンボルバ
を示す。１は圧電体基板、３はｎ型半導体層、４はｐ型
半導体層、５はすだれ状の入力電極、６はグレーティン
グ電極、７は出力取り出し電極、８はアース取り出し電
極である。本発明におけるｐ型半導体層とｎ型半導体層
は、同様の材料を用いてドーピングによりｐ型とｎ型を
制御して用いることができるが、伝導の型がｐ型、ｎ型
の組み合わせであれば異なる材料どうしを接合させて用
いてもよい。ｎ型半導体層とは多数キャリアが電子であ
る半導体層のことであり、ｐ型半導体層とは正孔が多数
キャリアである半導体層のことをいう。ｎ型半導体層と
しては、ＧａＡｓ，ＩｎＳｂ，ＩｎＡｓ等が好ましい、
また２元系だけでなく、それらを組み合わせた３元混晶
や４元混晶も好ましく用いられる。例えば、Ｉｎx Ｇａ
1-x Ａｓ，Ｉｎx Ｇａ1-x Ｓｂ，ＩｎＡｓy Ｓｂ1-y な
どが３元混晶、Ｉｎx Ｇａ1-x Ａｓy Ｓｂ1-y などが４
元混晶の例である。伝導が電子により行われるｎ型半導
体の高電子移動度を得るために、組成として、例えばＩ
ｎxＧａ1-x Ｍ（ＭはＡｓ，ＳｂなどのＶ族半導体）の
ｘは０≦ｘ≦１．０が可能だが、０．５≦ｘ≦１．０が
好ましく、０．８≦ｘ≦１．０がより好ましい範囲であ
る。ＩｎＡｓy Ｓｂ1-y のｙは、０≦ｙ≦１．０の範囲
で高電子移動度が可能であり、０≦ｙ≦０．５が好まし
い。またｐ型半導体としては、もともと正孔が多数キャ
リアであるＧａＳｂが好ましい。また３元混晶ではＧａ
Ａｓy Ｓｂ1-y（０＜ｙ≦０．５）を用いてもよい。ま
た、多数キャリアが電子である半導体を用いる場合で
も、伝導型がｎ型からｐ型へと変わる程度にドーピング
を行い用いることができる。このドーピングによってｐ
型半導体に転換させた例としてはｐ−ＧａＡｓ，ｐ−Ｉ
ｎＡｓ，ｐ−ＩｎＡｓy Ｓｂ1-y ，ｐ−Ｉｎx Ｇａ1-x
Ａｓ，ｐ−ＩｎＳｂ，ｐ−Ｉｎx Ｇａ1-x Ｓｂ，ｐ−Ｉ
ｎx Ｇａ1-x Ａｓy Ｓｂ1-y等が好ましい。また、ｐ型
半導体層は最表面になるため、酸化されやすい材料を用
いた場合には酸化されにくい半導体保護層をｐ型半導体
層上に形成してもよい。この半導体保護層の膜厚はｐ型
半導体層が酸化されない程度の膜厚があれば良いため、
より薄くすることが好ましく、３０ｎｍ以下とするのが
よい。
【００１１】また、ｎ型半導体とｐ型半導体のトータル
の膜厚ｈ１は５μｍ以下であることが好ましく、より好
ましくは１μｍ以下が良く、さらに好ましくは０．８μ
ｍ以下が良い。また、弾性表面波の電界を有効に半導体
層に伝えるためにｐ型半導体層の膜厚は１μｍ以下とす
ることが好ましく、より好ましくは０．５μｍ以下が良
く、さらに好ましくは０．２μｍ以下が良い。
の膜厚ｈ１は５μｍ以下であることが好ましく、より好
ましくは１μｍ以下が良く、さらに好ましくは０．８μ
ｍ以下が良い。また、弾性表面波の電界を有効に半導体
層に伝えるためにｐ型半導体層の膜厚は１μｍ以下とす
ることが好ましく、より好ましくは０．５μｍ以下が良
く、さらに好ましくは０．２μｍ以下が良い。
【００１２】本発明における緩衝層として、例えば、Ａ
ｌＳｂ，ＧａＳｂなどの２元系、ＡｌＧａＳｂ，ＡｌＡ
ｓＳｂ，ＡｌＩｎＳｂなどの３元系、ＡｌＧａＡｓＳ
ｂ，ＡｌＩｎＡｓＳｂ，ＡｌＩｎＧａＳｂ，ＡｌＩｎＰ
ＳｂやＡｌＧａＰＳｂなどの４元系が好ましい例である
が、２種以上の半導体薄膜が積層されていても良い。さ
らに、上記３元系以上の緩衝層の組成を決める際に、半
導体層を構成している結晶と結晶構造がおなじでかつ該
結晶の格子定数と同じか、もしくは近い値を有する組成
に調整することで、半導体層のより大きな電子移動度を
実現させることができる。ここで格子定数が近いという
のは、半導体層を構成する結晶の格子定数と緩衝層を構
成する結晶の格子定数との違いが、±１０％以内、より
好ましくは±７％以内、さらに好ましくは±５％以内を
いう。また、該緩衝層の膜厚は半導体層の上に配置され
たグレーティング電極の作製を容易にするために薄いほ
ど好ましい。即ち、緩衝層の膜厚ｈ１は２ｎｍ≦ｈ１≦
１０００ｎｍが好ましく、５ｎｍ≦ｈ１≦５００ｎｍが
より好ましく、１０ｎｍ≦ｈ１≦１００ｎｍがさらに好
ましい範囲である。また、上記した緩衝層は、半導体層
内の電子と伝搬路上を移動する表面波との相互作用を効
率的に行うために、半導体層と電気的に絶縁している必
要がある。即ち、緩衝層の抵抗値は半導体層より少なく
とも５〜１０倍以上高く、好ましくは１００倍以上、よ
り好ましくは１０００倍以上高くするのがよい。
ｌＳｂ，ＧａＳｂなどの２元系、ＡｌＧａＳｂ，ＡｌＡ
ｓＳｂ，ＡｌＩｎＳｂなどの３元系、ＡｌＧａＡｓＳ
ｂ，ＡｌＩｎＡｓＳｂ，ＡｌＩｎＧａＳｂ，ＡｌＩｎＰ
ＳｂやＡｌＧａＰＳｂなどの４元系が好ましい例である
が、２種以上の半導体薄膜が積層されていても良い。さ
らに、上記３元系以上の緩衝層の組成を決める際に、半
導体層を構成している結晶と結晶構造がおなじでかつ該
結晶の格子定数と同じか、もしくは近い値を有する組成
に調整することで、半導体層のより大きな電子移動度を
実現させることができる。ここで格子定数が近いという
のは、半導体層を構成する結晶の格子定数と緩衝層を構
成する結晶の格子定数との違いが、±１０％以内、より
好ましくは±７％以内、さらに好ましくは±５％以内を
いう。また、該緩衝層の膜厚は半導体層の上に配置され
たグレーティング電極の作製を容易にするために薄いほ
ど好ましい。即ち、緩衝層の膜厚ｈ１は２ｎｍ≦ｈ１≦
１０００ｎｍが好ましく、５ｎｍ≦ｈ１≦５００ｎｍが
より好ましく、１０ｎｍ≦ｈ１≦１００ｎｍがさらに好
ましい範囲である。また、上記した緩衝層は、半導体層
内の電子と伝搬路上を移動する表面波との相互作用を効
率的に行うために、半導体層と電気的に絶縁している必
要がある。即ち、緩衝層の抵抗値は半導体層より少なく
とも５〜１０倍以上高く、好ましくは１００倍以上、よ
り好ましくは１０００倍以上高くするのがよい。
【００１３】本発明においては、圧電体基板と該緩衝層
との間に誘電体層が挿入されていてもよい。誘電体層と
しては、例えば、ＳｉＯ，ＳｉＯ2 ，窒化シリコン、Ｃ
ｅＯ2 ，ＣａＦ2 ，ＢａＦ2 ，ＳｒＦ2 ，ＴｉＯ2 ，Ｙ
2 Ｏ3 ，ＺｒＯ2 ，ＭｇＯ，Ａｌ2 Ｏ3 ，Ｔａ2 Ｏ5 な
どが用いられる。誘電体層の膜厚は薄い方がよく、２０
０ｎｍ以下が好ましく、１００ｎｍ以下がより好まし
い。
との間に誘電体層が挿入されていてもよい。誘電体層と
しては、例えば、ＳｉＯ，ＳｉＯ2 ，窒化シリコン、Ｃ
ｅＯ2 ，ＣａＦ2 ，ＢａＦ2 ，ＳｒＦ2 ，ＴｉＯ2 ，Ｙ
2 Ｏ3 ，ＺｒＯ2 ，ＭｇＯ，Ａｌ2 Ｏ3 ，Ｔａ2 Ｏ5 な
どが用いられる。誘電体層の膜厚は薄い方がよく、２０
０ｎｍ以下が好ましく、１００ｎｍ以下がより好まし
い。
【００１４】緩衝層や半導体層などの成膜は、一般に薄
膜が成長できる方法であれば何でもよいが、例えば、一
般的な蒸着法や分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法、有機
金属分子線エピタキシー（ＭＯＭＢＥ）法および有機金
属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法は特に好ましい方法であ
る。本発明における圧電体基板は、圧電体単結晶基板で
も基板上に圧電体薄膜が形成されたものでもよい。本発
明の弾性表面波コンボルバにおいて、圧電体基板として
ＬｉＮｂＯ3 、ＬｉＴａＯ3 やＬｉ2 Ｂ4 Ｏ7 、ＫＮｂ
Ｏ3 、ＰＺＴ等は好ましく用いられる。また、６４度Ｙ
カット、４１度Ｙカット、１２８度Ｙカット、Ｙカット
またはＸカットまたはＺカットのＬｉＮｂＯ3 や３６度
Ｙカット、Ｘカット、ＹカットのＬｉＴａＯ3 などの基
板カット面を用いることも好ましい。圧電性薄膜基板
は、サファイア、ＳｉやＧａＡｓ等の単結晶基板の上に
圧電性薄膜が形成されたものであり、圧電性薄膜として
例えば、ＺｎＯ，ＬｉＮｂＯ3 、ＬｉＴａＯ3 ，ＫＮｂ
Ｏ3 ，ＰＺＴ，ＰｂＴｉＯ3 ，ＢａＴｉＯ3 やＬｉ2 Ｂ
4 Ｏ7 などは好ましく用いられる薄膜材料である。ま
た、サファイア、ＳｉやＧａＡｓ等の単結晶基板と上記
圧電体薄膜との間にＳｉＯやＳｉＯ2 などの誘電体膜が
挿入されていてもよい。さらに、圧電体薄膜基板とし
て、サファイアやＳｉなどの単結晶基板の上に、上記圧
電体薄膜のうちの異なる種類の薄膜が交互に積み重ねら
れたような多層積層膜を形成していてもよい。例えばＬ
ｉＮｂＯ3 とＬｉＴａＯ3 からなる多層積層膜などは好
ましい例である。圧電体基板上の入力電極および伝搬路
上のグレーティング電極の材質には特に制限はないが、
例えば、Ａｌ，Ａｕ，Ｐｔ，Ｃｕ，Ａｌ−Ｔｉ合金、Ａ
ｌ−Ｃｕ合金、ＡｌとＴｉの多層電極等が好ましく用い
られる。本発明のグレーティング電極は、弾性表面波の
電界を効率よく半導体層に伝えるだけでなく、その反射
を出来るだけ小さくするような電極幅および電極間隔で
形成される。すなわち、本発明のグレーティング電極の
電極幅Ｌおよび電極間隔Ｓは、弾性表面波の波長λに対
してλ／８以上、λ以下にすることが好ましい。さらに
グレーティング電極での反射による弾性表面波の減衰を
できるだけ小さくするためには、λ／３ｎあるいはλ／
２ｎ（ｎは正の整数）にすることがより好ましく、λ／
４、λ／６やλ／８にすることが特に好ましい。また、
グレーティング電極の幅は、伝搬路の幅より広いことが
好ましい。グレーティング電極と出力取り出し電極およ
びアース取り出し電極との交差部分における電極幅Ｌお
よび電極間の間隔Ｓは、それぞれλ／１６以上λ／２以
下であることが好ましい。例えば、伝搬路上のグレーテ
ィング電極幅および電極間隔をλ／８にすれば、半導体
層上でグレーティング電極と出力取り出し電極が交差す
る部分では、電極幅および電極間隔はλ／１６となる。
また、弾性表面波の伝搬路の幅Ｗと半導体薄膜の幅ａは
適当な値に選ぶことができるが、弾性表面波コンボルバ
のサイズを考慮するとＷ／ａ＞１とするのが好ましく、
経験上Ｗ／ａ＝８〜１０付近でインピーダンスマッチン
グがとりやすい。また、本発明による弾性表面波コンボ
ルバでは、アース取り出し電極を出力側に接続し、出力
取り出し電極をアース側に接続した場合でも、ほぼ同等
の効率値を得ることができるため、アース取り出し電極
と出力取り出し電極がそれぞれ出力とアースに１対１で
配線されていれば良い。
膜が成長できる方法であれば何でもよいが、例えば、一
般的な蒸着法や分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法、有機
金属分子線エピタキシー（ＭＯＭＢＥ）法および有機金
属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法は特に好ましい方法であ
る。本発明における圧電体基板は、圧電体単結晶基板で
も基板上に圧電体薄膜が形成されたものでもよい。本発
明の弾性表面波コンボルバにおいて、圧電体基板として
ＬｉＮｂＯ3 、ＬｉＴａＯ3 やＬｉ2 Ｂ4 Ｏ7 、ＫＮｂ
Ｏ3 、ＰＺＴ等は好ましく用いられる。また、６４度Ｙ
カット、４１度Ｙカット、１２８度Ｙカット、Ｙカット
またはＸカットまたはＺカットのＬｉＮｂＯ3 や３６度
Ｙカット、Ｘカット、ＹカットのＬｉＴａＯ3 などの基
板カット面を用いることも好ましい。圧電性薄膜基板
は、サファイア、ＳｉやＧａＡｓ等の単結晶基板の上に
圧電性薄膜が形成されたものであり、圧電性薄膜として
例えば、ＺｎＯ，ＬｉＮｂＯ3 、ＬｉＴａＯ3 ，ＫＮｂ
Ｏ3 ，ＰＺＴ，ＰｂＴｉＯ3 ，ＢａＴｉＯ3 やＬｉ2 Ｂ
4 Ｏ7 などは好ましく用いられる薄膜材料である。ま
た、サファイア、ＳｉやＧａＡｓ等の単結晶基板と上記
圧電体薄膜との間にＳｉＯやＳｉＯ2 などの誘電体膜が
挿入されていてもよい。さらに、圧電体薄膜基板とし
て、サファイアやＳｉなどの単結晶基板の上に、上記圧
電体薄膜のうちの異なる種類の薄膜が交互に積み重ねら
れたような多層積層膜を形成していてもよい。例えばＬ
ｉＮｂＯ3 とＬｉＴａＯ3 からなる多層積層膜などは好
ましい例である。圧電体基板上の入力電極および伝搬路
上のグレーティング電極の材質には特に制限はないが、
例えば、Ａｌ，Ａｕ，Ｐｔ，Ｃｕ，Ａｌ−Ｔｉ合金、Ａ
ｌ−Ｃｕ合金、ＡｌとＴｉの多層電極等が好ましく用い
られる。本発明のグレーティング電極は、弾性表面波の
電界を効率よく半導体層に伝えるだけでなく、その反射
を出来るだけ小さくするような電極幅および電極間隔で
形成される。すなわち、本発明のグレーティング電極の
電極幅Ｌおよび電極間隔Ｓは、弾性表面波の波長λに対
してλ／８以上、λ以下にすることが好ましい。さらに
グレーティング電極での反射による弾性表面波の減衰を
できるだけ小さくするためには、λ／３ｎあるいはλ／
２ｎ（ｎは正の整数）にすることがより好ましく、λ／
４、λ／６やλ／８にすることが特に好ましい。また、
グレーティング電極の幅は、伝搬路の幅より広いことが
好ましい。グレーティング電極と出力取り出し電極およ
びアース取り出し電極との交差部分における電極幅Ｌお
よび電極間の間隔Ｓは、それぞれλ／１６以上λ／２以
下であることが好ましい。例えば、伝搬路上のグレーテ
ィング電極幅および電極間隔をλ／８にすれば、半導体
層上でグレーティング電極と出力取り出し電極が交差す
る部分では、電極幅および電極間隔はλ／１６となる。
また、弾性表面波の伝搬路の幅Ｗと半導体薄膜の幅ａは
適当な値に選ぶことができるが、弾性表面波コンボルバ
のサイズを考慮するとＷ／ａ＞１とするのが好ましく、
経験上Ｗ／ａ＝８〜１０付近でインピーダンスマッチン
グがとりやすい。また、本発明による弾性表面波コンボ
ルバでは、アース取り出し電極を出力側に接続し、出力
取り出し電極をアース側に接続した場合でも、ほぼ同等
の効率値を得ることができるため、アース取り出し電極
と出力取り出し電極がそれぞれ出力とアースに１対１で
配線されていれば良い。
【００１５】
【実施例】以下に本発明を具体的な実施例により述べる
が、本発明はこれらの例のみに限定されるものではな
い、また、実際の弾性表面波コンボルバのデバイス化の
際には、一方向性電極の利用により、弾性表面波の双方
向性による損失分は軽減できる。また、広帯域の弾性表
面波コンボルバを得るためには、チャープ型電極を用い
ることも有効である。
が、本発明はこれらの例のみに限定されるものではな
い、また、実際の弾性表面波コンボルバのデバイス化の
際には、一方向性電極の利用により、弾性表面波の双方
向性による損失分は軽減できる。また、広帯域の弾性表
面波コンボルバを得るためには、チャープ型電極を用い
ることも有効である。
【００１６】（実施例１）圧電体基板１として直径３イ
ンチの１２８度ＹカットＬｉＮｂＯ3 単結晶基板を用い
て、該圧電体基板の上にＭＢＥ法によりｎ型半導体層３
としてノンドープＩｎＳｂを２００ｎｍの厚さで、ｐ型
半導体層４としてノンドープＧａＳｂを５０ｎｍの厚さ
で成長させた。ｎ型半導体層の電気的特性を調べるため
に同成長条件でノンドープＩｎＳｂのみを成長させた膜
特性を室温でｖａｎ ｄｅｒ Ｐａｕｗ法により測定し
たところ、キャリア密度ｎ0 ＝３．２×１０16／ｃｍ
3 、電子移動度μ＝３４５０ｃｍ2 ／Ｖｓを得た。この
ＧａＳｂ／ＩｎＳｂ／ＬｉＮｂＯ3 構造を用いて弾性表
面波コンボルバ作製を行った。まず半導体層表面に東京
応化製のフォトレジスト（ＴＳＭＲ−９３００Ｎ）を塗
り、４５００ｒｐｍ，２０秒の条件でスピンコートし
た。この塗布条件でのフォトレジストの厚さは１．６μ
ｍであった。９５℃で３０分間プレヒートした後、ＭＩ
ＫＡＳＡ製露光機を用いて、４．２秒間露光し、専用の
現像液を用いて、弾性表面波の伝搬路上以外にストリッ
プ状のパターンを形成した。その後、塩酸系のエッチン
グ液を用いて半導体層をストリップ状にエッチングし
た。アセトンで表面のフォトレジストを除去した後、電
極作製工程を行った。先ほどの工程と同様にフォトレジ
ストをスピンコートするが、電極のリフトオフをより容
易にするためにフォトレジストはＳｈｉｐｌｅｙ社のＭ
ｉｃｒｏｐｏｓｉｔ ＭＰＳ１４００−２２Ｐ／Ｒを用
いて行った。スピンコートは３５００ｒｐｍ，４０秒の
条件で行い０．６μｍの厚さとした。次に、先ほどと同
様のＭＩＫＡＳＡ製の露光機を用いて６．０秒間露光
し、専用現像液で現像し、電極パターンを形成した。こ
の工程では弾性表面波の伝搬路上および半導体層にまた
がるグレーティング電極６、電極ピッチ６μｍ（波長λ
＝２４μｍ）、開口長７００μｍ、対数３６、帯域幅３
ＭＨｚで設計した弾性表面波の２つの入力電極５（信号
用入力電極と参照信号用入力電極）、出力取り出し電極
７、アース取り出し電極８を一度の露光によりパターニ
ングした。この際、グレーティング電極６は伝搬路上の
グレーティング電極の幅Ｌ１を３μｍ、グレーティング
電極間の間隔Ｓ１を３μｍ、半導体層上のグレーティン
グ電極の幅Ｌ２を１．５μｍ、グレーティング電極間の
間隔Ｓ２を１．５μｍとなるように形成した。電極蒸着
前にＲＩＥ装置を用いてＯ2 プラズマによりレジスト残
を完全に除去した後、真空蒸着機でＡｌを０．３μｍの
厚さで形成し、アセトンに浸けリフトオフし、図１に示
したものと同構造の弾性表面波コンボルバを完成した。
本実施例の素子の一方の入力電極５に１６３ＭＨｚの周
波数の入力信号（１ｍＷ，０ｄＢ）を入力し、かつもう
一方の入力電極５から同じ１６３ＭＨｚの周波数の参照
信号（１ｍＷ、０ｄＢ）を入力した場合に、出力取り出
し電極７からの出カ信号をスペクトラムアナライザによ
り測定した。周波数３２６ＭＨｚに非線形信号である良
好なコンボリューション出力が得られ、その効率は−２
７．５ｄＢｍであった。
ンチの１２８度ＹカットＬｉＮｂＯ3 単結晶基板を用い
て、該圧電体基板の上にＭＢＥ法によりｎ型半導体層３
としてノンドープＩｎＳｂを２００ｎｍの厚さで、ｐ型
半導体層４としてノンドープＧａＳｂを５０ｎｍの厚さ
で成長させた。ｎ型半導体層の電気的特性を調べるため
に同成長条件でノンドープＩｎＳｂのみを成長させた膜
特性を室温でｖａｎ ｄｅｒ Ｐａｕｗ法により測定し
たところ、キャリア密度ｎ0 ＝３．２×１０16／ｃｍ
3 、電子移動度μ＝３４５０ｃｍ2 ／Ｖｓを得た。この
ＧａＳｂ／ＩｎＳｂ／ＬｉＮｂＯ3 構造を用いて弾性表
面波コンボルバ作製を行った。まず半導体層表面に東京
応化製のフォトレジスト（ＴＳＭＲ−９３００Ｎ）を塗
り、４５００ｒｐｍ，２０秒の条件でスピンコートし
た。この塗布条件でのフォトレジストの厚さは１．６μ
ｍであった。９５℃で３０分間プレヒートした後、ＭＩ
ＫＡＳＡ製露光機を用いて、４．２秒間露光し、専用の
現像液を用いて、弾性表面波の伝搬路上以外にストリッ
プ状のパターンを形成した。その後、塩酸系のエッチン
グ液を用いて半導体層をストリップ状にエッチングし
た。アセトンで表面のフォトレジストを除去した後、電
極作製工程を行った。先ほどの工程と同様にフォトレジ
ストをスピンコートするが、電極のリフトオフをより容
易にするためにフォトレジストはＳｈｉｐｌｅｙ社のＭ
ｉｃｒｏｐｏｓｉｔ ＭＰＳ１４００−２２Ｐ／Ｒを用
いて行った。スピンコートは３５００ｒｐｍ，４０秒の
条件で行い０．６μｍの厚さとした。次に、先ほどと同
様のＭＩＫＡＳＡ製の露光機を用いて６．０秒間露光
し、専用現像液で現像し、電極パターンを形成した。こ
の工程では弾性表面波の伝搬路上および半導体層にまた
がるグレーティング電極６、電極ピッチ６μｍ（波長λ
＝２４μｍ）、開口長７００μｍ、対数３６、帯域幅３
ＭＨｚで設計した弾性表面波の２つの入力電極５（信号
用入力電極と参照信号用入力電極）、出力取り出し電極
７、アース取り出し電極８を一度の露光によりパターニ
ングした。この際、グレーティング電極６は伝搬路上の
グレーティング電極の幅Ｌ１を３μｍ、グレーティング
電極間の間隔Ｓ１を３μｍ、半導体層上のグレーティン
グ電極の幅Ｌ２を１．５μｍ、グレーティング電極間の
間隔Ｓ２を１．５μｍとなるように形成した。電極蒸着
前にＲＩＥ装置を用いてＯ2 プラズマによりレジスト残
を完全に除去した後、真空蒸着機でＡｌを０．３μｍの
厚さで形成し、アセトンに浸けリフトオフし、図１に示
したものと同構造の弾性表面波コンボルバを完成した。
本実施例の素子の一方の入力電極５に１６３ＭＨｚの周
波数の入力信号（１ｍＷ，０ｄＢ）を入力し、かつもう
一方の入力電極５から同じ１６３ＭＨｚの周波数の参照
信号（１ｍＷ、０ｄＢ）を入力した場合に、出力取り出
し電極７からの出カ信号をスペクトラムアナライザによ
り測定した。周波数３２６ＭＨｚに非線形信号である良
好なコンボリューション出力が得られ、その効率は−２
７．５ｄＢｍであった。
【００１７】（比較例１）圧電体基板１として直径３イ
ンチの１２８度ＹカットＬｉＮｂＯ3 単結晶基板を用い
て、該圧電体基板の上に、ＭＢＥ法によりｎ型半導体で
あるノンドープＩｎＳｂを２００ｎｍの厚さで成長させ
た。ＩｎＳｂ層の電気的特性はキャリア密度ｎ0 ＝３．
４×１０16／ｃｍ3 、電子移動度μ＝３５２０ｃｍ2 ／
Ｖｓであり、実施例１で用いた膜と同等の特性であっ
た。コンボルバ作製プロセスは実施例１と同様の方法で
行い、図１と同様の構造のコンボルバを完成した。素子
の一方の入力電極５に１６３ＭＨｚの周波数の入力信号
（１ｍＷ、０ｄＢ）を入力し、かつもう一方の入力電極
５から同じ１６３ＭＨｚの周波数の参照信号（１ｍＷ、
０ｄＢ）を入力した場合に、出力取り出し電極７からの
出力信号をスペクトラムアナライザにより測定した。周
波数３２６ＭＨｚに非線形信号であるコンボリューショ
ン出力が得られたが、その効率は−３２．０ｄＢｍであ
った。ｐｎ接合を用いない構造の弾性表面波コンボルバ
では効率が低い結果となった。
ンチの１２８度ＹカットＬｉＮｂＯ3 単結晶基板を用い
て、該圧電体基板の上に、ＭＢＥ法によりｎ型半導体で
あるノンドープＩｎＳｂを２００ｎｍの厚さで成長させ
た。ＩｎＳｂ層の電気的特性はキャリア密度ｎ0 ＝３．
４×１０16／ｃｍ3 、電子移動度μ＝３５２０ｃｍ2 ／
Ｖｓであり、実施例１で用いた膜と同等の特性であっ
た。コンボルバ作製プロセスは実施例１と同様の方法で
行い、図１と同様の構造のコンボルバを完成した。素子
の一方の入力電極５に１６３ＭＨｚの周波数の入力信号
（１ｍＷ、０ｄＢ）を入力し、かつもう一方の入力電極
５から同じ１６３ＭＨｚの周波数の参照信号（１ｍＷ、
０ｄＢ）を入力した場合に、出力取り出し電極７からの
出力信号をスペクトラムアナライザにより測定した。周
波数３２６ＭＨｚに非線形信号であるコンボリューショ
ン出力が得られたが、その効率は−３２．０ｄＢｍであ
った。ｐｎ接合を用いない構造の弾性表面波コンボルバ
では効率が低い結果となった。
【００１８】（実施例２）圧電体基板１として直径３イ
ンチの１２８度ＹカットＬｉＮｂＯ3 単結晶基板を用い
て、該圧電体基板の上にＭＢＥ法により緩衝層２として
Ａｌ0.5 Ｇａ0.5Ａｓ0.1 Ｓｂ0.9 を５０ｎｍの厚さで
成長させた後、ｎ型半導体層３のノンドープＩｎＳｂを
２００ｎｍの厚さでｐ型半導体層４のノンドープＧａＳ
ｂを５０ｎｍの厚さで成長させた。ｎ型半導体層の電気
的特性を室温でｖａｎ ｄｅｒ Ｐａｕｗ法により測定
したところ、キャリア密度ｎ0 ＝２．１×１０16／ｃｍ
3 、電子移動度μ＝５８３０ｃｍ2 ／Ｖｓを得た。その
後、実施例１に記載したものと同様のリソグラフィー技
術を用いて、緩衝層２，ｎ型半導体層３，ｐ型半導体層
４を弾性表面波の伝搬路外にのみ存在するように、スト
リップ状にエッチングした。次に同様のリソグラフィー
技術でリフトオフ法により、弾性表面波伝搬路上および
半導体層にまたがるグレーティング電極６、電極ピッチ
６μｍ（波長λ＝２４μｍ）、開口長７００μｍ、対数
３６、帯域幅３ＭＨｚで設計した弾性表面波の２つの入
力電極５（信号用入力電極と参照信号用入力電極）、出
力取り出し電極７、アース取り出し電極８をパターニン
グした。この際、グレーティング電極６は伝搬路上のグ
レーティング電極の幅Ｌ１を３μｍ、グレーティング電
極間の間隔Ｓ１を３μｍ、半導体層上のグレーティング
電極の幅Ｌ２を１．５μｍ、グレーティング電極問の間
隔Ｓ２を１．５μｍとなるように形成した。電極形成前
にＲＩＥ装置を用いてレジスト残を完全に除去し、真空
蒸着機でＡｌを０．３μｍの厚さで形成した。以上の工
程を経て作製した弾性表面波コンボルバは図２に示す構
造となる。本実施例の素子の一方の入力電極５に１６３
ＭＨｚの周波数の入力信号（１ｍＷ、０ｄＢ）を入力
し、かつもう一方の入力電極５から同じ１６３ＭＨｚの
周波数の参照信号（１ｍＷ、０ｄＢ）を入力した場合
に、出力取り出し電極７からの出力信号をスペクトラム
アナライザにより測定した。周波数３２６ＭＨｚに非線
形信号である良好なコンボリューション出力が得られ、
その効率は−１６．５ｄＢｍであった。
ンチの１２８度ＹカットＬｉＮｂＯ3 単結晶基板を用い
て、該圧電体基板の上にＭＢＥ法により緩衝層２として
Ａｌ0.5 Ｇａ0.5Ａｓ0.1 Ｓｂ0.9 を５０ｎｍの厚さで
成長させた後、ｎ型半導体層３のノンドープＩｎＳｂを
２００ｎｍの厚さでｐ型半導体層４のノンドープＧａＳ
ｂを５０ｎｍの厚さで成長させた。ｎ型半導体層の電気
的特性を室温でｖａｎ ｄｅｒ Ｐａｕｗ法により測定
したところ、キャリア密度ｎ0 ＝２．１×１０16／ｃｍ
3 、電子移動度μ＝５８３０ｃｍ2 ／Ｖｓを得た。その
後、実施例１に記載したものと同様のリソグラフィー技
術を用いて、緩衝層２，ｎ型半導体層３，ｐ型半導体層
４を弾性表面波の伝搬路外にのみ存在するように、スト
リップ状にエッチングした。次に同様のリソグラフィー
技術でリフトオフ法により、弾性表面波伝搬路上および
半導体層にまたがるグレーティング電極６、電極ピッチ
６μｍ（波長λ＝２４μｍ）、開口長７００μｍ、対数
３６、帯域幅３ＭＨｚで設計した弾性表面波の２つの入
力電極５（信号用入力電極と参照信号用入力電極）、出
力取り出し電極７、アース取り出し電極８をパターニン
グした。この際、グレーティング電極６は伝搬路上のグ
レーティング電極の幅Ｌ１を３μｍ、グレーティング電
極間の間隔Ｓ１を３μｍ、半導体層上のグレーティング
電極の幅Ｌ２を１．５μｍ、グレーティング電極問の間
隔Ｓ２を１．５μｍとなるように形成した。電極形成前
にＲＩＥ装置を用いてレジスト残を完全に除去し、真空
蒸着機でＡｌを０．３μｍの厚さで形成した。以上の工
程を経て作製した弾性表面波コンボルバは図２に示す構
造となる。本実施例の素子の一方の入力電極５に１６３
ＭＨｚの周波数の入力信号（１ｍＷ、０ｄＢ）を入力
し、かつもう一方の入力電極５から同じ１６３ＭＨｚの
周波数の参照信号（１ｍＷ、０ｄＢ）を入力した場合
に、出力取り出し電極７からの出力信号をスペクトラム
アナライザにより測定した。周波数３２６ＭＨｚに非線
形信号である良好なコンボリューション出力が得られ、
その効率は−１６．５ｄＢｍであった。
【００１９】（比較例２）圧電体基板１として直径３イ
ンチの１２８度ＹカットＬｉＮｂＯ3 単結晶基板を用い
て、該圧電体基板の上にＭＢＥ法により綬衝層２として
Ａｌ0.5 Ｇａ0.5Ａｓ0.1 Ｓｂ0.9 を５０ｎｍの厚さで
成長させた後、ｎ型半導体であるであるノンドープＩｎ
Ｓｂを２００ｎｍの厚さで成長させた。ＩｎＳｂ層の電
気的特性はキャリア密度ｎ0 ＝２．２×１０16／ｃｍ
3 、電子移動度μ＝５９４０ｃｍ2 ／Ｖｓであり、実施
例２で用いた膜と同等の特性であった。コンボルバ作製
プロセスは実施例２と同様の方法で行い、図２と同様の
構造のコンボルバを完成した。素子の一方の入力電極５
に１６３ＭＨｚの周波数の入力信号（１ｍＷ、０ｄＢ）
を入力し、かつもう一方の入力電極５から同じ１６３Ｍ
Ｈｚの周波数の参照信号（１ｍＷ、０ｄＢ）を入力した
場合に、出力取り出し電極７からの出力信号をスペクト
ラムアナライザにより測定した。周波数３２６ＭＨｚに
非線形信号であるコンボリューション出力が得られた
が、その効率は−２１．５ｄＢｍであった。この構造の
弾性表面波コンボルバでは、緩衝層の導入により半導体
層の結晶性が向上することで効率の向上は可能である
が、半導体層をｐｎ接合型としていないために実施例２
よりは効率が低くなった例である。
ンチの１２８度ＹカットＬｉＮｂＯ3 単結晶基板を用い
て、該圧電体基板の上にＭＢＥ法により綬衝層２として
Ａｌ0.5 Ｇａ0.5Ａｓ0.1 Ｓｂ0.9 を５０ｎｍの厚さで
成長させた後、ｎ型半導体であるであるノンドープＩｎ
Ｓｂを２００ｎｍの厚さで成長させた。ＩｎＳｂ層の電
気的特性はキャリア密度ｎ0 ＝２．２×１０16／ｃｍ
3 、電子移動度μ＝５９４０ｃｍ2 ／Ｖｓであり、実施
例２で用いた膜と同等の特性であった。コンボルバ作製
プロセスは実施例２と同様の方法で行い、図２と同様の
構造のコンボルバを完成した。素子の一方の入力電極５
に１６３ＭＨｚの周波数の入力信号（１ｍＷ、０ｄＢ）
を入力し、かつもう一方の入力電極５から同じ１６３Ｍ
Ｈｚの周波数の参照信号（１ｍＷ、０ｄＢ）を入力した
場合に、出力取り出し電極７からの出力信号をスペクト
ラムアナライザにより測定した。周波数３２６ＭＨｚに
非線形信号であるコンボリューション出力が得られた
が、その効率は−２１．５ｄＢｍであった。この構造の
弾性表面波コンボルバでは、緩衝層の導入により半導体
層の結晶性が向上することで効率の向上は可能である
が、半導体層をｐｎ接合型としていないために実施例２
よりは効率が低くなった例である。
【００２０】
【発明の効果】本発明の弾性表面波コンボルバにおい
て、半導体層をｎ型半導体層とｐ型半導体層により形成
することで、弾性表面波と電子の相互作用が効率的に行
うことができ、弾性表面波の出力効率の大幅向上を達成
できた。
て、半導体層をｎ型半導体層とｐ型半導体層により形成
することで、弾性表面波と電子の相互作用が効率的に行
うことができ、弾性表面波の出力効率の大幅向上を達成
できた。
【００２１】さらに、このｐ型半導体層とｎ型半導体層
との組成を、前記ｎ型半導体層がＩｎＡｓx Ｓｂ1-x
（０≦ｘ≦１）からなり、かつ前記ｐ型半導体層がＧａ
ＡｓyＳｂ1-y （０≦ｙ≦０．５）からなるように限定
することで、より高い効率を達成できた。
との組成を、前記ｎ型半導体層がＩｎＡｓx Ｓｂ1-x
（０≦ｘ≦１）からなり、かつ前記ｐ型半導体層がＧａ
ＡｓyＳｂ1-y （０≦ｙ≦０．５）からなるように限定
することで、より高い効率を達成できた。
【００２２】また、Ｓｂを含んだ緩衝層を挿入すること
により、半導体層の結晶性を向上させることでこれまで
にない極めて高い効率を達成できた。
により、半導体層の結晶性を向上させることでこれまで
にない極めて高い効率を達成できた。
【００２３】すなわち、本発明の弾性表面波コンボルバ
はこれまでの移動体通信の携帯機器に用いられる部品に
大きな変革をもたらすことができ、将来の発展が大きく
期待されているスペクトル拡散通信におけるＣＤＭＡ用
相関器として用いることが可能となり、システムの低消
費電力を達成することができ、産業上の有用性は計り知
れない。
はこれまでの移動体通信の携帯機器に用いられる部品に
大きな変革をもたらすことができ、将来の発展が大きく
期待されているスペクトル拡散通信におけるＣＤＭＡ用
相関器として用いることが可能となり、システムの低消
費電力を達成することができ、産業上の有用性は計り知
れない。
【図１】本発明の一実施例を示す弾性表面波コンボルバ
の概略図である。
の概略図である。
【図２】本発明の一実施例を示す弾性表面波コンボルバ
の概略図である。
の概略図である。
１ 圧電体基板 ２ 緩衝層 ３ ｎ型半導体層 ４ ｐ型半導体層 ５ すだれ状入力電極 ６ グレーティング電極 ７ 出力取り出し電極 ８ アース取り出し電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 久世 直洋 静岡県富士市鮫島２番地の１ 旭化成工業 株式会社内 (72)発明者 山之内 和彦 宮城県仙台市太白区松が丘37−13 Ｆターム(参考） 5J097 AA01 AA35 BB08 DD25 FF07 GG04 HA02 HA03 HA07
Claims (3)
- 【請求項１】 圧電体基板上に入力電極と、出力取り出
し電極と、半導体層とを備え、前記半導体層は前記入力
電極から伝搬する弾性表面波の伝搬路上外に位置し、前
記伝搬路上には該伝搬路に対して直角に配置された複数
のグレーティング電極を有し、前記出力取り出し電極は
前記半導体層上で前記複数のグレーティング電極と交差
するように配置された弾性表面波コンボルバにおいて、
前記半導体層がｎ型半導体層とｐ型半導体層の積層から
なることを特徴とする弾性表面波コンボルバ。 - 【請求項２】 前記ｎ型半導体層がＩｎＡｓx Ｓｂ1-x
（０≦ｘ≦１）からなり、かつ前記ｐ型半導体層がＧａ
Ａｓy Ｓｂ1-y （０≦ｙ≦０．５）からなることを特徴
とする請求項１に記載の弾性表面波コンボルバ。 - 【請求項３】 前記圧電体基板と前記半導体層の間にＳ
ｂを含む緩衝層が挿入されていることを特徴とする請求
項１または２記載の弾性表面波コンボルバ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10278815A JP2000114924A (ja) | 1998-09-30 | 1998-09-30 | 弾性表面波コンボルバ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10278815A JP2000114924A (ja) | 1998-09-30 | 1998-09-30 | 弾性表面波コンボルバ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000114924A true JP2000114924A (ja) | 2000-04-21 |
Family
ID=17602550
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
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-
1998
- 1998-09-30 JP JP10278815A patent/JP2000114924A/ja not_active Withdrawn
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