JP2000278085A - 弾性表面波素子 - Google Patents
弾性表面波素子Info
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/02—Details
- H03H9/02535—Details of surface acoustic wave devices
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- Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 電気機械結合係数Ｋ2 を大きくすることによ
り広帯域化と高効率化が図れ、高周波帯域でも使用可能
な低コストの弾性表面波素子を提供する。 【解決手段】 ＳｒＴｉＯ3 基板１２上に、ＫＮｂＯ3
に対する格子整合性が良好なＳｒＺｒＯ3 、ＳｒＳｎＯ
3 の単結晶材料からなるバッファ層１３、ＫＮｂＯ3 単
結晶からなる厚さ５００ｎｍ程度の圧電体層１４が積層
されている。そして、圧電体層１４の上面にＡｌ等の金
属からなるすだれ状の入力側電極１５ａ、出力側電極１
５ｂが形成されている。
り広帯域化と高効率化が図れ、高周波帯域でも使用可能
な低コストの弾性表面波素子を提供する。 【解決手段】 ＳｒＴｉＯ3 基板１２上に、ＫＮｂＯ3
に対する格子整合性が良好なＳｒＺｒＯ3 、ＳｒＳｎＯ
3 の単結晶材料からなるバッファ層１３、ＫＮｂＯ3 単
結晶からなる厚さ５００ｎｍ程度の圧電体層１４が積層
されている。そして、圧電体層１４の上面にＡｌ等の金
属からなるすだれ状の入力側電極１５ａ、出力側電極１
５ｂが形成されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、弾性表面波特有の
作用を用いたフィルタ、コンボルバ等の弾性表面波素子
に関し、特に、電気機械結合係数に優れたＫＮｂＯ3 単
結晶を圧電体層として用いた弾性表面波素子に関するも
のである。
作用を用いたフィルタ、コンボルバ等の弾性表面波素子
に関し、特に、電気機械結合係数に優れたＫＮｂＯ3 単
結晶を圧電体層として用いた弾性表面波素子に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】弾性表面波素子とは、電気信号を弾性体
表面を伝搬する弾性表面波（SurfaceAcoustic Wave ）
に変換し、特定周波数の信号を取り出すものである。こ
の弾性表面波が圧電体基板で効率良く励振、受信できる
ことが見い出されて以来、電磁波にはない弾性表面波の
優れた性質を利用してフィルタ、コンボルバ等をはじめ
とする種々の信号機能素子への応用が研究され、広い分
野で実用化されている。この弾性表面波素子は、従来、
ＬｉＮｂＯ3 、ＬｉＴａＯ3 等の圧電体単結晶上に、電
気信号と弾性表面波との間の変換器として機能するすだ
れ状電極（Inter-Digital Transducer）を形成すること
によって作製されていた。
表面を伝搬する弾性表面波（SurfaceAcoustic Wave ）
に変換し、特定周波数の信号を取り出すものである。こ
の弾性表面波が圧電体基板で効率良く励振、受信できる
ことが見い出されて以来、電磁波にはない弾性表面波の
優れた性質を利用してフィルタ、コンボルバ等をはじめ
とする種々の信号機能素子への応用が研究され、広い分
野で実用化されている。この弾性表面波素子は、従来、
ＬｉＮｂＯ3 、ＬｉＴａＯ3 等の圧電体単結晶上に、電
気信号と弾性表面波との間の変換器として機能するすだ
れ状電極（Inter-Digital Transducer）を形成すること
によって作製されていた。
【０００３】ところで、弾性表面波素子においては、弾
性体表面を伝搬する弾性波の音速ｖとすだれ状電極の電
極幅ｗによって使用周波数ｆが決定される。その関係
は、 ｆ＝ｖ／λ＝ｖ／４ｗ （λ：弾性表面波の波長） …… （１） すなわち、電極幅ｗが小さく、音速ｖが大きい程、高周
波帯域で使用できることになる。ところが、今後の通信
の分野等で要求されるＧＨｚオーダーの高い周波数を得
ようとすれば、電極幅に関しては微細加工技術の限界が
あることから、音速の大きい弾性体材料を選択する必要
がある。音速の大きい弾性体材料の一例としてダイヤモ
ンドがあり、特開昭６４−６２９１１号公報には、ダイ
ヤモンド層上に圧電体層、電極層を順次積層した構造を
持つ弾性表面波素子が開示されている。
性体表面を伝搬する弾性波の音速ｖとすだれ状電極の電
極幅ｗによって使用周波数ｆが決定される。その関係
は、 ｆ＝ｖ／λ＝ｖ／４ｗ （λ：弾性表面波の波長） …… （１） すなわち、電極幅ｗが小さく、音速ｖが大きい程、高周
波帯域で使用できることになる。ところが、今後の通信
の分野等で要求されるＧＨｚオーダーの高い周波数を得
ようとすれば、電極幅に関しては微細加工技術の限界が
あることから、音速の大きい弾性体材料を選択する必要
がある。音速の大きい弾性体材料の一例としてダイヤモ
ンドがあり、特開昭６４−６２９１１号公報には、ダイ
ヤモンド層上に圧電体層、電極層を順次積層した構造を
持つ弾性表面波素子が開示されている。
【０００４】一方、弾性表面波素子の弾性体材料に求め
られる他の条件として、電気信号と弾性表面波の間の変
換能力を示す電気機械結合係数Ｋ2 が大きいことが挙げ
られる。Ｋ2 が大きい程、効率の良い弾性表面波素子が
得られるというわけである。この観点から、圧電性磁器
材料として従来から知られていたＫＮｂＯ3 が極めて大
きな電気機械結合係数Ｋ2 を示すことが見い出され、実
験によりこれが確認された。この実験によれば、これま
で最も大きな電気機械結合係数Ｋ2 を持つとされていた
ＬｉＮｂＯ3 に比べて、ＫＮｂＯ3 単結晶のＫ2 は大き
な値が得られることが確認され、特に、ＫＮｂＯ3 単結
晶の特定の結晶面（（００１）面）の特定方向（［１０
０］）で、ＬｉＮｂＯ3 のＫ2 ＝０．０５５に対してＫ
2 ＝０．５３と約１０倍の値が得られた（「ＫＮｂＯ3
圧電体単結晶を用いた超高結合弾性表面波の伝搬特
性」、山之内和彦他、日本学術振興会弾性波素子技術第
１５０委員会第５０回研究会資料、pp27-31（1996.11.2
7）、および特開平１０−６５４８８号公報参照）。
られる他の条件として、電気信号と弾性表面波の間の変
換能力を示す電気機械結合係数Ｋ2 が大きいことが挙げ
られる。Ｋ2 が大きい程、効率の良い弾性表面波素子が
得られるというわけである。この観点から、圧電性磁器
材料として従来から知られていたＫＮｂＯ3 が極めて大
きな電気機械結合係数Ｋ2 を示すことが見い出され、実
験によりこれが確認された。この実験によれば、これま
で最も大きな電気機械結合係数Ｋ2 を持つとされていた
ＬｉＮｂＯ3 に比べて、ＫＮｂＯ3 単結晶のＫ2 は大き
な値が得られることが確認され、特に、ＫＮｂＯ3 単結
晶の特定の結晶面（（００１）面）の特定方向（［１０
０］）で、ＬｉＮｂＯ3 のＫ2 ＝０．０５５に対してＫ
2 ＝０．５３と約１０倍の値が得られた（「ＫＮｂＯ3
圧電体単結晶を用いた超高結合弾性表面波の伝搬特
性」、山之内和彦他、日本学術振興会弾性波素子技術第
１５０委員会第５０回研究会資料、pp27-31（1996.11.2
7）、および特開平１０−６５４８８号公報参照）。
【０００５】なお、弾性表面波素子とは異なる分野であ
るが、ＫＮｂＯ3 薄膜を形成する技術として、PIONEER
R&D Vol.7 No.1，「ＳＨＧ用非線形光学結晶薄膜の気相
成長」（文献１）には、ＳＨＧ（Second Harmonic Gene
ration）発光素子の導波路として用いるＫＮｂＯ3 薄膜
を有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）を用いてＳｒＴ
ｉＯ3基板上に形成する方法が記載されている。また、M
at. Res. Soc. Symp.Proc.Vol.271.1992 Materials Res
earch Society,"THE GROWTH OF SINGLE CRYSTAL-LIKE A
ND POLYCRYSTAL KNbO3 FILMS VIA SOL-GEL PROCESS"
（文献２）には、ＳｒＴｉＯ3基板上にゾルゲル法によ
りＫＮｂＯ3 薄膜を形成する技術が記載されている。
るが、ＫＮｂＯ3 薄膜を形成する技術として、PIONEER
R&D Vol.7 No.1，「ＳＨＧ用非線形光学結晶薄膜の気相
成長」（文献１）には、ＳＨＧ（Second Harmonic Gene
ration）発光素子の導波路として用いるＫＮｂＯ3 薄膜
を有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）を用いてＳｒＴ
ｉＯ3基板上に形成する方法が記載されている。また、M
at. Res. Soc. Symp.Proc.Vol.271.1992 Materials Res
earch Society,"THE GROWTH OF SINGLE CRYSTAL-LIKE A
ND POLYCRYSTAL KNbO3 FILMS VIA SOL-GEL PROCESS"
（文献２）には、ＳｒＴｉＯ3基板上にゾルゲル法によ
りＫＮｂＯ3 薄膜を形成する技術が記載されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、弾性
表面波素子の弾性体材料としてＫＮｂＯ3 単結晶を用い
れば、電気機械結合係数Ｋ2 が大きく、効率の良い弾性
表面波素子が実現できることがわかった。しかしなが
ら、それと同時に、Ｋ2 の値はＫＮｂＯ3 単結晶の結晶
構造中における弾性表面波の伝搬方向に応じて種々に変
化することも判明した。したがって、弾性表面波素子を
作製するにあたって所望のＫ2 の値を得たい、あるいは
Ｋ2 の値を制御したい、といった要求がある場合、弾性
表面波の伝搬面を特定のＫＮｂＯ3 結晶方位面に合わせ
る必要がある。つまり、特定の結晶面に合わせてすだれ
状電極を形成し、弾性表面波の伝搬面とその特定の結晶
面を一致させなければならない。
表面波素子の弾性体材料としてＫＮｂＯ3 単結晶を用い
れば、電気機械結合係数Ｋ2 が大きく、効率の良い弾性
表面波素子が実現できることがわかった。しかしなが
ら、それと同時に、Ｋ2 の値はＫＮｂＯ3 単結晶の結晶
構造中における弾性表面波の伝搬方向に応じて種々に変
化することも判明した。したがって、弾性表面波素子を
作製するにあたって所望のＫ2 の値を得たい、あるいは
Ｋ2 の値を制御したい、といった要求がある場合、弾性
表面波の伝搬面を特定のＫＮｂＯ3 結晶方位面に合わせ
る必要がある。つまり、特定の結晶面に合わせてすだれ
状電極を形成し、弾性表面波の伝搬面とその特定の結晶
面を一致させなければならない。
【０００７】ところが、図８に示したようなペロブスカ
イト型結晶構造を持つＫＮｂＯ3 単結晶のバルク材料を
用いようとすると、ある特定の結晶方位を得るために
は、予め結晶方位が判明しているＫＮｂＯ3 単結晶から
特定の結晶面を切り出すという非常に煩雑な操作が必要
であった。また、ＫＮｂＯ3 単結晶自体も結晶成長が難
しく、工業材料として非常に高価なものであった。これ
らの理由から、ＫＮｂＯ 3 単結晶のバルク材料は弾性表
面波素子の材料として極めて使い難いものであった。
イト型結晶構造を持つＫＮｂＯ3 単結晶のバルク材料を
用いようとすると、ある特定の結晶方位を得るために
は、予め結晶方位が判明しているＫＮｂＯ3 単結晶から
特定の結晶面を切り出すという非常に煩雑な操作が必要
であった。また、ＫＮｂＯ3 単結晶自体も結晶成長が難
しく、工業材料として非常に高価なものであった。これ
らの理由から、ＫＮｂＯ 3 単結晶のバルク材料は弾性表
面波素子の材料として極めて使い難いものであった。
【０００８】そこで、ＫＮｂＯ3 単結晶を、バルク材料
ではなく、何らかの下地の上に積層した薄膜として使用
するという考えに至ることになる。しかしながら、Ｍｇ
Ｏ、Ｐｔ、Ａｌ2Ｏ3、ＧａＡｓ、Ｓｉ等の一般的な基板
材料の上に直接ＫＮｂＯ3 単結晶薄膜を積層しても、結
晶間の格子整合が充分とれず、ＫＮｂＯ3 がエピタキシ
ャル成長しにくいという性質がある。よって、できたＫ
ＮｂＯ3 薄膜の結晶性が低く、結果として良好な特性
（大きなＫ2 の値）が得られないという問題があった。
また、上述した文献１、文献２に記載された技術はとも
にＫＮｂＯ3 薄膜をＳｒＴｉＯ3 基板上に直接形成する
方法であるが、この組み合わせの場合もＫＮｂＯ3（格
子定数：ａ＝５．７０，ｂ＝５．７２，ｃ＝３．９７）
とＳｒＴｉＯ3 （格子定数：ａ＝ｂ＝ｃ＝３．９１）の
結晶間の格子整合が充分とれない。
ではなく、何らかの下地の上に積層した薄膜として使用
するという考えに至ることになる。しかしながら、Ｍｇ
Ｏ、Ｐｔ、Ａｌ2Ｏ3、ＧａＡｓ、Ｓｉ等の一般的な基板
材料の上に直接ＫＮｂＯ3 単結晶薄膜を積層しても、結
晶間の格子整合が充分とれず、ＫＮｂＯ3 がエピタキシ
ャル成長しにくいという性質がある。よって、できたＫ
ＮｂＯ3 薄膜の結晶性が低く、結果として良好な特性
（大きなＫ2 の値）が得られないという問題があった。
また、上述した文献１、文献２に記載された技術はとも
にＫＮｂＯ3 薄膜をＳｒＴｉＯ3 基板上に直接形成する
方法であるが、この組み合わせの場合もＫＮｂＯ3（格
子定数：ａ＝５．７０，ｂ＝５．７２，ｃ＝３．９７）
とＳｒＴｉＯ3 （格子定数：ａ＝ｂ＝ｃ＝３．９１）の
結晶間の格子整合が充分とれない。
【０００９】本発明は、上記の課題を解決するためにな
されたものであって、単結晶バルク材料から特定の結晶
面を切り出すような煩雑な操作を必要とすることなく、
電気機械結合係数Ｋ2 を大きくすることによって、高効
率化が図れ、広帯域でも使用可能な低コストの弾性表面
波素子を提供することを目的とする。
されたものであって、単結晶バルク材料から特定の結晶
面を切り出すような煩雑な操作を必要とすることなく、
電気機械結合係数Ｋ2 を大きくすることによって、高効
率化が図れ、広帯域でも使用可能な低コストの弾性表面
波素子を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の弾性表面波素子は、一般式ＳｒＺＯ
3（ただし、Ｚ：原子価４の元素）で表されるペロブス
カイト系化合物結晶が成長するようなバルク材料からな
る下地基板と、下地基板上に積層された前記ペロブスカ
イト系化合物結晶からなるバッファ層と、バッファ層上
に積層されたＫＮｂＯ3 単結晶からなる圧電体層と、圧
電体層の上面または下面に設けられた電極層とを有する
ことを特徴とするものである。
めに、本発明の弾性表面波素子は、一般式ＳｒＺＯ
3（ただし、Ｚ：原子価４の元素）で表されるペロブス
カイト系化合物結晶が成長するようなバルク材料からな
る下地基板と、下地基板上に積層された前記ペロブスカ
イト系化合物結晶からなるバッファ層と、バッファ層上
に積層されたＫＮｂＯ3 単結晶からなる圧電体層と、圧
電体層の上面または下面に設けられた電極層とを有する
ことを特徴とするものである。
【００１１】前記バッファ層の材料として、具体的に
は、ＳｒＴｉＯ3、ＳｒＺｒＯ3、ＳｒＭｏＯ3、ＳｒＳ
ｎＯ3、ＳｒＨｆＯ3 から選ばれる少なくとも１つ以上
の結晶化合物を用いることができる。このバッファ層の
層厚は、例えば１０〜１０００ｎｍ程度の厚さの範囲と
することが望ましい。また、この種の材料からなるバッ
ファ層が成長するような下地基板の材料として、ＳｒＴ
ｉＯ3、ＭｇＯ、Ｐｔ、Ａｌ2Ｏ3 、ＧａＡｓ、Ｓｉから
選ばれる少なくとも１つ以上の結晶化合物を用いること
ができる。
は、ＳｒＴｉＯ3、ＳｒＺｒＯ3、ＳｒＭｏＯ3、ＳｒＳ
ｎＯ3、ＳｒＨｆＯ3 から選ばれる少なくとも１つ以上
の結晶化合物を用いることができる。このバッファ層の
層厚は、例えば１０〜１０００ｎｍ程度の厚さの範囲と
することが望ましい。また、この種の材料からなるバッ
ファ層が成長するような下地基板の材料として、ＳｒＴ
ｉＯ3、ＭｇＯ、Ｐｔ、Ａｌ2Ｏ3 、ＧａＡｓ、Ｓｉから
選ばれる少なくとも１つ以上の結晶化合物を用いること
ができる。
【００１２】すなわち、本発明の弾性表面波素子では、
下地基板上にＫＮｂＯ3 圧電体層を直接積層するのでは
なく、下地基板上に、まず一般式ＳｒＺＯ3 で表される
ペロブスカイト系化合物結晶からなるバッファ層を形成
し、その上にＫＮｂＯ3 圧電体層を形成するようにし
た。
下地基板上にＫＮｂＯ3 圧電体層を直接積層するのでは
なく、下地基板上に、まず一般式ＳｒＺＯ3 で表される
ペロブスカイト系化合物結晶からなるバッファ層を形成
し、その上にＫＮｂＯ3 圧電体層を形成するようにし
た。
【００１３】上述したように、一般式ＳｒＺＯ3 で表さ
れるペロブスカイト系化合物結晶の一例としてＳｒＺｒ
Ｏ3、ＳｒＳｎＯ3 等が挙げられ、下地基板の一例とし
てＳｒＴｉＯ3 等が挙げられる。そこで、例えば、Ｓｒ
ＴｉＯ3（１１０）単結晶基板（格子定数：ａ＝ｂ＝ｃ
＝３．９１）上に、ＳｒＺｒＯ3（２００）（格子定
数：ａ＝５．８２，ｂ＝８．２０，ｃ＝５．８０）、ま
たはＳｒＳｎＯ3（２２０）（格子定数：ａ＝ｂ＝ｃ＝
８．０７）等のバッファ層を結晶成長させ、さらにその
バッファ層上にＫＮｂＯ3（０１０）をエピタキシャル
成長させる。それぞれのエピタキシャル結晶面の格子寸
法は、ＳｒＴｉＯ3（１１０）で３．９１Å×５．５３
Å、ＳｒＺｒＯ3（２００）で４．１０Å×５．８０
Å、ＳｒＳｎＯ3（２２０）で４．０４Å×５．７１
Å、ＫＮｂＯ3（０１０）で３．９７Å×５．７０Åで
ある。したがって、ＳｒＴｉＯ3（１１０）単結晶基板
上に直接ＫＮｂＯ3（０１０）単結晶をエピタキシャル
成長させるよりも、バッファ層として、ＫＮｂＯ3（０
１０）単結晶面とミスフィットの小さいＳｒＺｒＯ
3（２００）やＳｒＳｎＯ3（２２０）を介してＳｒＴｉ
Ｏ3（１１０）単結晶基板上にＫＮｂＯ3（０１０）単結
晶をエピタキシャル成長させた方が、結晶配向性の高い
結晶を成長させることができる。
れるペロブスカイト系化合物結晶の一例としてＳｒＺｒ
Ｏ3、ＳｒＳｎＯ3 等が挙げられ、下地基板の一例とし
てＳｒＴｉＯ3 等が挙げられる。そこで、例えば、Ｓｒ
ＴｉＯ3（１１０）単結晶基板（格子定数：ａ＝ｂ＝ｃ
＝３．９１）上に、ＳｒＺｒＯ3（２００）（格子定
数：ａ＝５．８２，ｂ＝８．２０，ｃ＝５．８０）、ま
たはＳｒＳｎＯ3（２２０）（格子定数：ａ＝ｂ＝ｃ＝
８．０７）等のバッファ層を結晶成長させ、さらにその
バッファ層上にＫＮｂＯ3（０１０）をエピタキシャル
成長させる。それぞれのエピタキシャル結晶面の格子寸
法は、ＳｒＴｉＯ3（１１０）で３．９１Å×５．５３
Å、ＳｒＺｒＯ3（２００）で４．１０Å×５．８０
Å、ＳｒＳｎＯ3（２２０）で４．０４Å×５．７１
Å、ＫＮｂＯ3（０１０）で３．９７Å×５．７０Åで
ある。したがって、ＳｒＴｉＯ3（１１０）単結晶基板
上に直接ＫＮｂＯ3（０１０）単結晶をエピタキシャル
成長させるよりも、バッファ層として、ＫＮｂＯ3（０
１０）単結晶面とミスフィットの小さいＳｒＺｒＯ
3（２００）やＳｒＳｎＯ3（２２０）を介してＳｒＴｉ
Ｏ3（１１０）単結晶基板上にＫＮｂＯ3（０１０）単結
晶をエピタキシャル成長させた方が、結晶配向性の高い
結晶を成長させることができる。
【００１４】このようにして、結晶性が良好なＫＮｂＯ
3 圧電体層が得られ、しかも形成する結晶面を制御で
き、その結晶面を弾性表面波の伝搬面とすることができ
るため、大きな電気機械結合係数Ｋ2 を持ち、広帯域、
高効率の弾性表面波素子を実現することができる。な
お、このＫＮｂＯ3 単結晶からなる圧電体層の厚さは、
５０〜５０００ｎｍ程度の範囲とすることが望ましい。
3 圧電体層が得られ、しかも形成する結晶面を制御で
き、その結晶面を弾性表面波の伝搬面とすることができ
るため、大きな電気機械結合係数Ｋ2 を持ち、広帯域、
高効率の弾性表面波素子を実現することができる。な
お、このＫＮｂＯ3 単結晶からなる圧電体層の厚さは、
５０〜５０００ｎｍ程度の範囲とすることが望ましい。
【００１５】また、圧電体層をなすＫＮｂＯ3 単結晶が
Ｘ軸を含む全ての結晶面からなることが望ましい。な
お、本明細書における「Ｘ軸」とは、単位格子ａ（５．
６９５Å）の稜方向と規定する。また、ＫＮｂＯ3 単結
晶は斜方晶であり、図８に示したように、Ｙ軸をｃ
（３．９７４Å）の稜方向、Ｚ軸をｂ（５．７２１Å）
の稜方向と規定する。
Ｘ軸を含む全ての結晶面からなることが望ましい。な
お、本明細書における「Ｘ軸」とは、単位格子ａ（５．
６９５Å）の稜方向と規定する。また、ＫＮｂＯ3 単結
晶は斜方晶であり、図８に示したように、Ｙ軸をｃ
（３．９７４Å）の稜方向、Ｚ軸をｂ（５．７２１Å）
の稜方向と規定する。
【００１６】ここで、「ＫＮｂＯ3 単結晶がＸ軸を含む
全ての結晶面からなる」という表現を用いたのは、以下
のような意味である。図９はＫＮｂＯ3 単結晶バルク材
料の回転Ｙ板（Ｙ板とは、単位格子ａ（５．６９５Å）
とｂ（５．７２１Å）の各稜を含む平面をいう）におけ
る回転角θと電気機械結合係数Ｋ2 の関係を示すもので
ある。回転Ｙ板における回転角θとは、図８に示すよう
に、回転Ｙ板、つまり（００１）面をＸ軸を中心として
矢印Ａの向きに回転させた際の回転角θのことであり、
（００１）面自体は回転角θ＝０°である。図９に示す
ように、電気機械結合係数Ｋ2 が０．５３（５３％）と
最大値を示すのは回転角θ＝０°の時であるが、回転角
θ＝９０°（（０１０）面に相当）でも電気機械結合係
数Ｋ2 は０．２（２０％）前後の値が得られ、ＬｉＮｂ
Ｏ3 のＫ2 ＝０．０５５に比べれば充分大きい。したが
って、本発明においては、Ｋ2 の値が約０．２〜０．５
３の範囲を取るような全ての結晶面を含む表現として、
（００１）面をＸ軸を中心として任意の角度に回転させ
た面、すなわち「Ｘ軸を含む全ての結晶面」という表現
を用いた。
全ての結晶面からなる」という表現を用いたのは、以下
のような意味である。図９はＫＮｂＯ3 単結晶バルク材
料の回転Ｙ板（Ｙ板とは、単位格子ａ（５．６９５Å）
とｂ（５．７２１Å）の各稜を含む平面をいう）におけ
る回転角θと電気機械結合係数Ｋ2 の関係を示すもので
ある。回転Ｙ板における回転角θとは、図８に示すよう
に、回転Ｙ板、つまり（００１）面をＸ軸を中心として
矢印Ａの向きに回転させた際の回転角θのことであり、
（００１）面自体は回転角θ＝０°である。図９に示す
ように、電気機械結合係数Ｋ2 が０．５３（５３％）と
最大値を示すのは回転角θ＝０°の時であるが、回転角
θ＝９０°（（０１０）面に相当）でも電気機械結合係
数Ｋ2 は０．２（２０％）前後の値が得られ、ＬｉＮｂ
Ｏ3 のＫ2 ＝０．０５５に比べれば充分大きい。したが
って、本発明においては、Ｋ2 の値が約０．２〜０．５
３の範囲を取るような全ての結晶面を含む表現として、
（００１）面をＸ軸を中心として任意の角度に回転させ
た面、すなわち「Ｘ軸を含む全ての結晶面」という表現
を用いた。
【００１７】ただし、図９はあくまでもＫＮｂＯ3 単結
晶バルク材料を用いて弾性表面波素子を作製し、Ｋ2 を
測定した値を示したものであり、ＫＮｂＯ3 単結晶を薄
膜状態で用いた場合にもＫ2 がこのまま０．２〜０．５
３の値をとり得るわけではない（薄膜の状態では実際の
Ｋ2 の値はこのレベルよりも小さくなってしまう）。し
かしながら、薄膜同士で比較した場合には、ＫＮｂＯ3
単結晶のＫ2 の値はＬｉＮｂＯ3 のそれよりも充分に大
きいことになる。
晶バルク材料を用いて弾性表面波素子を作製し、Ｋ2 を
測定した値を示したものであり、ＫＮｂＯ3 単結晶を薄
膜状態で用いた場合にもＫ2 がこのまま０．２〜０．５
３の値をとり得るわけではない（薄膜の状態では実際の
Ｋ2 の値はこのレベルよりも小さくなってしまう）。し
かしながら、薄膜同士で比較した場合には、ＫＮｂＯ3
単結晶のＫ2 の値はＬｉＮｂＯ3 のそれよりも充分に大
きいことになる。
【００１８】そして、上記全ての構成に加えて、上記圧
電体層上に例えばＳｉＯ2 からなる温度安定化層を積層
してもよい。この構成とした場合、圧電体層表面がＳｉ
Ｏ2層で覆われ、圧電体層と逆の温度係数を持つＳｉＯ
2 が圧電体層と電極層の熱膨張差によって圧電体層に生
じる歪みを緩和するため、弾性表面波素子の温度特性を
安定化することができる。このＳｉＯ2 からなる温度安
定化層の厚さは、１００〜１００００ｎｍ程度の範囲と
することが望ましい。
電体層上に例えばＳｉＯ2 からなる温度安定化層を積層
してもよい。この構成とした場合、圧電体層表面がＳｉ
Ｏ2層で覆われ、圧電体層と逆の温度係数を持つＳｉＯ
2 が圧電体層と電極層の熱膨張差によって圧電体層に生
じる歪みを緩和するため、弾性表面波素子の温度特性を
安定化することができる。このＳｉＯ2 からなる温度安
定化層の厚さは、１００〜１００００ｎｍ程度の範囲と
することが望ましい。
【００１９】
【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）以下、本発
明の第１の実施の形態を図１を参照して説明する。図１
（ａ）、（ｂ）は本実施の形態の弾性表面波素子１１を
示す図であり、本実施の形態の素子は入力信号から特定
周波数の信号を取り出す弾性表面波フィルタの例であ
る。
明の第１の実施の形態を図１を参照して説明する。図１
（ａ）、（ｂ）は本実施の形態の弾性表面波素子１１を
示す図であり、本実施の形態の素子は入力信号から特定
周波数の信号を取り出す弾性表面波フィルタの例であ
る。
【００２０】図１（ａ）、（ｂ）に示すように、ＳｒＴ
ｉＯ3 等の単結晶バルク材料からなる下地基板１２の上
に、ＳｒＳｎＯ3 、ＳｒＺｒＯ3 等のペロブスカイト系
化合物結晶材料からなるバッファ層１３、ＫＮｂＯ3 単
結晶からなる圧電体層１４が順次積層されている。そし
て、圧電体層１４の上面にＡｌ等の金属からなるすだれ
状電極１５ａ、１５ｂ（電極層）が形成されている。例
えば、バッファ層１３の厚さは１００ｎｍ程度、圧電体
層１４の厚さは５００ｎｍ程度、である。なお、下地基
板１２の材料としては、ＳｒＴｉＯ3の他、ＭｇＯ、Ｐ
ｔ、Ａｌ2Ｏ3 、ＧａＡｓ、Ｓｉから選ばれる少なくと
も１つ以上の結晶化合物を用いることができる。また、
電極１５ａ、１５ｂの材料として、Ａｌの他、Ｔｉ、Ａ
ｕ、Ａｇ、Ｗ、Ｃｕ等の金属およびこれらの合金を用い
ることができる。
ｉＯ3 等の単結晶バルク材料からなる下地基板１２の上
に、ＳｒＳｎＯ3 、ＳｒＺｒＯ3 等のペロブスカイト系
化合物結晶材料からなるバッファ層１３、ＫＮｂＯ3 単
結晶からなる圧電体層１４が順次積層されている。そし
て、圧電体層１４の上面にＡｌ等の金属からなるすだれ
状電極１５ａ、１５ｂ（電極層）が形成されている。例
えば、バッファ層１３の厚さは１００ｎｍ程度、圧電体
層１４の厚さは５００ｎｍ程度、である。なお、下地基
板１２の材料としては、ＳｒＴｉＯ3の他、ＭｇＯ、Ｐ
ｔ、Ａｌ2Ｏ3 、ＧａＡｓ、Ｓｉから選ばれる少なくと
も１つ以上の結晶化合物を用いることができる。また、
電極１５ａ、１５ｂの材料として、Ａｌの他、Ｔｉ、Ａ
ｕ、Ａｇ、Ｗ、Ｃｕ等の金属およびこれらの合金を用い
ることができる。
【００２１】すだれ状電極１５ａ、１５ｂは、図１
（ａ）に示すように、処理すべき信号が入力される入力
側電極１５ａと、選択された特定周波数の信号のみを出
力する出力側電極１５ｂからなり、これら電極１５ａ、
１５ｂが基板の両端に対向するように配置されている。
各電極１５ａ、１５ｂは多数対の電極指を有しており、
例えば弾性表面波の波長をλとしたとき、各電極指の幅
ｗはλ／４、対数が３０、入力側電極１５ａと出力側電
極１５ｂ間の距離Ｌが５０λ、である。
（ａ）に示すように、処理すべき信号が入力される入力
側電極１５ａと、選択された特定周波数の信号のみを出
力する出力側電極１５ｂからなり、これら電極１５ａ、
１５ｂが基板の両端に対向するように配置されている。
各電極１５ａ、１５ｂは多数対の電極指を有しており、
例えば弾性表面波の波長をλとしたとき、各電極指の幅
ｗはλ／４、対数が３０、入力側電極１５ａと出力側電
極１５ｂ間の距離Ｌが５０λ、である。
【００２２】上記構成の弾性表面波フィルタ１１は、下
地基板１２上に、ゾル−ゲル法、レーザーアブレーショ
ン法、スパッタリング法、ＣＶＤ法等によりバッファ層
１３となるＳｒＳｎＯ3 、ＳｒＺｒＯ3 等のペロブスカ
イト系化合物結晶、圧電体層１４となるＫＮｂＯ3 単結
晶を順次成膜し、蒸着、スパッタリング法等によりＡｌ
膜を成膜した後、フォトリソグラフィー技術を用いてＡ
ｌ膜をパターニングし、すだれ状電極１５ａ、１５ｂを
形成することにより、作製することができる。
地基板１２上に、ゾル−ゲル法、レーザーアブレーショ
ン法、スパッタリング法、ＣＶＤ法等によりバッファ層
１３となるＳｒＳｎＯ3 、ＳｒＺｒＯ3 等のペロブスカ
イト系化合物結晶、圧電体層１４となるＫＮｂＯ3 単結
晶を順次成膜し、蒸着、スパッタリング法等によりＡｌ
膜を成膜した後、フォトリソグラフィー技術を用いてＡ
ｌ膜をパターニングし、すだれ状電極１５ａ、１５ｂを
形成することにより、作製することができる。
【００２３】そして、この弾性表面波フィルタ１１にお
いては、入力側電極１５ａに信号を入力すると、圧電体
層１４の持つ圧電効果によって隣り合う電極指間に互い
に逆位相の歪みが生じ、基板表面に弾性波が励起され
る。励起された弾性波は基板表面を伝搬し、出力側電極
１５ｂで高周波信号に変換され、取り出される。
いては、入力側電極１５ａに信号を入力すると、圧電体
層１４の持つ圧電効果によって隣り合う電極指間に互い
に逆位相の歪みが生じ、基板表面に弾性波が励起され
る。励起された弾性波は基板表面を伝搬し、出力側電極
１５ｂで高周波信号に変換され、取り出される。
【００２４】本実施の形態の弾性表面波フィルタ１１に
おいては、ＳｒＴｉＯ3 下地基板１２上にＫＮｂＯ3 単
結晶を直接積層するのではなく、ＫＮｂＯ3 単結晶との
界面でのミスフィットを低減させる性質を持つＳｒＳｎ
Ｏ3 、ＳｒＺｒＯ3 等の材料からなるバッファ層１３を
用いたことにより、特定の結晶面、例えば（００１）面
や（０１０）面を持つＫＮｂＯ3 単結晶からなる圧電体
層１４を容易に形成することができる。その結果、この
弾性表面波フィルタ１１は大きな電気機械結合係数Ｋ2
を持つことになり、広帯域、高効率の弾性表面波フィル
タとすることができる。
おいては、ＳｒＴｉＯ3 下地基板１２上にＫＮｂＯ3 単
結晶を直接積層するのではなく、ＫＮｂＯ3 単結晶との
界面でのミスフィットを低減させる性質を持つＳｒＳｎ
Ｏ3 、ＳｒＺｒＯ3 等の材料からなるバッファ層１３を
用いたことにより、特定の結晶面、例えば（００１）面
や（０１０）面を持つＫＮｂＯ3 単結晶からなる圧電体
層１４を容易に形成することができる。その結果、この
弾性表面波フィルタ１１は大きな電気機械結合係数Ｋ2
を持つことになり、広帯域、高効率の弾性表面波フィル
タとすることができる。
【００２５】また、弾性表面波フィルタ１１の製造工程
において、従来のようにＫＮｂＯ3バルク単結晶を結晶
成長させたり、ＫＮｂＯ3 単結晶から特定の結晶面を切
り出すといった困難な作業が不要となり、ゾル−ゲル
法、レーザーアブレーション法、スパッタリング法、Ｃ
ＶＤ法等の薄膜形成技術を用いてＫＮｂＯ3 圧電体層１
４を容易に形成することができる。また、ＫＮｂＯ3 材
料自体の使用量も減らすことができる。その結果、従来
に比べて製造コストの低減を図ることができる。
において、従来のようにＫＮｂＯ3バルク単結晶を結晶
成長させたり、ＫＮｂＯ3 単結晶から特定の結晶面を切
り出すといった困難な作業が不要となり、ゾル−ゲル
法、レーザーアブレーション法、スパッタリング法、Ｃ
ＶＤ法等の薄膜形成技術を用いてＫＮｂＯ3 圧電体層１
４を容易に形成することができる。また、ＫＮｂＯ3 材
料自体の使用量も減らすことができる。その結果、従来
に比べて製造コストの低減を図ることができる。
【００２６】（第２の実施の形態）以下、本発明の第２
の実施の形態を図２を参照して説明する。図２は本実施
の形態の弾性表面波フィルタ２１を示す断面図である
が、本実施の形態の弾性表面波フィルタが第１の実施の
形態のフィルタと異なる点は、圧電体層上に温度安定化
層を形成した点である。
の実施の形態を図２を参照して説明する。図２は本実施
の形態の弾性表面波フィルタ２１を示す断面図である
が、本実施の形態の弾性表面波フィルタが第１の実施の
形態のフィルタと異なる点は、圧電体層上に温度安定化
層を形成した点である。
【００２７】図２に示すように、ＳｒＴｉＯ3 等の単結
晶バルク材料からなる下地基板２２上にＳｒＳｎＯ3 、
ＳｒＺｒＯ3 等の結晶材料からなるバッファ層２３、Ｋ
ＮｂＯ3 単結晶からなる圧電体層２４が順次積層され、
その上面にＡｌ等からなるすだれ状電極２５ａ、２５ｂ
（電極層）が形成されている。そして、電極２５ａ、２
５ｂの上方を含む圧電体層２４上の全面を覆うようにＳ
ｉＯ2 からなる温度安定化層２６が形成されている。こ
の温度安定化層２６の厚さは１０００ｎｍ程度、圧電体
層２４の厚さは５００ｎｍ程度、である。
晶バルク材料からなる下地基板２２上にＳｒＳｎＯ3 、
ＳｒＺｒＯ3 等の結晶材料からなるバッファ層２３、Ｋ
ＮｂＯ3 単結晶からなる圧電体層２４が順次積層され、
その上面にＡｌ等からなるすだれ状電極２５ａ、２５ｂ
（電極層）が形成されている。そして、電極２５ａ、２
５ｂの上方を含む圧電体層２４上の全面を覆うようにＳ
ｉＯ2 からなる温度安定化層２６が形成されている。こ
の温度安定化層２６の厚さは１０００ｎｍ程度、圧電体
層２４の厚さは５００ｎｍ程度、である。
【００２８】本実施の形態の弾性表面波フィルタ２１の
場合、圧電体層２４表面がＳｉＯ2からなる温度安定化
層２６で覆われているが、ＳｉＯ2 がＫＮｂＯ3 と逆の
温度係数を持ち、圧電体層２４と電極２５ａ、２５ｂと
の熱膨張差によって圧電体層２４に生じる歪みを緩和す
るため、弾性表面波フィルタの温度特性を安定化するこ
とができる。
場合、圧電体層２４表面がＳｉＯ2からなる温度安定化
層２６で覆われているが、ＳｉＯ2 がＫＮｂＯ3 と逆の
温度係数を持ち、圧電体層２４と電極２５ａ、２５ｂと
の熱膨張差によって圧電体層２４に生じる歪みを緩和す
るため、弾性表面波フィルタの温度特性を安定化するこ
とができる。
【００２９】なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態
に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない
範囲において種々の変更を加えることが可能である。例
えば上記実施の形態で挙げた各層の厚さ、電極の寸法等
の具体的な数値はほんの一例にすぎず、適宜設計変更が
可能である。そして、電極に関しては、圧電体層の上面
側に設ける代わりに、圧電体層の下面側（バッファ層と
の界面側）に設けてもよい。さらに、弾性表面波素子と
して弾性表面波フィルタの例を挙げたが、電極の構成等
を代えることによって、フィルタ以外にも弾性表面波コ
ンボルバ等をはじめとする種々の通信機能素子に本発明
を適用することができる。
に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない
範囲において種々の変更を加えることが可能である。例
えば上記実施の形態で挙げた各層の厚さ、電極の寸法等
の具体的な数値はほんの一例にすぎず、適宜設計変更が
可能である。そして、電極に関しては、圧電体層の上面
側に設ける代わりに、圧電体層の下面側（バッファ層と
の界面側）に設けてもよい。さらに、弾性表面波素子と
して弾性表面波フィルタの例を挙げたが、電極の構成等
を代えることによって、フィルタ以外にも弾性表面波コ
ンボルバ等をはじめとする種々の通信機能素子に本発明
を適用することができる。
【００３０】
【実施例】次に、本発明の効果を実証する実施例につい
て具体的に説明する。ただし、以下の実施例は本発明の
一態様を示すものであって、この発明を限定するもので
はなく、本発明の技術範囲において適宜変更可能であ
る。
て具体的に説明する。ただし、以下の実施例は本発明の
一態様を示すものであって、この発明を限定するもので
はなく、本発明の技術範囲において適宜変更可能であ
る。
【００３１】［実施例１］実施例１は、上記第１の実施
の形態の構造を持つ弾性表面波フィルタを用いて本発明
特有の材料からなるバッファ層を用いた場合の素子特性
上の効果を、バッファ層を用いない場合、他の材料から
なるバッファ層を用いた場合と比較して調べたものであ
る。
の形態の構造を持つ弾性表面波フィルタを用いて本発明
特有の材料からなるバッファ層を用いた場合の素子特性
上の効果を、バッファ層を用いない場合、他の材料から
なるバッファ層を用いた場合と比較して調べたものであ
る。
【００３２】実施例１で用いたサンプル（実施例１〜１
１）の作製方法は、以下の通りである。 （実施例１：ＫＮｂＯ3（０１０）／ＳｒＳｎＯ3／Ｓｒ
ＴｉＯ3（１１０）） （１）ＳｒＳｎＯ3ゾルゲル液作製 ジエトキシストロンチウム、テトラエトキシスズを出発
原料として、ゾルゲル液を作製した。 （２）ＳｒＳｎＯ3ゾルゲル液塗布 ＳｒＴｉＯ3（１１０）（結晶面を表す）単結晶基板を
用意し、この基板上にスピンコータを用いてＳｒＳｎＯ
3ゾルゲル液を塗布した。 （３）ＳｒＳｎＯ3乾燥 上記塗布後、１５０℃で乾燥した。 （４）ＳｒＳｎＯ3焼成 上記乾燥後、８００℃で焼成した。この時、ＳｒＳｎＯ
3層の膜厚は１００ｎｍとなった。 （５）ＫＮｂＯ3ゾルゲル液作製 エトキシカリウム、ペンタエトキシニオブを出発原料と
して、ゾルゲル液を作製した。 （６）ＫＮｂＯ3ゾルゲル液塗布 上記基板上にスピンコータを用いてＫＮｂＯ3ゾルゲル
液を塗布した。 （７）ＫＮｂＯ3乾燥 上記塗布後、１５０℃で乾燥した。 （８）ＫＮｂＯ3焼成 上記乾燥後、８００℃で焼成した。この時、ＫＮｂＯ3
層の膜厚は５００ｎｍとなった。 （９）ＸＲＤ測定 ＸＲＤ（Ｘ線回折）測定を行ったところ、ＫＮｂＯ
3（０１０）結晶ができているのが確認された（格子定
数：ａ＝５．７０，ｂ＝５．７２，ｃ＝３．９７）。Ｘ
ＲＤスペクトルを図３に示す。これら（１）〜（９）の
手順を経て作製した試料を、実施例１のサンプルとし
た。
１）の作製方法は、以下の通りである。 （実施例１：ＫＮｂＯ3（０１０）／ＳｒＳｎＯ3／Ｓｒ
ＴｉＯ3（１１０）） （１）ＳｒＳｎＯ3ゾルゲル液作製 ジエトキシストロンチウム、テトラエトキシスズを出発
原料として、ゾルゲル液を作製した。 （２）ＳｒＳｎＯ3ゾルゲル液塗布 ＳｒＴｉＯ3（１１０）（結晶面を表す）単結晶基板を
用意し、この基板上にスピンコータを用いてＳｒＳｎＯ
3ゾルゲル液を塗布した。 （３）ＳｒＳｎＯ3乾燥 上記塗布後、１５０℃で乾燥した。 （４）ＳｒＳｎＯ3焼成 上記乾燥後、８００℃で焼成した。この時、ＳｒＳｎＯ
3層の膜厚は１００ｎｍとなった。 （５）ＫＮｂＯ3ゾルゲル液作製 エトキシカリウム、ペンタエトキシニオブを出発原料と
して、ゾルゲル液を作製した。 （６）ＫＮｂＯ3ゾルゲル液塗布 上記基板上にスピンコータを用いてＫＮｂＯ3ゾルゲル
液を塗布した。 （７）ＫＮｂＯ3乾燥 上記塗布後、１５０℃で乾燥した。 （８）ＫＮｂＯ3焼成 上記乾燥後、８００℃で焼成した。この時、ＫＮｂＯ3
層の膜厚は５００ｎｍとなった。 （９）ＸＲＤ測定 ＸＲＤ（Ｘ線回折）測定を行ったところ、ＫＮｂＯ
3（０１０）結晶ができているのが確認された（格子定
数：ａ＝５．７０，ｂ＝５．７２，ｃ＝３．９７）。Ｘ
ＲＤスペクトルを図３に示す。これら（１）〜（９）の
手順を経て作製した試料を、実施例１のサンプルとし
た。
【００３３】（実施例２：ＫＮｂＯ3（００１）／Ｓｒ
ＳｎＯ3／ＳｒＴｉＯ3（１００））ジエトキシストロン
チウム、テトラエトキシスズを出発原料として作製した
ゾルゲル液を用いてＳｒＳｎＯ3とＳｒＴｉＯ3（１０
０）単結晶基板を用いたこと以外は、実施例１と同様に
した。ＸＲＤ測定を行ったところ、ＫＮｂＯ3（００
１）結晶ができているのが確認された（格子定数：ａ＝
５．７０，ｂ＝５．７２，ｃ＝３．９７）。ＸＲＤスペ
クトルを図５に示す。これらの手順を経て作製した試料
を、実施例２のサンプルとした。
ＳｎＯ3／ＳｒＴｉＯ3（１００））ジエトキシストロン
チウム、テトラエトキシスズを出発原料として作製した
ゾルゲル液を用いてＳｒＳｎＯ3とＳｒＴｉＯ3（１０
０）単結晶基板を用いたこと以外は、実施例１と同様に
した。ＸＲＤ測定を行ったところ、ＫＮｂＯ3（００
１）結晶ができているのが確認された（格子定数：ａ＝
５．７０，ｂ＝５．７２，ｃ＝３．９７）。ＸＲＤスペ
クトルを図５に示す。これらの手順を経て作製した試料
を、実施例２のサンプルとした。
【００３４】（実施例３：ＫＮｂＯ3（０１０）／Ｓｒ
ＺｒＯ3／ＳｒＴｉＯ3（１１０））ジエトキシストロン
チウム、テトライソプロポキシジルコニウムを出発原料
として作製したゾルゲル液を用いてＳｒＺｒＯ3を形成
したこと以外は、実施例１と同様にした。ＸＲＤ測定を
行ったところ、ＫＮｂＯ3（０１０）結晶ができている
のが確認された。これらの手順を経て作製した試料を、
実施例３のサンプルとした。
ＺｒＯ3／ＳｒＴｉＯ3（１１０））ジエトキシストロン
チウム、テトライソプロポキシジルコニウムを出発原料
として作製したゾルゲル液を用いてＳｒＺｒＯ3を形成
したこと以外は、実施例１と同様にした。ＸＲＤ測定を
行ったところ、ＫＮｂＯ3（０１０）結晶ができている
のが確認された。これらの手順を経て作製した試料を、
実施例３のサンプルとした。
【００３５】（実施例４：ＫＮｂＯ3（０１０）／Ｓｒ
ＭｏＯ3／ＳｒＴｉＯ3（１１０））ジエトキシストロン
チウム、モリブデンジアセチルアセトネートを出発原料
として作製したゾルゲル液を用いてＳｒＭｏＯ3を形成
したことと、ＫＮｂＯ3膜形成時にカリウムジピバロイ
ルメタン、ペンタエトキシニオブ、酸素を用い、ＭＯ−
ＣＶＤ法によりＫＮｂＯ3膜を形成したこと以外は、実
施例１と同様にした。なお、ＭＯ−ＣＶＤ時の基板温度
は８００℃とし、膜厚は５００ｎｍとした。ＸＲＤ測定
を行ったところ、ＫＮｂＯ3（０１０）結晶ができてい
るのが確認された。これらの手順を経て作製した試料
を、実施例４のサンプルとした。
ＭｏＯ3／ＳｒＴｉＯ3（１１０））ジエトキシストロン
チウム、モリブデンジアセチルアセトネートを出発原料
として作製したゾルゲル液を用いてＳｒＭｏＯ3を形成
したことと、ＫＮｂＯ3膜形成時にカリウムジピバロイ
ルメタン、ペンタエトキシニオブ、酸素を用い、ＭＯ−
ＣＶＤ法によりＫＮｂＯ3膜を形成したこと以外は、実
施例１と同様にした。なお、ＭＯ−ＣＶＤ時の基板温度
は８００℃とし、膜厚は５００ｎｍとした。ＸＲＤ測定
を行ったところ、ＫＮｂＯ3（０１０）結晶ができてい
るのが確認された。これらの手順を経て作製した試料
を、実施例４のサンプルとした。
【００３６】（実施例５：ＫＮｂＯ3（０１０）／Ｓｒ
ＨｆＯ3／ＳｒＴｉＯ3（１１０））ジエトキシストロン
チウム、テトライソプロポキシハフニウムを出発原料と
して作製したゾルゲル液を用いてＳｒＨｆＯ3を形成し
たことと、ＫＮｂＯ3膜形成時にＫＮｂＯ3 ターゲット
を用い、スパッタ法によりＫＮｂＯ3膜を形成したこと
以外は、実施例１と同様にした。なお、スパッタ時の基
板温度は８００℃とし、膜厚は５００ｎｍとした。ＸＲ
Ｄ測定を行ったところ、ＫＮｂＯ3（０１０）結晶がで
きているのが確認された。これらの手順を経て作製した
試料を、実施例５のサンプルとした。
ＨｆＯ3／ＳｒＴｉＯ3（１１０））ジエトキシストロン
チウム、テトライソプロポキシハフニウムを出発原料と
して作製したゾルゲル液を用いてＳｒＨｆＯ3を形成し
たことと、ＫＮｂＯ3膜形成時にＫＮｂＯ3 ターゲット
を用い、スパッタ法によりＫＮｂＯ3膜を形成したこと
以外は、実施例１と同様にした。なお、スパッタ時の基
板温度は８００℃とし、膜厚は５００ｎｍとした。ＸＲ
Ｄ測定を行ったところ、ＫＮｂＯ3（０１０）結晶がで
きているのが確認された。これらの手順を経て作製した
試料を、実施例５のサンプルとした。
【００３７】（実施例６：ＫＮｂＯ3（０１０）／Ｓｒ
ＴｉＯ3／ＳｒＴｉＯ3（１１０））ジエトキシストロン
チウム、テトライソプロポキシチタンを出発原料として
作製したゾルゲル液を用いてＳｒＴｉＯ3を形成したこ
と以外は、実施例１と同様にした。ＸＲＤ測定を行った
ところ、ＫＮｂＯ3（０１０）結晶ができているのが確
認された。これらの手順を経て作製した試料を、実施例
６のサンプルとした。
ＴｉＯ3／ＳｒＴｉＯ3（１１０））ジエトキシストロン
チウム、テトライソプロポキシチタンを出発原料として
作製したゾルゲル液を用いてＳｒＴｉＯ3を形成したこ
と以外は、実施例１と同様にした。ＸＲＤ測定を行った
ところ、ＫＮｂＯ3（０１０）結晶ができているのが確
認された。これらの手順を経て作製した試料を、実施例
６のサンプルとした。
【００３８】（実施例７：ＫＮｂＯ3（００１）／Ｓｒ
ＳｎＯ3／ＭｇＯ（１００））ＭｇＯ（１００）単結晶
基板を用いたこと以外は、実施例２と同様にした。ＸＲ
Ｄ測定を行ったところ、ＫＮｂＯ3（００１）結晶がで
きているのが確認された。これらの手順を経て作製した
試料を、実施例７のサンプルとした。
ＳｎＯ3／ＭｇＯ（１００））ＭｇＯ（１００）単結晶
基板を用いたこと以外は、実施例２と同様にした。ＸＲ
Ｄ測定を行ったところ、ＫＮｂＯ3（００１）結晶がで
きているのが確認された。これらの手順を経て作製した
試料を、実施例７のサンプルとした。
【００３９】（実施例８：ＫＮｂＯ3（００１）／Ｓｒ
ＳｎＯ3／Ｐｔ（１００））Ｐｔ（１００）単結晶基板
を用いたこと以外は、実施例２と同様にした。ＸＲＤ測
定を行ったところ、ＫＮｂＯ3（００１）結晶ができて
いるのが確認された。 これらの手順を経て作製した試
料を、実施例８のサンプルとした。
ＳｎＯ3／Ｐｔ（１００））Ｐｔ（１００）単結晶基板
を用いたこと以外は、実施例２と同様にした。ＸＲＤ測
定を行ったところ、ＫＮｂＯ3（００１）結晶ができて
いるのが確認された。 これらの手順を経て作製した試
料を、実施例８のサンプルとした。
【００４０】（実施例９：ＫＮｂＯ3（０１０）／Ｓｒ
ＳｎＯ3／Ａｌ2Ｏ3（１−１０２））Ａｌ2Ｏ3（１−１
０２）単結晶基板を用いたことと、ＫＮｂＯ3膜形成時
にＫＮｂＯ3 ターゲットを用い、スパッタ法によりＫＮ
ｂＯ3膜を形成したこと以外は、実施例１と同様にし
た。なお、スパッタ時の基板温度は８００℃とし、膜厚
は５００ｎｍとした。ＸＲＤ測定を行ったところ、ＫＮ
ｂＯ3（０１０）結晶ができているのが確認された。こ
れらの手順を経て作製した試料を、実施例９のサンプル
とした。
ＳｎＯ3／Ａｌ2Ｏ3（１−１０２））Ａｌ2Ｏ3（１−１
０２）単結晶基板を用いたことと、ＫＮｂＯ3膜形成時
にＫＮｂＯ3 ターゲットを用い、スパッタ法によりＫＮ
ｂＯ3膜を形成したこと以外は、実施例１と同様にし
た。なお、スパッタ時の基板温度は８００℃とし、膜厚
は５００ｎｍとした。ＸＲＤ測定を行ったところ、ＫＮ
ｂＯ3（０１０）結晶ができているのが確認された。こ
れらの手順を経て作製した試料を、実施例９のサンプル
とした。
【００４１】（実施例１０：ＫＮｂＯ3（００１）／Ｓ
ｒＳｎＯ3／ＧａＡｓ（１００））ＧａＡｓ（１００）
単結晶基板を用いたことと、ＫＮｂＯ3膜形成時にカリ
ウムジピバロイルメタン、ペンタエトキシニオブ、酸素
を用い、ＭＯ−ＣＶＤ法によりＫＮｂＯ3膜を形成した
こと以外は、実施例２と同様にした。なお、ＭＯ−ＣＶ
Ｄ時の基板温度は８００℃とし、膜厚は５００ｎｍとし
た。ＸＲＤ測定を行ったところ、ＫＮｂＯ3（００１）
結晶ができているのが確認された。これらの手順を経て
作製した試料を、実施例１０のサンプルとした。
ｒＳｎＯ3／ＧａＡｓ（１００））ＧａＡｓ（１００）
単結晶基板を用いたことと、ＫＮｂＯ3膜形成時にカリ
ウムジピバロイルメタン、ペンタエトキシニオブ、酸素
を用い、ＭＯ−ＣＶＤ法によりＫＮｂＯ3膜を形成した
こと以外は、実施例２と同様にした。なお、ＭＯ−ＣＶ
Ｄ時の基板温度は８００℃とし、膜厚は５００ｎｍとし
た。ＸＲＤ測定を行ったところ、ＫＮｂＯ3（００１）
結晶ができているのが確認された。これらの手順を経て
作製した試料を、実施例１０のサンプルとした。
【００４２】（実施例１１：ＫＮｂＯ3（０１０）／Ｓ
ｒＳｎＯ3／Ｓｉ（１１０））Ｓｉ（１１０）単結晶基
板を用いたことと、ＫＮｂＯ3膜形成時にカリウムジピ
バロイルメタン、ペンタエトキシニオブ、酸素を用い、
ＭＯ−ＣＶＤ法によりＫＮｂＯ3膜を形成したこと以外
は、実施例２と同様にした。なお、ＭＯ−ＣＶＤ時の基
板温度は８００℃とし、膜厚は５００ｎｍとした。ＸＲ
Ｄ測定を行ったところ、ＫＮｂＯ3（０１０）結晶がで
きているのが確認された。これらの手順を経て作製した
試料を、実施例１１のサンプルとした。
ｒＳｎＯ3／Ｓｉ（１１０））Ｓｉ（１１０）単結晶基
板を用いたことと、ＫＮｂＯ3膜形成時にカリウムジピ
バロイルメタン、ペンタエトキシニオブ、酸素を用い、
ＭＯ−ＣＶＤ法によりＫＮｂＯ3膜を形成したこと以外
は、実施例２と同様にした。なお、ＭＯ−ＣＶＤ時の基
板温度は８００℃とし、膜厚は５００ｎｍとした。ＸＲ
Ｄ測定を行ったところ、ＫＮｂＯ3（０１０）結晶がで
きているのが確認された。これらの手順を経て作製した
試料を、実施例１１のサンプルとした。
【００４３】一方、比較例１〜６のサンプルの作製方法
は、以下の通りである。 （比較例１：ＫＮｂＯ3（０１０）／ＳｒＴｉＯ3（１１
０）） （１）ＫＮｂＯ3ゾルゲル液作製 エトキシカリウム、ペンタエトキシニオブを出発原料と
して、ゾルゲル液を作製した。 （２）ＫＮｂＯ3ゾルゲル液塗布 ＳｒＴｉＯ3（１１０）単結晶基板を用意し、この基板
上にスピンコータを用いてＫＮｂＯ3ゾルゲル液を塗布
した。 （３）ＫＮｂＯ3乾燥 上記塗布後、１５０℃で乾燥した。 （４）ＫＮｂＯ3焼成 上記乾燥後、８００℃で焼成した。この時、ＫＮｂＯ3
層の膜厚は５００ｎｍとなった。 （５）ＸＲＤ測定 ＸＲＤ測定を行ったところ、ＫＮｂＯ3（０１０）結晶
ができているのが確認された（格子定数：ａ＝５．７
０，ｂ＝５．７２，ｃ＝３．９７）。ＸＲＤスペクトル
を図４に示す。これら（１）〜（５）の手順を経て作製
した試料を、比較例１のサンプルとした。
は、以下の通りである。 （比較例１：ＫＮｂＯ3（０１０）／ＳｒＴｉＯ3（１１
０）） （１）ＫＮｂＯ3ゾルゲル液作製 エトキシカリウム、ペンタエトキシニオブを出発原料と
して、ゾルゲル液を作製した。 （２）ＫＮｂＯ3ゾルゲル液塗布 ＳｒＴｉＯ3（１１０）単結晶基板を用意し、この基板
上にスピンコータを用いてＫＮｂＯ3ゾルゲル液を塗布
した。 （３）ＫＮｂＯ3乾燥 上記塗布後、１５０℃で乾燥した。 （４）ＫＮｂＯ3焼成 上記乾燥後、８００℃で焼成した。この時、ＫＮｂＯ3
層の膜厚は５００ｎｍとなった。 （５）ＸＲＤ測定 ＸＲＤ測定を行ったところ、ＫＮｂＯ3（０１０）結晶
ができているのが確認された（格子定数：ａ＝５．７
０，ｂ＝５．７２，ｃ＝３．９７）。ＸＲＤスペクトル
を図４に示す。これら（１）〜（５）の手順を経て作製
した試料を、比較例１のサンプルとした。
【００４４】（比較例２：ＫＮｂＯ3（００１）／Ｓｒ
ＴｉＯ3（１００））ＳｒＴｉＯ3（１００）単結晶基板
を用いたこと以外は、比較例１と同様にした。ＸＲＤ測
定を行ったところ、ＫＮｂＯ3（００１）結晶ができて
いるのが確認された（格子定数：ａ＝５．７０，ｂ＝
５．７２，ｃ＝３．９７）。ＸＲＤスペクトルを図６に
示す。これらの手順を経て作製した試料を、比較例２の
サンプルとした。
ＴｉＯ3（１００））ＳｒＴｉＯ3（１００）単結晶基板
を用いたこと以外は、比較例１と同様にした。ＸＲＤ測
定を行ったところ、ＫＮｂＯ3（００１）結晶ができて
いるのが確認された（格子定数：ａ＝５．７０，ｂ＝
５．７２，ｃ＝３．９７）。ＸＲＤスペクトルを図６に
示す。これらの手順を経て作製した試料を、比較例２の
サンプルとした。
【００４５】（比較例３：ＫＮｂＯ3（０１０）／Ｃａ
ＺｒＯ3／ＳｒＴｉＯ3（１１０））ジイソプロポキシカ
ルシウム、テトライソプロポキシジルコニウムを出発原
料として作製したゾルゲル液を用い、ＳｒＴｉＯ3（１
１０）基板上にＣａＺｒＯ3を形成したこと以外は、比
較例１と同様にした。ＸＲＤ測定を行ったところ、ＫＮ
ｂＯ3（０１０）結晶ができているのが確認された。こ
れらの手順を経て作製した試料を、比較例３のサンプル
とした。
ＺｒＯ3／ＳｒＴｉＯ3（１１０））ジイソプロポキシカ
ルシウム、テトライソプロポキシジルコニウムを出発原
料として作製したゾルゲル液を用い、ＳｒＴｉＯ3（１
１０）基板上にＣａＺｒＯ3を形成したこと以外は、比
較例１と同様にした。ＸＲＤ測定を行ったところ、ＫＮ
ｂＯ3（０１０）結晶ができているのが確認された。こ
れらの手順を経て作製した試料を、比較例３のサンプル
とした。
【００４６】（比較例４：ＫＮｂＯ3（０１０）／Ｂａ
ＴｉＯ3／ＳｒＴｉＯ3（１１０））ジエトキシバリウ
ム、テトライソプロポキシチタンを出発原料として作製
したゾルゲル液を用い、ＳｒＴｉＯ3（１１０）基板上
にＢａＴｉＯ3を形成したこと以外は、比較例１と同様
にした。ＸＲＤ測定を行ったところ、ＫＮｂＯ3（０１
０）結晶ができているのが確認された。これらの手順を
経て作製した試料を、比較例４のサンプルとした。
ＴｉＯ3／ＳｒＴｉＯ3（１１０））ジエトキシバリウ
ム、テトライソプロポキシチタンを出発原料として作製
したゾルゲル液を用い、ＳｒＴｉＯ3（１１０）基板上
にＢａＴｉＯ3を形成したこと以外は、比較例１と同様
にした。ＸＲＤ測定を行ったところ、ＫＮｂＯ3（０１
０）結晶ができているのが確認された。これらの手順を
経て作製した試料を、比較例４のサンプルとした。
【００４７】（比較例５：ＫＮｂＯ3（０１０）／Ｐｂ
ＴｉＯ3／ＳｒＴｉＯ3（１１０））酢酸鉛、テトライソ
プロポキシチタンを出発原料として作製したゾルゲル液
を用い、ＳｒＴｉＯ3（１１０）基板上にＰｂＴｉＯ3を
形成したこと以外は、比較例１と同様にした。ＸＲＤ測
定を行ったところ、ＫＮｂＯ3（０１０）結晶ができて
いるのが確認された。これらの手順を経て作製した試料
を、比較例５のサンプルとした。
ＴｉＯ3／ＳｒＴｉＯ3（１１０））酢酸鉛、テトライソ
プロポキシチタンを出発原料として作製したゾルゲル液
を用い、ＳｒＴｉＯ3（１１０）基板上にＰｂＴｉＯ3を
形成したこと以外は、比較例１と同様にした。ＸＲＤ測
定を行ったところ、ＫＮｂＯ3（０１０）結晶ができて
いるのが確認された。これらの手順を経て作製した試料
を、比較例５のサンプルとした。
【００４８】（比較例６：ＫＮｂＯ3（０１０）／Ｓｒ
ＳｎＯ3／石英ガラス）石英ガラス基板を用いたこと以
外は、実施例１と同様にした。ＸＲＤ測定を行ったとこ
ろ、ＫＮｂＯ3単結晶ができていないことが確認され
た。これらの手順を経て作製した試料を、比較例６のサ
ンプルとした。
ＳｎＯ3／石英ガラス）石英ガラス基板を用いたこと以
外は、実施例１と同様にした。ＸＲＤ測定を行ったとこ
ろ、ＫＮｂＯ3単結晶ができていないことが確認され
た。これらの手順を経て作製した試料を、比較例６のサ
ンプルとした。
【００４９】以上、実施例１〜１１のサンプル、比較例
１〜６のサンプルをそれぞれ作製した。そして、各サン
プルについて、ＫＮｂＯ3 結晶の上面にすだれ状の入力
側電極、出力側電極を形成し、電気機械結合係数Ｋ2 を
測定した。電気機械結合係数Ｋ2 の測定は、入力側と出
力側の電極間の伝搬路上をＡｌで被覆した試料を別に用
意し、Ａｌ被覆のない本試料とＡｌ被覆した別試料に対
して双方の入力側電極に同位相の連続波を入力した時の
出力側電極で得られる２つの出力信号の位相差Δφを測
定し、次式により求めた。 Ｋ2 ＝２・（ｖopen−ｖshort）／ｖopen ＝（２・ｖshort・Δφ）／（ω・ｄ） ……（２） ここで、ｖopenはＡｌが被覆されていない試料での伝搬
速度、ｖshortはＡｌが被覆された試料での伝搬速度、
ωは入力信号の角速度、ｄはＡｌで被覆された部分の長
さ、である。測定は２５℃で行った。なお、上記の伝搬
速度ｖは、入力側と出力側の電極間距離Ｌの異なる２つ
の試料（Ｌが５０λと１００λ）の入力側電極に高周波
パルスをそれぞれ入力し、その出力側電極への到着時間
差Δｔを測定し、伝搬路長の差ΔＬ（＝５０λ）から次
式により求めた。測定は２５℃で行った。 ｖ＝ΔＬ／Δｔ ……（３）
１〜６のサンプルをそれぞれ作製した。そして、各サン
プルについて、ＫＮｂＯ3 結晶の上面にすだれ状の入力
側電極、出力側電極を形成し、電気機械結合係数Ｋ2 を
測定した。電気機械結合係数Ｋ2 の測定は、入力側と出
力側の電極間の伝搬路上をＡｌで被覆した試料を別に用
意し、Ａｌ被覆のない本試料とＡｌ被覆した別試料に対
して双方の入力側電極に同位相の連続波を入力した時の
出力側電極で得られる２つの出力信号の位相差Δφを測
定し、次式により求めた。 Ｋ2 ＝２・（ｖopen−ｖshort）／ｖopen ＝（２・ｖshort・Δφ）／（ω・ｄ） ……（２） ここで、ｖopenはＡｌが被覆されていない試料での伝搬
速度、ｖshortはＡｌが被覆された試料での伝搬速度、
ωは入力信号の角速度、ｄはＡｌで被覆された部分の長
さ、である。測定は２５℃で行った。なお、上記の伝搬
速度ｖは、入力側と出力側の電極間距離Ｌの異なる２つ
の試料（Ｌが５０λと１００λ）の入力側電極に高周波
パルスをそれぞれ入力し、その出力側電極への到着時間
差Δｔを測定し、伝搬路長の差ΔＬ（＝５０λ）から次
式により求めた。測定は２５℃で行った。 ｖ＝ΔＬ／Δｔ ……（３）
【００５０】さらに、各サンプルを用いて、帯域幅２０
ＭＨｚとなるようにフィルターを設計し、フィルター特
性の一つである挿入損失ＩＬを測定した。挿入損失ＩＬ
の測定は、５０Ω系ベクトル・ネットワーク・アナライ
ザ（ＨＰ８７５２Ｃ）により、整合回路を用いずに測定
した。なお、挿入損失ＩＬは次式により定義される。 ＩＬ＝−２０ｌｏｇ10｜Ｓ21｜ ［ｄＢ］ ……（４） （Ｓij：Ｓパラメータ）校正方法は、ＳＯＬＴ法によ
る。実施例１と比較例１のサンプルについて、周波数に
対する挿入損失特性を測定した結果の一例を図７に示
す。
ＭＨｚとなるようにフィルターを設計し、フィルター特
性の一つである挿入損失ＩＬを測定した。挿入損失ＩＬ
の測定は、５０Ω系ベクトル・ネットワーク・アナライ
ザ（ＨＰ８７５２Ｃ）により、整合回路を用いずに測定
した。なお、挿入損失ＩＬは次式により定義される。 ＩＬ＝−２０ｌｏｇ10｜Ｓ21｜ ［ｄＢ］ ……（４） （Ｓij：Ｓパラメータ）校正方法は、ＳＯＬＴ法によ
る。実施例１と比較例１のサンプルについて、周波数に
対する挿入損失特性を測定した結果の一例を図７に示
す。
【００５１】各サンプルの仕様と特性評価結果を表１に
示す。
示す。
【表１】
【００５２】表１の結果から明らかなように、比較例の
中で、比較例２のサンプルは大きな電気機械結合係数Ｋ
2 が得られることが判明した（００１）結晶面を用いて
いるため、１０％と比較的大きな電気機械結合係数Ｋ2
が得られた。しかしながら、他の比較例１、比較例３〜
５のサンプルでは１〜４％と小さな電気機械結合係数Ｋ
2 しか得られなかった。その結果、フィルタとしての特
性である挿入損失ＩＬが２８〜３０ｄＢと大きくなり、
効率の低いフィルタとなってしまった。また、比較例６
のサンプルでは、ペロブスカイト系化合物結晶との格子
整合性を持たない石英ガラス面上にＳｒＳｎＯ3 、ＫＮ
ｂＯ3 を形成したため、特定の結晶面が得られず、電気
機械結合係数Ｋ2 が測定不能であった。これに対して、
本発明特有の材料からなるバッファ層を用いた実施例１
〜１１のサンプルでは、電気機械結合係数Ｋ2 の値が５
〜１５％であり、比較例に比べて充分大きな値が得られ
ることがわかった。その結果、フィルタ特性である挿入
損失ＩＬの値も８〜２０ｄＢ程度に抑えることができ、
比較例のフィルタに比べて挿入損失ＩＬを低減できるこ
とがわかった。
中で、比較例２のサンプルは大きな電気機械結合係数Ｋ
2 が得られることが判明した（００１）結晶面を用いて
いるため、１０％と比較的大きな電気機械結合係数Ｋ2
が得られた。しかしながら、他の比較例１、比較例３〜
５のサンプルでは１〜４％と小さな電気機械結合係数Ｋ
2 しか得られなかった。その結果、フィルタとしての特
性である挿入損失ＩＬが２８〜３０ｄＢと大きくなり、
効率の低いフィルタとなってしまった。また、比較例６
のサンプルでは、ペロブスカイト系化合物結晶との格子
整合性を持たない石英ガラス面上にＳｒＳｎＯ3 、ＫＮ
ｂＯ3 を形成したため、特定の結晶面が得られず、電気
機械結合係数Ｋ2 が測定不能であった。これに対して、
本発明特有の材料からなるバッファ層を用いた実施例１
〜１１のサンプルでは、電気機械結合係数Ｋ2 の値が５
〜１５％であり、比較例に比べて充分大きな値が得られ
ることがわかった。その結果、フィルタ特性である挿入
損失ＩＬの値も８〜２０ｄＢ程度に抑えることができ、
比較例のフィルタに比べて挿入損失ＩＬを低減できるこ
とがわかった。
【００５３】比較例２のサンプルは比較例の中では良好
な結果が得られたが、同じ結晶面を持つ実施例２と比べ
た場合には、やはり比較例２よりも実施例２の方が電気
機械結合係数Ｋ2 の値が大きくなっている。このよう
に、同じ結晶面を持つサンプルでも本発明特有のバッフ
ァ層を用いると特性の向上が見られる点は、ＸＲＤスペ
クトルの結果からも実証される。例えば図５と図６を比
較してみると、比較例２（図６）よりも実施例２（図
５）の方がＫＮｂＯ3（００１）のピークが大きく、Ｋ
ＮｂＯ3（００１）結晶が結晶性に富んでいることがわ
かる。また同様に、図３と図４を比較してみると、比較
例１（図４）よりも実施例１（図３）の方がＫＮｂＯ3
（０２０）のピークが大きく、ＫＮｂＯ3（０１０）結
晶が結晶性に富んでいることがわかる。このように、本
発明では、一般式ＳｒＺＯ3 で表されるバッファ層を介
して結晶性の良いＫＮｂＯ3 薄膜が得られることが電気
機械結合係数Ｋ2 の増大に寄与していると考えられる。
な結果が得られたが、同じ結晶面を持つ実施例２と比べ
た場合には、やはり比較例２よりも実施例２の方が電気
機械結合係数Ｋ2 の値が大きくなっている。このよう
に、同じ結晶面を持つサンプルでも本発明特有のバッフ
ァ層を用いると特性の向上が見られる点は、ＸＲＤスペ
クトルの結果からも実証される。例えば図５と図６を比
較してみると、比較例２（図６）よりも実施例２（図
５）の方がＫＮｂＯ3（００１）のピークが大きく、Ｋ
ＮｂＯ3（００１）結晶が結晶性に富んでいることがわ
かる。また同様に、図３と図４を比較してみると、比較
例１（図４）よりも実施例１（図３）の方がＫＮｂＯ3
（０２０）のピークが大きく、ＫＮｂＯ3（０１０）結
晶が結晶性に富んでいることがわかる。このように、本
発明では、一般式ＳｒＺＯ3 で表されるバッファ層を介
して結晶性の良いＫＮｂＯ3 薄膜が得られることが電気
機械結合係数Ｋ2 の増大に寄与していると考えられる。
【００５４】［実施例２］［実施例２］は、上記第２の
実施の形態の構造を持つ弾性表面波フィルタを用いて本
発明特有の温度安定化層を用いた場合の効果を調べたも
のである。
実施の形態の構造を持つ弾性表面波フィルタを用いて本
発明特有の温度安定化層を用いた場合の効果を調べたも
のである。
【００５５】サンプルは、上記［実施例１］で用いた実
施例１のサンプルそのものを比較例７とし、実施例１の
サンプルの上に、ＳｉＯ2ターゲットを用いたスパッタ
法により温度安定化層としてアモルファスＳｉＯ2膜を
形成したものを実施例１２のサンプルとした。ＳｉＯ2
膜の膜厚は１０００ｎｍとした。
施例１のサンプルそのものを比較例７とし、実施例１の
サンプルの上に、ＳｉＯ2ターゲットを用いたスパッタ
法により温度安定化層としてアモルファスＳｉＯ2膜を
形成したものを実施例１２のサンプルとした。ＳｉＯ2
膜の膜厚は１０００ｎｍとした。
【００５６】各サンプルの評価項目として、電気機械結
合係数Ｋ2 と挿入損失ＩＬに加え、周波数温度係数ＴＣ
Ｆを測定した。周波数温度係数ＴＣＦは、温度ＴをΔＴ
だけ変化させた時の遅延線型オシレータの発振周波数ｆ
の変化Δｆを測定し、次式により求めた。 ＴＣＦ＝（１／ｆ）・（Δｆ／ΔＴ） ……（５） すなわち、ＴＣＦの値が小さい程、温度特性が安定して
いることを示す。なお、測定は１０℃から６５℃の範囲
で行った。
合係数Ｋ2 と挿入損失ＩＬに加え、周波数温度係数ＴＣ
Ｆを測定した。周波数温度係数ＴＣＦは、温度ＴをΔＴ
だけ変化させた時の遅延線型オシレータの発振周波数ｆ
の変化Δｆを測定し、次式により求めた。 ＴＣＦ＝（１／ｆ）・（Δｆ／ΔＴ） ……（５） すなわち、ＴＣＦの値が小さい程、温度特性が安定して
いることを示す。なお、測定は１０℃から６５℃の範囲
で行った。
【００５７】各サンプルの仕様と評価結果を表２に示
す。
す。
【表２】
【００５８】この結果から明らかなように、実施例１２
と比較例７では、電気機械結合係数Ｋ2 、挿入損失ＩＬ
の値は変わらないが、温度安定化層を持つ実施例１２
は、温度安定化層を持たない比較例７と比べて、周波数
温度係数ＴＣＦを大きく低減できることがわかった。し
たがって、実施例１２のサンプルは、比較例７のサンプ
ルに比べて温度特性を安定化できることがわかった。
と比較例７では、電気機械結合係数Ｋ2 、挿入損失ＩＬ
の値は変わらないが、温度安定化層を持つ実施例１２
は、温度安定化層を持たない比較例７と比べて、周波数
温度係数ＴＣＦを大きく低減できることがわかった。し
たがって、実施例１２のサンプルは、比較例７のサンプ
ルに比べて温度特性を安定化できることがわかった。
【００５９】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明の
弾性表面波素子によれば、バッファ層にＫＮｂＯ3 単結
晶に対する格子整合性が良好な一般式ＳｒＺＯ3 で表さ
れるペロブスカイト系化合物結晶材料を用いたことによ
り結晶性の良いＫＮｂＯ3 単結晶が得られ、その結果、
弾性表面波素子が大きな電気機械結合係数Ｋ2 を持つこ
とになり、広帯域化、高効率化を図ることができる。ま
た、素子を製造する際には、ゾル−ゲル法、レーザーア
ブレーション法、スパッタリング法、ＣＶＤ法等の薄膜
形成技術を用いてＫＮｂＯ3 圧電体層を容易に形成で
き、従来に比べて製造コストを低減することができる。
さらに、ＫＮｂＯ3 圧電体層上に温度安定化層を設ける
ことにより、温度特性の安定化を図ることができる。
弾性表面波素子によれば、バッファ層にＫＮｂＯ3 単結
晶に対する格子整合性が良好な一般式ＳｒＺＯ3 で表さ
れるペロブスカイト系化合物結晶材料を用いたことによ
り結晶性の良いＫＮｂＯ3 単結晶が得られ、その結果、
弾性表面波素子が大きな電気機械結合係数Ｋ2 を持つこ
とになり、広帯域化、高効率化を図ることができる。ま
た、素子を製造する際には、ゾル−ゲル法、レーザーア
ブレーション法、スパッタリング法、ＣＶＤ法等の薄膜
形成技術を用いてＫＮｂＯ3 圧電体層を容易に形成で
き、従来に比べて製造コストを低減することができる。
さらに、ＫＮｂＯ3 圧電体層上に温度安定化層を設ける
ことにより、温度特性の安定化を図ることができる。
【図１】 本発明の第１の実施の形態の弾性表面波フィ
ルタを示す、（ａ）斜視図、（ｂ）（ａ）のＢ−Ｂ線に
沿う断面図、である。
ルタを示す、（ａ）斜視図、（ｂ）（ａ）のＢ−Ｂ線に
沿う断面図、である。
【図２】 本発明の第２の実施の形態の弾性表面波フィ
ルタを示す断面図である。
ルタを示す断面図である。
【図３】 本発明の実施例における実施例１のサンプル
のＸＲＤ測定を行った際のスペクトルを示す図である。
のＸＲＤ測定を行った際のスペクトルを示す図である。
【図４】 同、比較例１のサンプルのＸＲＤ測定を行っ
た際のスペクトルを示す図である。
た際のスペクトルを示す図である。
【図５】 同、実施例２のサンプルのＸＲＤ測定を行っ
た際のスペクトルを示す図である。
た際のスペクトルを示す図である。
【図６】 同、比較例２のサンプルのＸＲＤ測定を行っ
た際のスペクトルを示す図である。
た際のスペクトルを示す図である。
【図７】 上記実施例１と比較例１のサンプルについて
周波数に対する挿入損失特性を測定した結果を示す図で
ある。
周波数に対する挿入損失特性を測定した結果を示す図で
ある。
【図８】 本発明で圧電体層として用いるＫＮｂＯ3 の
結晶面を示す図である。
結晶面を示す図である。
【図９】 ＫＮｂＯ3 単結晶の回転Ｙ板における回転角
と電気機械結合係数の関係を示すグラフである。
と電気機械結合係数の関係を示すグラフである。
１１，２１ 弾性表面波フィルタ １２，２２ 下地基板 １３，２３ バッファ層 １４，２４ 圧電体層 １５ａ，１５ｂ，２５ａ，２５ｂ すだれ状電極（電極
層） ２６ 温度安定化層
層） ２６ 温度安定化層
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１２年４月１７日（２０００．４．１
７）
７）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００３】ところで、弾性表面波素子においては、弾
性体表面を伝搬する弾性表面波の音速ｖとすだれ状電極
の電極幅ｗによって使用周波数ｆが決定される。その関
係は、 ｆ＝ｖ／λ＝ｖ／４ｗ （λ：弾性表面波の波長） …… （１） すなわち、電極幅ｗが小さく、音速ｖが大きい程、高周
波帯域で使用できることになる。ところが、今後の通信
の分野等で要求されるＧＨｚオーダーの高い周波数を得
ようとすれば、電極幅に関しては微細加工技術の限界が
あることから、音速の大きい弾性体材料を選択する必要
がある。音速の大きい弾性体材料の一例としてダイヤモ
ンドがあり、特開昭６４−６２９１１号公報には、ダイ
ヤモンド層上に圧電体層、電極層を順次積層した構造を
持つ弾性表面波素子が開示されている。
性体表面を伝搬する弾性表面波の音速ｖとすだれ状電極
の電極幅ｗによって使用周波数ｆが決定される。その関
係は、 ｆ＝ｖ／λ＝ｖ／４ｗ （λ：弾性表面波の波長） …… （１） すなわち、電極幅ｗが小さく、音速ｖが大きい程、高周
波帯域で使用できることになる。ところが、今後の通信
の分野等で要求されるＧＨｚオーダーの高い周波数を得
ようとすれば、電極幅に関しては微細加工技術の限界が
あることから、音速の大きい弾性体材料を選択する必要
がある。音速の大きい弾性体材料の一例としてダイヤモ
ンドがあり、特開昭６４−６２９１１号公報には、ダイ
ヤモンド層上に圧電体層、電極層を順次積層した構造を
持つ弾性表面波素子が開示されている。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２３】そして、この弾性表面波フィルタ１１にお
いては、入力側電極１５ａに信号を入力すると、圧電体
層１４の持つ圧電効果によって隣り合う電極指間に互い
に逆位相の歪みが生じ、基板表面に弾性表面波が励起さ
れる。励起された弾性表面波は基板表面を伝搬し、出力
側電極１５ｂで高周波信号に変換され、取り出される。
いては、入力側電極１５ａに信号を入力すると、圧電体
層１４の持つ圧電効果によって隣り合う電極指間に互い
に逆位相の歪みが生じ、基板表面に弾性表面波が励起さ
れる。励起された弾性表面波は基板表面を伝搬し、出力
側電極１５ｂで高周波信号に変換され、取り出される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００５３】比較例２のサンプルは比較例の中では良好
な結果が得られたが、同じ結晶面を持つ実施例２と比べ
た場合には、やはり比較例２よりも実施例２の方が電気
機械結合係数Ｋ2 の値が大きくなっている。このよう
に、同じ結晶面を持つサンプルでも本発明特有のバッフ
ァ層を用いると特性の向上が見られる点は、ＸＲＤスペ
クトルの結果からも実証される。例えば図５と図６を比
較してみると、比較例２（図６）よりも実施例２（図
５）の方がＫＮｂＯ3（００１）のピークが大きく、Ｋ
ＮｂＯ3（００１）結晶が結晶性に富んでいることがわ
かる。また同様に、図３と図４を比較してみると、比較
例１（図４）よりも実施例１（図３）の方がＫＮｂＯ3
（０２０）のピークが大きく、ＫＮｂＯ3（０２０）結
晶が結晶性に富んでいることがわかる。このように、本
発明では、一般式ＳｒＺＯ3 で表されるバッファ層を介
して結晶性の良いＫＮｂＯ3 薄膜が得られることが電気
機械結合係数Ｋ2 の増大に寄与していると考えられる。
な結果が得られたが、同じ結晶面を持つ実施例２と比べ
た場合には、やはり比較例２よりも実施例２の方が電気
機械結合係数Ｋ2 の値が大きくなっている。このよう
に、同じ結晶面を持つサンプルでも本発明特有のバッフ
ァ層を用いると特性の向上が見られる点は、ＸＲＤスペ
クトルの結果からも実証される。例えば図５と図６を比
較してみると、比較例２（図６）よりも実施例２（図
５）の方がＫＮｂＯ3（００１）のピークが大きく、Ｋ
ＮｂＯ3（００１）結晶が結晶性に富んでいることがわ
かる。また同様に、図３と図４を比較してみると、比較
例１（図４）よりも実施例１（図３）の方がＫＮｂＯ3
（０２０）のピークが大きく、ＫＮｂＯ3（０２０）結
晶が結晶性に富んでいることがわかる。このように、本
発明では、一般式ＳｒＺＯ3 で表されるバッファ層を介
して結晶性の良いＫＮｂＯ3 薄膜が得られることが電気
機械結合係数Ｋ2 の増大に寄与していると考えられる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金子 明 静岡県浜松市中沢町10番１号 ヤマハ株式 会社内 (72)発明者 鈴木 幸俊 静岡県浜松市中沢町10番１号 ヤマハ株式 会社内 (72)発明者 岡田 升宏 静岡県浜松市中沢町10番１号 ヤマハ株式 会社内 Ｆターム(参考） 5J097 AA06 AA19 AA33 BB11 EE08 FF01 FF02 HA03 HA07 KK01 KK04 KK06 KK09
Claims (6)
- 【請求項１】 一般式ＳｒＺＯ3 （ただし、Ｚ：原子価
４の元素）で表されるペロブスカイト系化合物結晶が成
長するようなバルク材料からなる下地基板と、該下地基
板上に積層された前記ペロブスカイト系化合物結晶から
なるバッファ層と、該バッファ層上に積層されたＫＮｂ
Ｏ3 単結晶からなる圧電体層と、該圧電体層の上面また
は下面に設けられた電極層とを有することを特徴とする
弾性表面波素子。 - 【請求項２】 請求項１に記載の弾性表面波素子におい
て、 前記圧電体層をなすＫＮｂＯ3 単結晶が、Ｘ軸を含む全
ての結晶面からなることを特徴とする弾性表面波素子。 - 【請求項３】 請求項１または２に記載の弾性表面波素
子において、 前記バッファ層の材料が、ＳｒＴｉＯ3、ＳｒＺｒＯ3、
ＳｒＭｏＯ3、ＳｒＳｎＯ3、ＳｒＨｆＯ3 から選ばれる
少なくとも１つ以上の結晶化合物からなることを特徴と
する弾性表面波素子。 - 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれかに記載の弾
性表面波素子において、 前記下地基板のバルク材料が、ＳｒＴｉＯ3、ＭｇＯ、
Ｐｔ、Ａｌ2Ｏ3 、ＧａＡｓ、Ｓｉから選ばれる少なく
とも１つ以上の結晶化合物からなることを特徴とする弾
性表面波素子。 - 【請求項５】 請求項１ないし４のいずれかに記載の弾
性表面波素子において、 前記圧電体層と逆の温度係数を持ち、前記圧電体層と前
記電極層の熱膨張差によって圧電体層に生じる歪みを緩
和する材料からなる温度安定化層が、前記圧電体層上に
積層されたことを特徴とする弾性表面波素子。 - 【請求項６】 請求項５に記載の弾性表面波素子におい
て、前記歪みを緩和する材料がＳｉＯ2 であることを特
徴とする弾性表面波素子。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11080553A JP2000278085A (ja) | 1999-03-24 | 1999-03-24 | 弾性表面波素子 |
| US09/531,353 US6538359B1 (en) | 1999-03-24 | 2000-03-20 | Surface acoustic wave device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11080553A JP2000278085A (ja) | 1999-03-24 | 1999-03-24 | 弾性表面波素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000278085A true JP2000278085A (ja) | 2000-10-06 |
Family
ID=13721546
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11080553A Pending JP2000278085A (ja) | 1999-03-24 | 1999-03-24 | 弾性表面波素子 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6538359B1 (ja) |
| JP (1) | JP2000278085A (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| WO2003017373A2 (en) * | 2001-08-13 | 2003-02-27 | Motorola, Inc. A Corporation Of The State Of Delaware | Piezoelectric coupled component integrated devices |
| US7067955B2 (en) * | 2002-03-27 | 2006-06-27 | Seiko Epson Corporation | Method for making potassium niobate thin film, surface acoustic wave element, frequency filter, frequency oscillator, electronic circuit and electronic apparatus |
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| US6392257B1 (en) * | 2000-02-10 | 2002-05-21 | Motorola Inc. | Semiconductor structure, semiconductor device, communicating device, integrated circuit, and process for fabricating the same |
| JP4058970B2 (ja) | 2001-03-21 | 2008-03-12 | セイコーエプソン株式会社 | ニオブ酸カリウム圧電薄膜を有する表面弾性波素子、周波数フィルタ、発振器、電子回路、及び電子機器 |
| JP4103421B2 (ja) * | 2001-03-28 | 2008-06-18 | セイコーエプソン株式会社 | 電子デバイス及び電子機器 |
| US20020158245A1 (en) * | 2001-04-26 | 2002-10-31 | Motorola, Inc. | Structure and method for fabricating semiconductor structures and devices utilizing binary metal oxide layers |
| US6992321B2 (en) * | 2001-07-13 | 2006-01-31 | Motorola, Inc. | Structure and method for fabricating semiconductor structures and devices utilizing piezoelectric materials |
| US7019332B2 (en) * | 2001-07-20 | 2006-03-28 | Freescale Semiconductor, Inc. | Fabrication of a wavelength locker within a semiconductor structure |
| US6916717B2 (en) * | 2002-05-03 | 2005-07-12 | Motorola, Inc. | Method for growing a monocrystalline oxide layer and for fabricating a semiconductor device on a monocrystalline substrate |
| US20040079285A1 (en) * | 2002-10-24 | 2004-04-29 | Motorola, Inc. | Automation of oxide material growth in molecular beam epitaxy systems |
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| US7285894B1 (en) | 2004-02-13 | 2007-10-23 | University Of Maine System Board Of Trustees | Surface acoustic wave devices for high temperature applications |
| US7888842B2 (en) * | 2004-02-13 | 2011-02-15 | University Of Maine System Board Of Trustees | Ultra-thin film electrodes and protective layer for high temperature device applications |
| EP1947764B1 (en) * | 2005-09-20 | 2011-04-06 | Kyocera Corporation | Acoustic surface wave element and acoustic surface wave device |
| WO2016104659A1 (ja) * | 2014-12-24 | 2016-06-30 | シチズンホールディングス株式会社 | 弾性表面波デバイス |
| KR20180090116A (ko) * | 2017-02-02 | 2018-08-10 | 삼성전자주식회사 | 광 필터 및 이를 포함하는 광 분광기 |
| JP2021106337A (ja) * | 2019-12-26 | 2021-07-26 | 株式会社村田製作所 | 高周波モジュールおよび通信装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6462911A (en) | 1987-09-03 | 1989-03-09 | Sumitomo Electric Industries | Surface acoustic wave element |
| US5576879A (en) * | 1994-01-14 | 1996-11-19 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Composite optical modulator |
| US5576589A (en) * | 1994-10-13 | 1996-11-19 | Kobe Steel Usa, Inc. | Diamond surface acoustic wave devices |
| JPH1032464A (ja) | 1996-07-15 | 1998-02-03 | Fuji Electric Co Ltd | 弾性表面波コンボルバ |
| DE69734285T2 (de) * | 1996-07-19 | 2006-06-29 | Asahi Kasei Kabushiki Kaisha | Funktionsvorrichtung mit akustischen oberflächenwellen |
| JP3735759B2 (ja) | 1996-08-17 | 2006-01-18 | 和彦 山之内 | 弾性表面波基板 |
| JPH10200371A (ja) | 1996-10-23 | 1998-07-31 | Mitsubishi Materials Corp | 弾性表面波装置 |
| JPH10276059A (ja) | 1997-03-28 | 1998-10-13 | Mitsubishi Materials Corp | 弾性表面波装置 |
| JPH10276060A (ja) | 1997-03-28 | 1998-10-13 | Mitsubishi Materials Corp | 弾性表面波装置 |
-
1999
- 1999-03-24 JP JP11080553A patent/JP2000278085A/ja active Pending
-
2000
- 2000-03-20 US US09/531,353 patent/US6538359B1/en not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
| WO2003017373A2 (en) * | 2001-08-13 | 2003-02-27 | Motorola, Inc. A Corporation Of The State Of Delaware | Piezoelectric coupled component integrated devices |
| WO2003017373A3 (en) * | 2001-08-13 | 2003-11-20 | Motorola Inc | Piezoelectric coupled component integrated devices |
| US7067955B2 (en) * | 2002-03-27 | 2006-06-27 | Seiko Epson Corporation | Method for making potassium niobate thin film, surface acoustic wave element, frequency filter, frequency oscillator, electronic circuit and electronic apparatus |
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|---|---|
| US6538359B1 (en) | 2003-03-25 |
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