JP2011523828A - 高い温度安定性を有する高バルク音響共振器タイプの共振器 - Google Patents
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Abstract
本発明は、高バルク音響共振器タイプの共振器に関し、この共振器は、強力な電気機械的結合によって２つの電極（４，８）の間に固定されると共に第１の切断角θ１に沿って切断された圧電変換器（６）と、少なくとも５．１０12に等しい動作周波数音響品質係数を有し、第２の切断角θ２に沿って切断されると共に少なくとも１つの剪断モードに対応する音響基板（１０）とを備える。圧電変換器の剪断モードの偏波方向と、音響基板の剪断モードの偏波方向とが整列するように、圧電変換器及び音響基板が配列され、第２の切断角θ２は、剪断モード及び第２の切断角θ２に対応する一次の周波数温度係数ＣＴＦＢ１が、両側の符号を反転した場合に０であるか、又はバイアスに等しくなるような角度である。
Description
本発明は、高い温度安定性を有する高バルク音響共振器（ＨＢＡＲ）タイプの共振器と、対応する製造方法と、少なくとも１つのそのような共振器を含む発振器及びフィルターとに関する。
そのような電気音響共振器は、電気発振器の温度安定性を得るために、さらには、５０ＭＨｚ〜２０ＧＨｚの周波数範囲内の受動部品を基盤とする多くの信号処理の用途（高選択性フィルタリング、狭帯域検出、符号化等）のために用いられる。
これらの装置は、たとえば、その品質又は結合係数を最大にしようと試みながら、その個々の用途に合わせて最適化される。
強い電気機械的結合と、高い品質係数と、熱安定性との間の良好な歩み寄りを図る構造を見つけるのは、一般的には難しい。
２．５ＧＨｚまでの周波数に適用するための表面弾性波（ＳＡＷ）に基づく多くの解決策によれば、共振器の周波数の熱ドリフトを最小限に抑えられるようになるが、完全に解消することはめったにない。
バルク波に関しては、高い周波数安定性を有する圧電変換器として石英を使用することが知られているが、１００ＭＨｚ未満の周波数に限定されている。
バルク波に関しては、圧電変換器として窒化アルミニウム（ＡｌＮ）の層を使用することによって、５０ＭＨｚ〜２０ＧＨｚの範囲の共振器を開発できるようになった。このため、「１９９９年ＩＥＥＥ超音波シンポジウム」中のＭ．レイキンによる「薄膜共振器及びフィルター」と題する文献は、ウェーハ基板から圧電変換器を音響的に隔離するために、シリコンスライス又はガリウムヒ素スライスの形をとる基板上に、空気膜又は４分の１波長材料の層のいずれかを介在させて、陰極スパッタリングによって堆積される窒化アルミニウムの薄い層の形をとる圧電変換器を記載している。
その文献は、その温度周波数ドリフトを安定させるために、縦振動モードによって、シリコン（ＳｉＯ2）の層を圧電変換器に結合する可能性も記載している。
しかしながら、圧電変換器及びシリコンの層によって形成されるアセンブリの平均的な音響品質に起因して、周波数の熱ドリフトが存在するという問題はそのままであり、提案される解決策は、二次熱作用の補償に関して納得させるものではない。
２００６年ＩＥＥＥ周波数制御シンポジウム中のＳ．バランドラスらによる「ＡＴカット石英プレート上に堆積された窒化アルミニウム薄膜を用いた高上音バルク音響共振器」と題する文献は、２つの電極間に埋め込まれ、それらの電極のうちの一方によって従来の石英基板に接着される窒化アルミニウムの層を記載している。その文献は、窒化アルミニウム内の圧電効果によって結合されるモードが縦モードであり、結果として、下層の石英内の伝搬モードが同じ偏波を有することを示している。
石英内の縦波の温度安定品質が悪いことに起因して、周波数の温度安定性は低品質であり、周囲温度において、線形ドリフトが絶対値で２０ｐｐｍを超える。それゆえ、たとえば、基板実装による周波数合成の用途の場合において実体波共振器の代わりに用いるために、特に高い動作周波数音響品質（ＦＱ）係数（４００ＭＨｚよりも高い周波数において、１，３．１０13よりも高いＦＱ）から恩恵を受けるものの、周波数の熱ドリフトが存在するという問題はそのままであり、このタイプの解決策は許されない。
本発明は、強い圧電結合及び高い動作周波数音響品質係数を有する音響電気共振器の周波数熱安定性を改善することを目的とする。
この目的のために、本発明は、所定の動作周波数において動作するための高バルク音響共振器タイプの共振器に関し、この共振器は、第１の材料から成る第１の厚みを有する層によって形成された圧電変換器であって、前記第１の材料単体内の剪断波の電気音響的結合が５％よりも大きくなるように、０に等しいＩＥＥＥ Ｓｔｄ−１７４（１９４９年版）標準規格の用語（ＹＸｗ）／φによって定義される角度φに沿って向けられ、ＩＥＥＥ Ｓｔｄ−１７６（１９４９年版）標準規格の用語（ＹＸ１）／θによって定義される第１の切断角θ１に沿って切断され、前記第１の切断角θ１の関数としての一次の周波数温度係数ＣＴＦＡを有する圧電変換器と、第２の材料から成る第２の厚みを有する第２の層によって形成された音響基板であって、少なくとも５．１０12に等しい動作周波数音響品質係数を有し、０に等しいＩＥＥＥ Ｓｔｄ−１７６（１９４９年版）標準規格の用語（ＹＸｗ）／φによって定義される角度φに沿って向けられ、ＩＥＥＥ Ｓｔｄ−１７６（１９４９年版）標準規格の用語（ＹＸ１）／θによって定義される第２の切断角θ２に沿って切断され、剪断振動モードに対応する少なくとも１つの偏波方向ＰB1を有し、前記少なくとも１つの剪断モードに対応すると共に前記第２の切断角θ２に依存する一次の周波数温度係数を有する音響基板と、前記圧電変換器の第１の面及び前記音響基板の１つの面に接着する金属層によって形成された対向電極と、前記圧電変換器の前記第１の面及び前記音響基板から離れる方に面する、前記圧電変換器の第２の面上に配置された上側電極とを備え、前記第１の切断角θ１に対応する前記圧電変換器の前記剪断モードの偏波方向ＰAと、前記第２の切断角θ２に対応する前記音響基板の前記少なくとも１つの剪断モードの前記偏波方向ＰB1とが整列するように、前記圧電変換器及び前記音響基板が相対的に配列されることと、前記音響基板の前記第２の切断角θ２は、前記少なくとも１つの剪断モード及び前記第２の切断角θ２に対応する前記一次の周波数温度係数ＣＴＦＢ１が、両側の符号を反転した場合に０であるか、又は前記第２の厚みを前記第１の厚みで割った比が０．０２以上であるときに、該比の増加関数によって重み付けされる前記圧電変換器の前記周波数温度係数ＣＴＦＡの反対符号の値に等しくなるような角度であることとを特徴とする。
特定の実施形態によれば、このＨＢＡＲタイプの共振器は、
−前記一次の周波数温度係数ＣＴＦＢ１が符号を変更することによって相殺する、前記第２の切断角θ２に対応する二次の周波数温度係数も０であることと、
−前記第２の厚みを前記第１の厚みで割った前記比Ｒｅが０．０２以上であるときに、前記第２の切断角θ２は、
α．Ｒｅ＋β．ｌｏｇ（γ．Ｒｅ）＝（θ２−θ２ｎｕｌ）＊ｓｌｏｐｅ
の形の関係を検査し、θ２ｎｕｌは、前記一次の周波数温度係数ＣＴＦＢ１が相殺すると共に符号を変更する第２の切断角の値であり、ｓｌｏｐｅは、θ２ｎｕｌにおいて得られるθ２に対するＣＴＦＢ１の傾きであり、α、β、γは、前記音響基板及び前記圧電変換器を構成する材料に依存する定数であることと、
−前記圧電変換器の前記第１の材料は、窒化アンモニウム（ＡｌＮ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ3）、ニオブ酸カリウムから構成された材料群に含まれることと、
−前記圧電変換器の前記第１の材料は、好ましくはニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）及びタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ3）から構成された材料群に含まれることと、
−前記音響基板の前記第２の材料は、石英、ニオブ酸カリウム、オルトリン酸ガリウム（ＧａＰＯ4）、四ホウ酸リチウム（ＬｉＢ4Ｏ7）、ランガサイト（Ｌａ3Ｇａ5ＳｉＯ14）、ランガテイト、ランガサイトから構成された材料群に含まれることと、
−前記音響基板の前記第２の材料は石英であることと、
−前記対向電極は熱圧縮性金属であることと、
−前記対向電極は、金、又は銅、又はインジウムから形成されることと、
−前記共振器の幾何学的寸法は、５０ＭＨｚ〜２０ＧＨｚの周波数範囲に含まれる周波数帯の共振周波数に合わせられることと、
−前記音響基板は、前記一次の周波数温度係数ＣＴＦＢ１が、２つの値θ２ｎｕｌ１及びθ２ｎｕｌ２の両側において符号を反転して相殺する偏波方向を有し、第１の値θ２ｎｕｌ１は低速剪断振動モードに関連付けられ、第２の値θ２ｎｕｌ２は高速剪断振動モードに関連付けられることと、
−前記音響基板の材料は石英であることと、
−前記圧電変換器（６）の材料はニオブ酸リチウムであることと、θ２ｎｕｌが＋３５度に等しいときに、αは０．８５に等しく、βは３．２に等しく、γは２００に等しく、傾きは５．１０-6に等しく、θ２ｎｕｌが−４２度に等しいときに、αは１．２５×５０に等しく、βは３．２に等しく、γは２００に等しく、傾きは２．２．１０-6に等しいことと
のうちの１つまたはいくつかの特徴を含む。
−前記一次の周波数温度係数ＣＴＦＢ１が符号を変更することによって相殺する、前記第２の切断角θ２に対応する二次の周波数温度係数も０であることと、
−前記第２の厚みを前記第１の厚みで割った前記比Ｒｅが０．０２以上であるときに、前記第２の切断角θ２は、
α．Ｒｅ＋β．ｌｏｇ（γ．Ｒｅ）＝（θ２−θ２ｎｕｌ）＊ｓｌｏｐｅ
の形の関係を検査し、θ２ｎｕｌは、前記一次の周波数温度係数ＣＴＦＢ１が相殺すると共に符号を変更する第２の切断角の値であり、ｓｌｏｐｅは、θ２ｎｕｌにおいて得られるθ２に対するＣＴＦＢ１の傾きであり、α、β、γは、前記音響基板及び前記圧電変換器を構成する材料に依存する定数であることと、
−前記圧電変換器の前記第１の材料は、窒化アンモニウム（ＡｌＮ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ3）、ニオブ酸カリウムから構成された材料群に含まれることと、
−前記圧電変換器の前記第１の材料は、好ましくはニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）及びタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ3）から構成された材料群に含まれることと、
−前記音響基板の前記第２の材料は、石英、ニオブ酸カリウム、オルトリン酸ガリウム（ＧａＰＯ4）、四ホウ酸リチウム（ＬｉＢ4Ｏ7）、ランガサイト（Ｌａ3Ｇａ5ＳｉＯ14）、ランガテイト、ランガサイトから構成された材料群に含まれることと、
−前記音響基板の前記第２の材料は石英であることと、
−前記対向電極は熱圧縮性金属であることと、
−前記対向電極は、金、又は銅、又はインジウムから形成されることと、
−前記共振器の幾何学的寸法は、５０ＭＨｚ〜２０ＧＨｚの周波数範囲に含まれる周波数帯の共振周波数に合わせられることと、
−前記音響基板は、前記一次の周波数温度係数ＣＴＦＢ１が、２つの値θ２ｎｕｌ１及びθ２ｎｕｌ２の両側において符号を反転して相殺する偏波方向を有し、第１の値θ２ｎｕｌ１は低速剪断振動モードに関連付けられ、第２の値θ２ｎｕｌ２は高速剪断振動モードに関連付けられることと、
−前記音響基板の材料は石英であることと、
−前記圧電変換器（６）の材料はニオブ酸リチウムであることと、θ２ｎｕｌが＋３５度に等しいときに、αは０．８５に等しく、βは３．２に等しく、γは２００に等しく、傾きは５．１０-6に等しく、θ２ｎｕｌが−４２度に等しいときに、αは１．２５×５０に等しく、βは３．２に等しく、γは２００に等しく、傾きは２．２．１０-6に等しいことと
のうちの１つまたはいくつかの特徴を含む。
また、本発明は、高バルク音響共振器タイプの共振器を製造する方法に関し、この方法は、第１の材料から成る第１の厚みの層から構成された圧電変換器を準備する第１のステップであって、剪断波の電気音響的結合が５％よりも大きくなるように、０に等しいＩＥＥＥ Ｓｔｄ−１７６（１９４９年版）標準規格の用語（ＹＸｗ）／φによって定義される角度φに沿って向けられ、ＩＥＥＥ Ｓｔｄ−１７６（１９４９年版）標準規格の用語（ＹＸ１）／θによって定義される第１の切断角θ１に沿って切断され、前記圧電変換器は、前記第１の切断角θ１の関数としての周波数温度係数ＣＴＦＡを有する第１のステップと、第２の材料から成る第２の厚みを有する第１の層によって形成された音響基板を準備する第２のステップであって、少なくとも５．１０12に等しい動作周波数音響品質係数を有し、０に等しいＩＥＥＥ Ｓｔｄ−１７６（１９４９年版）標準規格の用語（ＹＸｗ）／φによって定義される角度φに沿って向けられ、ＩＥＥＥ Ｓｔｄ−１７６（１９４９年版）標準規格の用語（ＹＸ１）／θによって定義される第２の切断角θ２に沿って切断され、剪断振動モードに対応する少なくとも１つの偏波方向ＰB1を有し、前記音響基板は、前記少なくとも１つの剪断モードに対応すると共に前記第２の切断角θ２に依存する一次の周波数温度係数を有し、前記音響基板の前記第２の切断角θ２は、前記少なくとも１つの剪断モード及び前記第２の切断角θ２に対応する前記一次の周波数温度係数ＣＴＦＢ１が、両側の符号を反転した場合に０であるか、又は前記第２の厚みを前記第１の厚みで割った比が０．０２以上であるときに、該比の増加関数によって重み付けされる前記圧電変換器の前記周波数温度係数ＣＴＦＡの反対符号の値に等しくなるような角度である第２のステップと、前記第１の切断角θ１に対応する前記圧電変換器の前記剪断モードの前記前記偏波方向ＰA及び前記第２の切断角θ２に対応する前記音響基板の前記少なくとも１つの剪断モードの前記偏波方向ＰB1が整列するように、前記圧電変換器及び前記音響基板を配列する組立ステップとを含む。
また、本発明は、上記の高バルク音響共振器タイプの共振器を備えるホモダイン発振器に関する。
また、本発明は、上記の高バルク音響共振器タイプの共振器に基づくセルを備える高除去フィルターに関する。
本発明は、単に一例として提供されると共に図面を参照しながら行なわれる一実施形態の以下の説明を読めば、さらに深く理解されるであろう。
図１及び図２は、本発明による、高バルク音響共振器タイプの共振器２の一実施形態を示している。
共振器２は、
−厚みｅ1を有するアルミニウムから形成された上側電極４と、
−第１の厚みｔ1を有する単結晶形の第１の材料、ここではニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）から構成された圧電変換器６と、
−厚みｅ2を有する金から形成された埋込対向電極８と、
−第２の厚みｔ2を有する単結晶形の第２の材料、ここでは石英から構成された音響基板１０と
を含む一連の層から成る堆積体を備えている。
−厚みｅ1を有するアルミニウムから形成された上側電極４と、
−第１の厚みｔ1を有する単結晶形の第１の材料、ここではニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）から構成された圧電変換器６と、
−厚みｅ2を有する金から形成された埋込対向電極８と、
−第２の厚みｔ2を有する単結晶形の第２の材料、ここでは石英から構成された音響基板１０と
を含む一連の層から成る堆積体を備えている。
図１の層４、６、８、１０は全て同じ長さＬ及び幅Ｗを有し、長さＬは幅Ｗよりも明らかに長く、またそれらの層は異なる厚さｅ1、ｔ1、ｅ2、ｔ2を有している。
図１を簡単にするために、圧電変換器６の表面に等しい表面を有する上側電極４及び埋込対向電極８が示されている。
実際には、上側電極４及び埋込対向電極８は、圧電変換器６の表面よりも小さな表面を有し、上側電極４は、埋込対向電極８の表面以下の表面を有する。
接着層としての役割を果たす埋込層を設ける工程を含む製造方法では、埋込対向電極８は必然的に、リソグラフィ及び金属層堆積法によって製造される上側電極４の表面よりも大きな表面を有する。
上側電極４及び埋込対向電極８の表面は向かい合って、互いに平行に配置されており、それらの縁は可能な限り平行であり、それらの表面に面する個々のゾーンは最大である。理想的には、上側電極４及び埋込対向電極８の表面は完全に重ね合わせられる。
それゆえ、波の励起は、共振器のいわゆる平面−平面構成に対応すると仮定され、その構成の場合、波は、図２の矢印１２によって示される圧電変換器６内の剪断波の伝搬方向において、圧電変換器６の両方の表面上に堆積された非常に薄い上側電極４及び埋込対向電極８によって励起される。
圧電変換器６は、ベクトルＰAによって示される共振器の長さｌに沿って向けられた偏波に従って励起される剪断モードを有している。
音響基板１０は、２つの剪断モード、すなわち、第１のモードである低速モードと、第２のモードである高速モードとを有している。
いわゆる高速剪断波及びいわゆる低速剪断波は直交偏波の剪断波と定義され、いわゆる高速波は、いわゆる低速波よりも速い位相速度を有する。
図１において、圧電変換器６の剪断モードに対応する励起の偏波ベクトルＰAは、音響基板の低速剪断モードに対応するＰB1で指示された偏波ベクトルと整列する。
ＰB1によって示されているベクトルに直交する高速剪断モードの励起に対応する偏波ベクトルは、図１において、ＰB1に直交するＰB2によって示されており、音響基板１０の伸長面内に含まれる。
圧電変換器６と音響基板１０との間で熱圧縮された埋込対向電極８は、共振器２の構造への接着のためにも用いられる。
圧電変換器６を構成するニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）の層は、ウェーハを形成する単結晶原材料において第１の切断角θ１に沿って切り取られたプレートである。
音響基板１０を構成する石英の層は、原料の単結晶石英ウェーハにおいて第２の切断角θ２に沿って切り取られたプレートである。
図３によれば、ニオブ酸リチウムのプレートが、図示されていないが、結晶軸Ｘ1、Ｙ1、Ｚ1によって指示されたウェーハの材料から第１の切断角θ１に沿って切り取られる。ただし、結晶軸Ｚ1はウェーハの縦軸であり、結晶軸Ｘ1、Ｙ1は、単結晶の製造中に予め決定される。
ここでθ１は、ＩＥＥＥ Ｓｔｄ−１７６（１９４９年版）標準規格において、結晶軸Ｘ1を中心にしたシングルローテーションカットの第１の切断角θ１と定義され、そのカットは、ＩＥＥＥ標準規格において（Ｙ1Ｘl1）／θ１で表され、図３の例示によれば、Ｘl1は、直線の下側縁と整列する軸であり、そのカットの厚みはｔ1であり、長さはｌ1である。
切り取られるプレート６に関連する基準系は、３つの軸Ｘ’1、Ｙ’1、Ｚ’1によって示されており、軸Ｘ’1は結晶軸Ｘ1と組み合される。２つの軸Ｙ’1、Ｚ’1は、結晶軸Ｘ1を中心にして、結晶軸Ｘ1、Ｙ1をそれぞれ回転角θ１だけ回転させることによって得られる。
図４は、ニオブ酸リチウムからなる圧電変換器６の結晶軸Ｘl1を中心にしたシングルローテーションカットの場合の縦波及び剪断波の位相速度の変化を示している。
曲線１４は、上側電極４及び埋込対向電極８の平面において垂直軸に沿って圧電変換器６内に伝搬する剪断波の位相速度を、第１の切断角θ１の関数として示している。
曲線１６は、長さｌの軸に沿って圧電変換器６内に広がる、ｋｍ／ｓ単位で表された縦波の位相速度を、度単位で表される第１の切断角θ１の関数として表している。
図５は、圧電変換器６の結晶軸Ｘ1を中心にしたシングルローテーションカットの場合の縦波及び剪断波の結合を示している。
曲線１８は、剪断波の場合に音響エネルギーに変換される電気エネルギーの割合として表された結合係数Ｋ2 Tの変化を、度単位で表される第１の切断角θ１の関数として示している。
曲線２０は、縦波の場合に音響エネルギーに変換される電気エネルギーの割合として表された結合係数Ｋ2 Tの変化を、度単位で表される第１の切断角θ１の関数として示している。
図５は、曲線１８及び２０が、縦波が圧電気によって実際には結合されず、従って、圧電変換器６の電気的応答に寄与せず、剪断波の励起は特に有効であり、Ｋ2 Tによって示される電気機械的結合が５０％〜６０％である。
角度ゾーン２２は、１６３度に等しい角度θ１を中心に、１０度に等しい広がりを有している。
図１に示される圧電変換器の第１の切断角θ１は、１６３度に等しい図６の角度ゾーン２２において選択される。
ニオブ酸リチウムのシングルローテーションカットの場合、高速剪断波に対応するモードだけが、圧電気による電気機械的結合を有する。図６において与えられる、平面軸Ｘ’1、Ｙ’1に沿った圧電変換器６のプレートの平面図について考慮すると、圧電気によって励起される剪断モードは、図６において向こう側から示される、すなわち平面（Ｘ’1，Ｙ’1）に対して垂直である、軸Ｚ’1に沿ったスカラー偏波を有するが、その空間依存性は、励起面に基づいて空間座標の関数によって表されることが示される。偏波ベクトルＰAは、軸Ｚ’1と同一直線上にある。
図７によれば、石英プレート１０は、図には示されないが、石英の結晶軸Ｘ2、Ｙ2、Ｚ2によって指示されるウェーハの単結晶原料から、第２の切断角θ２に沿って切り取られる。ただし、結晶軸Ｚ2は、結晶宝石の成長中に現れる光学軸Ｃである。
ここで、第２の切断角θ２は、ＩＥＥＥ Ｓｔｄ−１７６（１９４９年版）標準規格において、結晶軸Ｘ2を中心にしたシングルローテーションカットの第２の切断角θ２と定義され、そのカットは、ＩＥＥＥ Ｓｔｄ−１７６標準規格において（Ｙ2Ｘl2）／θ２で表され、図４の例示によれば、Ｘl2は、直線の下縁に一致する軸であり、そのカットの厚みはｔ2であり、長さはＬ2である。
切り取られる石英プレート１０に関連する基準系は、３つの軸Ｘ’2、Ｙ’2、Ｚ’2によって示されており、軸Ｘ’2は、結晶軸Ｘ2と組み合わされる。２つの軸Ｙ’2、Ｚ’2は、結晶軸Ｘ2を中心にして、結晶軸Ｙ2、Ｚ2をそれぞれ回転角θ２だけ回転させることによって得られる。
図６の圧電変換器６に関して与えられる平面図と同じような、図８において与えられる石英プレート１０の軸Ｘ’2、Ｙ’2に沿った平面図を考慮すると、一次の波の熱感度または二次の波の熱感度でさえ相殺する、石英において利用したい剪断モードの偏波を、記号を変更することなく示すことができる。石英の場合の剪断もスカラーであるが、その剪断は軸Ｘ’2に沿って確立され、励起面に基づいてプレートに結び付けられる局部座標に依存する。それゆえ、ＩＥＥＥ標準規格表記１９４９年版（圧電気の規格についてのＩＥＥＥ規格（IEEE standard on piezoelectricity Std.） １７６頁，１９４９年（176-1949）, 通信学会誌（Proc. of the IRE） ３７巻、 １３７８〜１３９５頁、１９４９年）に従って（ＸＹ１／θ）で表されるシングルローテーションニオブ酸リチウム又はタンタル酸リチウムプレートの場合、選択される剪断波は、互いに直交する偏波を有し、圧電変換器６及び音響基板の結晶軸が適切に整列する場合のみ結合する。音響基板１０、ここでは石英において励起したい音響波を結合できるようにするために、これらの偏波を、圧電変換器及び音響基板の材料の組立中に考慮しなければならない。
ここで、圧電変換器６の励起モードの偏波ＰAがＰB1によって示される音響基板１０内の剪断モードの偏波と同じになることにより、対応する波の位相速度の熱ドリフトを相殺できるように、音響基板１０の軸Ｘ’2に圧電変換器６の軸Ｚ’1を整列させるか、又は同じく音響基板１０の軸Ｚ’2に圧電変換器６の軸Ｘ’1を整列させることによって、この音響結合効果が得られる。
図９は、静的な熱作用に対する石英の剪断モードの感度を、度単位で表される第２の切断角θ２の関数として示している。この感度は、ｐｐｍ．Ｋ-1単位（ケルビン当たりの周波数のｐｐｍ）で表され、図１に類似の平面−平面音響基板１０の場合の互いに直交する一定の偏波に対応する２つの一次の周波数温度係数ＣＴＦＢ１及びＣＴＦＢ２の形をとる。
実線の第１の曲線３０は、先行する波に直交して偏向した剪断波の場合の第１の一次の周波数温度係数ＣＴＦＢ１の変化を、第２の切断角θ２の関数として示しており、それらの偏向は、図１のベクトルＰB1に対応する。
破線の第２の曲線３２は、先行する波に直交して偏向した剪断波の場合の第２の一次の周波数温度係数ＣＴＦＢ２の変化を、第２の切断角θ２の関数として示しており、それらの偏向は、図１のベクトルＰB2に対応する。
いわゆる高速モード剪断波及びいわゆる低速モード剪断波は、直交偏波を有する剪断波と定義され、いわゆる高速波は、いわゆる低速波よりも速い位相速度を有する。
石英の場合、−２４度に等しい第２の切断角θ２の付近において、低速モード及び高速モードが偏波を交換する。それらのモードは直交したままであるが、−２４度〜−９０度の第２の切断角θ２を有するカットの場合に、高速剪断モードが低速剪断モードに取って代わる。曲線３０及び３２が一定のＣＴＦＢ１及びＣＴＦＢ２で図示されているが高速剪断モードまたは低速剪断モードによって図示されていないので、この現象は図８において見ることができない。
−２４度と＋９０度との間のθ２の場合、Ｘ2に沿った偏波は低速剪断波に対応するのに対して、−９０度と−２４度との間のθ２の場合、Ｘ2に沿った偏波は高速剪断波に対応する。
曲線３０は、２つの角度ゾーン３４、３６の存在を示しており、各角度ゾーンにはそれぞれ、軸Ｘ’2に沿って偏波した剪断波に対する一次の周波数温度係数ＣＴＦＢ１を相殺するための、θ２ｎｕｌ１及びθ２ｎｕｌ２で示される角度の値が存在する。
ＡＴカット群とも呼ばれる角度ゾーン３６の場合、３５度と３６度との間において、二次の周波数温度係数を相殺できるようにする非常に正確な第２の切断角θ２を得ることができ、その際、温度の関数としての周波数のドリフトは３乗の変化則に従う。
角度ゾーン３４の場合、一次の周波数温度係数しか相殺することはできないが、ＢＴと呼ばれる従来のカット群は、ＡＴカット群で達成可能な値よりも良好な共振品質値を有することが知られている。
石英の場合、θ２ｎｕｌ１及びθ２ｎｕｌ２はそれぞれ、−４２度及び＋３５度に等しい。
θ２ｎｕｌ１を中心にした第１の角度ゾーン３４は２０度の広がり、好ましくは１０度の広がりを有し、その範囲では、曲線３０は、正の傾きを有する線分になぞらえることができる。
θ２ｎｕｌ２を中心にした第２の角度ゾーン３６も２０度の広がり、好ましくは１０度の広がりを有し、その範囲では、曲線３０は、負の傾きを有する線分になぞらえることができる。
図１の圧電変換器の第１の切断角θ１は、角度ゾーン２２において選択される。
音響基板１０の第２の切断角θ２は、角度ゾーン３４又は３６のうちの一方の部分において選択され、その場合、ＣＴＦＡ係数が負であるという事実を考慮に入れて、ＣＴＦＢ１は０又は正である。
ＡＴカット群、すなわち、角度ゾーン３６内にあり、かつ３５度に等しいことが好ましいθ２の場合に、ニオブ酸リチウムの厚みが石英の厚みよりもはるかに薄い、すなわち、ニオブ酸塩／石英の厚みの比が２％未満である場合、検出されるほど十分に結合された第１のモードは、石英によって温度効果を完全に補償される。一次のＣＴＦＲで知られている共振器の温度感度は、約１ｐｐｂ．Ｋ-2の二次の周波数温度係数の場合に、１ｐｐｍ．Ｋ-1未満である。
しかし、最大の電気機械的結合を有するモードの場合、共振器の一次の温度感度の絶対値において、突然の増加が観測される。この現象は、そのモードを励起するのに有用なエネルギーが、ニオブ酸リチウム内で結合される波の速度を２で割って、ニオブ酸塩の層の厚みを掛けた値に近い周波数のための最大値に達するまで、石英内よりもニオブ酸塩の層において常に大きいという事実によって説明され、そのモードは、圧電変換器単体の層の基本モードに対応する。その際、結果として生成される共振器のモードは、エネルギーが主に石英内に局在するモードよりも、圧電変換器及び電極によって形成された励起層の特性の影響を受けやすい。しかしながら、共振器の一次の温度感度ＣＴＦＲは、圧電変換器単体の一次の温度感度値ＣＴＦＡに達することはなく、石英のカットを調整することによって、共振器の感度の値を最小限に抑えられるようになる。
−９０ｐｐｍ．Ｋ-1付近における圧電変換器６単体の一次の温度感度の計算値と、概ね０ｐｐｍ．Ｋ-1における石英の感度の値とについて考えると、最適な結合モードの場合に共振器から生じる一次のＣＴＦＲの値は、以下の式に従って、圧電変換器の一次の周波数温度係数及び音響基板の一次の周波数温度係数の重み付けされた和として求めることができる。
ＣＴＦＲ＝ＣＴＦＢ１（石英）＋ＣＴＦＡ（ニオブ酸塩）＊Ｙ（％）
ＣＴＦＲ＝ＣＴＦＢ１（石英）＋ＣＴＦＡ（ニオブ酸塩）＊Ｙ（％）
パーセンテージとして表される係数Ｙは、１／５０、２．５／５０、５／５０に等しいニオブ酸塩／石英の厚みの比の場合にそれぞれ、６、１０、１５に等しく、その厚みは概ね、１μｍ又は数μｍである。最も強く結合されるモードの温度効果の補償を得るために、石英のＣＴＦＢ１はそれぞれ、＋５、＋１０、＋１５ｐｐｍ．Ｋ-1に等しくなければならない。
１０／５０及び２０／５０に等しいニオブ酸塩／石英の厚みの比Ｒｅの場合に、Ｙの値が２２％及び３２％であることがわかる。
Ｒｅの関数としての最も強い結合時のモードのＣＴＦＲの分布は、以下の法則に従う。
ＣＴＦＲ＝０．８５×Ｒｅ＋３．２×ｌｏｇ（４×５０×Ｒｅ）
ただし、
Ｒｅは、圧電変換器の厚みを音響基板の厚みで割った比を示し、
ｌｏｇは自然対数関数であり、厚みは暗にμｍであり、ＣＴＦＲはｐｐｍ．Ｋ-1で表される。
ＣＴＦＲ＝０．８５×Ｒｅ＋３．２×ｌｏｇ（４×５０×Ｒｅ）
ただし、
Ｒｅは、圧電変換器の厚みを音響基板の厚みで割った比を示し、
ｌｏｇは自然対数関数であり、厚みは暗にμｍであり、ＣＴＦＲはｐｐｍ．Ｋ-1で表される。
式：ＣＴＦＢ１＝（θ２−３５）＊５．１０-6によって、＋３５度（ＡＴカット）に等しいθ２の近くに表される、結晶軸Ｘ２を中心とした第２の切断角θ２の関数としての石英単体のＣＴＦＢ１の変化と、ＣＴＦＴの分布式とから、最も強い結合モードの温度効果を補償できるようにする、θ２ｃｏｒで示される補正された第２の切断角θ２は、式０．８５×Ｒｅ＋３．２×ｌｏｇ（４×５０×Ｒｅ）＝（θ２ｃｏｒ−３５）＊５．１０-6によって求められる。この式に基づいて、１／５０、２．５／５０、５／５０の厚みの比の場合にそれぞれ、３４、３３、３２に等しい第２の切断角θ２を有するカットＸＹ１／θ２が用いられる。こうして、第２の切断角θ２は、共振器の結合モードの高調波次数及びＡＴカットの場合のニオブ酸塩／石英の厚みの比の関数として調整される。このようにして得られた温度ドリフトの補償は、一次及び二次から成る。
ここで、石英のＡＴカット（３５度に等しいθ２）及びそれに近いカットをＢＴカット（−４８度に等しい第２の切断角θ２に近い角度ゾーン３４内）で置き換える場合には、ＡＴカットの挙動に類似の挙動が観測される。
第１のモードの結合がそれほど強くない場合、共振器のＣＴＦＲは、石英のＣＴＦＢ１に完全に等しく、その補償は、ＢＴカットの場合にのみ一次から成る。
最大の結合モードの場合、共振器のＣＴＦＲは高くなり、ＡＴカットの場合に観測されるＣＴＦＲに近くなる。１／５０、２．５／５０、５／５０の厚みの比Ｒｅの場合の共振器の一次のＣＴＦＲ値はそれぞれ、−６ｐｐｍ．Ｋ-1、−１１ｐｐｍ．Ｋ-1、−１６ｐｐｍ．Ｋ-1に等しい。
ＣＴＦＲ＝ＣＴＦＢ１（石英）＋ＣＴＦＡ（ニオブ酸塩）＊Ｙ（％）
の式に従って、圧電変換器の一次の周波数温度係数と音響基板の一次の周波数温度係数との重み付けされた和として、最適な結合モードの場合の共振器から生じる一次のＣＴＦＲの値を表す関係に戻ると、ＡＴカットの場合に観測されるのに類似の一連の数に対応する厚みの比Ｒｅ１／５０、２．５／５０、５／５０の場合にそれぞれ、Ｙは約７、１２、１７であることがわかる。
の式に従って、圧電変換器の一次の周波数温度係数と音響基板の一次の周波数温度係数との重み付けされた和として、最適な結合モードの場合の共振器から生じる一次のＣＴＦＲの値を表す関係に戻ると、ＡＴカットの場合に観測されるのに類似の一連の数に対応する厚みの比Ｒｅ１／５０、２．５／５０、５／５０の場合にそれぞれ、Ｙは約７、１２、１７であることがわかる。
ＢＴカット（−４２度に等しいθ２）の付近において、石英のＣＴＦＢ１の変化は、法則ＣＴＦＢ１＝（θ２＋４２）＊２．２．１０-6によって都合よく近似される。
カットＹＸ１／θ２の補正された第２の切断角θ２は、それぞれの厚みの比Ｒｅが１／５０、２．５／５０、５／５０の場合に、−４５、−４３、−４１に等しくなるように計算される。
ＡＴカットの場合に決定されるニオブ酸塩／石英の厚みの比の関数としての共振器の最も強い結合モードのＣＴＦ１の分布則は、ＢＴカットの場合にも一定の範囲内で適用可能である。その分布則は、ＣＴＦＲ＝１．２５×５０×Ｒｅ＋３．２×ｌｏｇ（４×５０×Ｒｅ）で表され、温度効果の最良の結合モードを補償するために、ニオブ酸塩／石英の厚みの比及び石英の第２の切断角θ２を調整することを含むとき、設計手順を一般化できるようになる。
ここで得られた結果は、ニオブ酸塩及び石英の層の厚みに関係なく置き換えることができる。詳細には、共振モード間の間隔が、圧電変換器及び音響基板によって形成された堆積体の全厚みに依存する場合には、厚みの比Ｒｅのみが、その高調波次数の関数として、共振モードの一次のＣＴＦＲを決定する。
このようにして、温度補償されたＨＢＡＲタイプの共振器構造を形成することができ、その構造では、共振器が所望の同調周波数において共振するように、圧電変換器の幾何学的寸法が決定される。
圧電変換器の幾何学的寸法は、用途の動作要件から生じるさらなる電気的特性を満たしながら、共振器が所望の同調周波数において共振するように決定される。
さらなる電気的特性は、たとえば、他の共振がない共振モード周辺のスペクトルゾーンとして定義される２つの共振モード間のスペクトル分離と、選択された共振モードの電気機械的結合の効率と、共振の特性インピーダンスと、共振時の品質係数と、共振モードの熱安定性とである。
スペクトル分離は、埋込対向電極を含む圧電変換器及び音響基板によって形成されたアセンブリの基本モードの周波数に対応するので、スペクトル分離は、ＨＢＡＲタイプの共振器の層の堆積体の全厚みを決定できるようにする。
異なる材料によって形成されたＨＢＡＲタイプの共振器の各層の厚みは、所望の共振又は同調周波数のモードが得られるように調整される。
また、圧電変換器の厚みは、所望の電気機械的結合を考慮に入れて決定される。その結合は、選択されたモードが圧電変換器単体の共振の基本モードに近いときに最大である。
圧電変換器／音響基板の厚みの比は、目標とする共振の所望の熱安定性及び品質係数の関数として調整され、共振時に品質パラメーターの性能を確実に達成するために、用いられる材料の粘弾性定数、又は、たとえば、誘電率のような物理的特性を表す複素数値を有する他の物理係数を十分に知る必要があることがわかっている。これらの定数の虚数部は多くの場合に、帰納的に又は予測モデルのパラメーターを調整することによって決定される。
共振時のインピーダンスは、選択されたモードの電気機械的結合と、向かい合う電極表面の値とに依存する。所与のインピーダンス、たとえば５０オームの場合、選択されたモードの電気機械的結合が弱いほど、電極の向かい合う表面が大きくなる。
堆積された厚みが１ｍｍ〜数μｍである場合に、典型的な電極表面は数百μｍ2〜数ｍｍ2である。
圧電変換器６の電気音響的振動の結合は、埋込対向電極８を通してなされ、埋込対向電極８は、圧電変換器６の帯域通過において音響的な短絡回路としての役割を果たす。
したがって、音響基板１０は、自らの共振モードにおいて圧電変換器６の共振モードに従属し、それにより、圧電変換器６の共振モードに大きな温度安定性を与える。圧電変換器６が独立したままなら、著しくドリフトするであろう。実際には、ＨＢＡＲ圧電変換器の一次の周波数温度係数は高い値を有し、たとえば、ニオブ酸リチウムの場合には−８０ｐｐｍ．Ｋ-1〜−９５ｐｐｍ．Ｋ-1であり、タンタル酸リチウムの場合には−３５ｐｐｍ．Ｋ-1〜−５０ｐｐｍ．Ｋ-1である。
したがって、このように従属される圧電変換器６の共振モードの温度安定性は、第２の切断角θ２の調整則と、共振モードの高調波次数と、共振器の圧電変換器／音響基板の厚みの比Ｒｅとを考慮に入れて、第２の切断角θ２を通して選択された周波数温度係数ＣＴＦＢ１の値と、圧電変換器６の剪断モード及び石英１０の結合された剪断モードにそれぞれ対応する偏波ベクトルＰA、ＰB1の整列とに対応する温度安定性である。
図１０は、本発明による、共振器の温度安定性能の一例を示している。
圧電変換器６の周波数ドリフトが完全に補償される公称動作温度は５０℃に等しいことが図８において明らかである。従来、空間電子装置の公称動作温度は、２０℃〜６０℃である。
共振器の公称動作温度は、−２７３℃から石英のキュリー温度（＋５７５℃）まで難なく調整することができる。
実際には、動作温度範囲は、液体ヘリウム又は液体窒素の温度（極低温基準）から＋４００℃までの範囲である。
極端な温度における接着の完全性は依然として有効であるが、そのような装置の強度は、液体窒素に対応する低温から２００℃までにおいて確認されている。
ここで図８において、共振周波数の変動及び共振器の通過帯域幅を指示する反共振周波数の変動は、１ｐｐｍ．Ｋ-1未満である。
図１１は、本発明による図１の共振器２を製造するための方法１００のフローチャートを示している。
第１のステップ１０２では、圧電変換器６が準備され、圧電変換器６は、第１の材料から成る第１の厚みの層によって形成され、その層は、剪断波の電気音響的結合が５％よりも大きくなるように、０に等しいＩＥＥＥ Ｓｔｄ−１７６（１９４９年版）標準規格の用語（ＹＸｗ）／φによって定義される角度φに沿って向けられ、かつＩＥＥＥ Ｓｔｄ−１７６（１９４９年版）標準規格の用語（ＹＸ１）／θによって定義される第１の切断角θ１に沿って切断され、圧電変換器６は、第１の切断角θ１の関数としての周波数温度係数ＣＴＦＡを有する。
圧電変換器６の材料は、窒化アンモニウム（ＡｌＮ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ3）、ニオブ酸カリウムから構成された材料群に含まれる。
かなり厚みのある単結晶を製造するための方法を使いこなすのが容易であることに起因して、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）及びタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ3）の中から材料が選択されることが好ましい。
ニオブ酸リチウム及びタンタル酸リチウムは、５００μｍ及び３５０μｍの厚みの標準値によれば、１０．１６ｃｍ（４インチ）の直径を有するウェーハによって製造することができる。
第２のステップ１０４では、音響基板１０が準備され、音響基板は、第２の材料から成る第２の厚みの層から構成され、その層は、５．１０12に少なくとも等しい動作周波数音響品質係数を有し、０に等しいＩＥＥＥ Ｓｔｄ−１７６（１９４９年版）標準規格の用語（ＹＸｗ）／φによって定義される角度φに沿って向けられ、ＩＥＥＥ Ｓｔｄ−１７６（１９４９年版）標準規格の用語（ＹＸ１）／θによって定義される第２の切断角θ２に沿って切断され、剪断振動モードに対応する少なくとも１つの偏波方向ＰB1を有し、音響基板１０は、少なくとも１つの剪断モードに対応し、かつ第２の切断角θ２に依存する一次の周波数温度係数ＣＴＦＢ１を有する。
ステップ１０４では、音響基板１０の第２の切断角θ２は、少なくとも１つの剪断モード及び第２の切断角θ２に対応する一次の温度係数ＣＴＦＢ１が、両側の符号を反転した場合に０であるか、又は第２の厚みを第１の厚みで割った比が０．０２以上であるときに、その比の増加関数によって重み付けされた圧電変換器６の周波数温度係数ＣＴＦＡの反対符号の値に等しくなるような角度である。
音響基板の材料は、石英と、たとえばＧｅＯ2タイプ及びＴｅＯ2タイプの同形置換体と、オルトリン酸ガリウム（ＧａＰＯ4）及びその同形構造体と、ニオブ酸カリウムと、四ホウ酸リチウム（Ｌｉ４ＢＯ7）と、ランガサイト（Ｌａ3Ｇａ5ＳｉＯ14）と、ランガテイトと、ランガサイトと、それらの種々の変形とから構成された材料群に含まれる。
音響基板の材料は、その優れた温度安定性及び結晶学分野におけるその完全な知識に起因して、石英であることが好ましい。
後続のステップ１０６では、２つの面を接着して対向電極を形成するために、熱圧縮性材料又は冷間圧縮性材料、たとえば、金、銅又はインジウムによって、圧電変換器６の１つの面及び音響基板１０の１つの面が、１００ｎｍ〜２００ｎｍの厚みまで金属化される。
圧電変換器６と音響基板１０との間の音響的結合を確実にするだけの十分な可塑性及び機械的強度を考えると、金が、このタイプの接着にとって特に良好な材料である。
組立ステップ１０８では、第１の切断角θ１に対応する圧電変換器６の剪断モードの偏波方向ＰA及び第２の切断角θ２に対応する音響基板１０の少なくとも１つの剪断モードの偏波方向ＰB1が整列するように、圧電変換器６及び音響基板１０が配列される。
後続のステップ１１０では、用いられる金属に応じて、温度を上げて又は上げることなく圧縮することによって、接着が行なわれる。
金が用いられる場合、向かい合う表面の品質を保持すると共に金属材料の延性を用いて接着を確実にするために、加熱過程を無くし、長期にわたる加圧が実施される。
このようにして、３０００ニュートンの圧力をかけながら１６時間、３０℃の温度を保持するだけで、欠陥を生じることなく、いくつかのニオブ酸リチウム／石英複合材料スライスを製造することができた。
次にステップ１１２では、共振器のスライスのバーンインが実施され、研磨される。
その後、ステップ１１４では、音響基板の反対側にある圧電変換器６の面において電極が、例えばアルミニウムによって金属化される。
この方法は、実施するのが容易であり、良好な温度安定性能を得ることを可能にする。
さらに、この方法を用いて得られる共振器は、２０ＧＨｚまでの周波数において動作することができる。その共振器は軽量であり、しかも嵩張らないので、高い集積度を提供する。
そのような共振器は、たとえば、ホモダイン発振器又は高除去フィルターのセルに集積することができる。
当然、他の応用例を考えることもできる。
Claims (16)
- 所定の動作周波数において動作するための高バルク音響共振器タイプの共振器であって、
第１の材料から成る第１の厚みを有する層によって形成された圧電変換器（６）であって、前記第１の材料単体内の剪断波の電気音響的結合が５％よりも大きくなるように、０に等しいＩＥＥＥ Ｓｔｄ−１７４（１９４９年版）標準規格の用語（ＹＸｗ）／φによって定義される角度φに沿って向けられ、ＩＥＥＥ Ｓｔｄ−１７６（１９４９年版）標準規格の用語（ＹＸ１）／θによって定義される第１の切断角θ１に沿って切断され、前記第１の切断角θ１の関数としての一次の周波数温度係数ＣＴＦＡを有する圧電変換器と、
第２の材料から成る第２の厚みを有する第２の層によって形成された音響基板（１０）であって、少なくとも５．１０12に等しい動作周波数音響品質係数を有し、０に等しいＩＥＥＥ Ｓｔｄ−１７６（１９４９年版）標準規格の用語（ＹＸｗ）／φによって定義される角度φに沿って向けられ、ＩＥＥＥ Ｓｔｄ−１７６（１９４９年版）標準規格の用語（ＹＸ１）／θによって定義される第２の切断角θ２に沿って切断され、剪断振動モードに対応する少なくとも１つの偏波方向ＰB1を有し、前記少なくとも１つの剪断モードに対応すると共に前記第２の切断角θ２に依存する一次の周波数温度係数ＣＴＦＢ１を有する音響基板と、
前記圧電変換器（６）の第１の面及び前記音響基板（１０）の１つの面に接着する金属層によって形成された対向電極（８）と、
前記圧電変換器（６）の前記第１の面及び前記音響基板（１０）から離れる方に面する、前記圧電変換器（６）の第２の面上に配置された上側電極（４）と
を備え、
前記第１の切断角θ１に対応する前記圧電変換器（６）の前記剪断モードの偏波方向ＰAと、前記第２の切断角θ２に対応する前記音響基板（１０）の前記少なくとも１つの剪断モードの前記偏波方向ＰB1とが整列するように、前記圧電変換器（６）及び前記音響基板（１０）が相対的に配列されることと、
前記音響基板（１０）の前記第２の切断角θ２は、前記少なくとも１つの剪断モード及び前記第２の切断角θ２に対応する前記一次の周波数温度係数ＣＴＦＢ１が、両側の符号を反転した場合に０であるか、又は前記第２の厚みを前記第１の厚みで割った比が０．０２以上であるときに、該比の増加関数によって重み付けされる前記圧電変換器（６）の前記周波数温度係数ＣＴＦＡの反対符号の値に等しくなるような角度であることと
を特徴とする高バルク音響共振器タイプの共振器。 - 前記一次の周波数温度係数ＣＴＦＢ１が符号を変更することによって相殺する、前記第２の切断角θ２に対応する二次の周波数温度係数も０であることを特徴とする、請求項１に記載の高バルク音響共振器タイプの共振器。
- 前記第２の厚みを前記第１の厚みで割った前記比Ｒｅが０．０２以上であるときに、前記第２の切断角θ２は、
α．Ｒｅ＋β．ｌｏｇ（γ．Ｒｅ）＝（θ２−θ２ｎｕｌ）＊ｓｌｏｐｅ
の形の関係を検査し、
θ２ｎｕｌは、前記一次の周波数温度係数ＣＴＦＢ１が相殺すると共に符号を変更する第２の切断角の値であり、
ｓｌｏｐｅは、θ２ｎｕｌにおいて得られるθ２に対するＣＴＦＢ１の傾きであり、
α、β、γは、前記音響基板（１０）及び前記圧電変換器（６）を構成する材料に依存する定数であることを特徴とする、請求項１または２に記載の高バルク音響共振器タイプの共振器。 - 前記圧電変換器の前記第１の材料は、窒化アンモニウム（ＡｌＮ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ3）、ニオブ酸カリウムから構成された材料群に含まれることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の高バルク音響共振器タイプの共振器。
- 前記圧電変換器の前記第１の材料は、好ましくはニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）及びタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ3）から構成された材料群に含まれることを特徴とする、請求項４に記載の高バルク音響共振器タイプの共振器。
- 前記音響基板の前記第２の材料は、石英、ニオブ酸カリウム、オルトリン酸ガリウム（ＧａＰＯ4）、四ホウ酸リチウム（ＬｉＢ4Ｏ7）、ランガサイト（Ｌａ3Ｇａ5ＳｉＯ14）、ランガテイト、ランガサイトから構成された材料群に含まれることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の高バルク音響共振器タイプの共振器。
- 前記音響基板の前記第２の材料は石英であることを特徴とする、請求項６に記載の高バルク音響共振器タイプの共振器。
- 前記対向電極は熱圧縮性金属であることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の高バルク音響共振器タイプの共振器。
- 前記対向電極は、金、又は銅、又はインジウムから形成される、請求項１〜８のいずれか一項に記載の高バルク音響共振器タイプの共振器。
- 前記共振器の幾何学的寸法は、５０ＭＨｚ〜２０ＧＨｚの周波数範囲に含まれる周波数帯の共振周波数に合わせられることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の高バルク音響共振器タイプの共振器。
- 前記音響基板（１０）は、前記一次の周波数温度係数ＣＴＦＢ１が、２つの値θ２ｎｕｌ１及びθ２ｎｕｌ２の両側において符号を反転して相殺する偏波方向を有し、第１の値θ２ｎｕｌ１は低速剪断振動モードに関連付けられ、第２の値θ２ｎｕｌ２は高速剪断振動モードに関連付けられることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の高バルク音響共振器タイプの共振器。
- 前記音響基板（１０）の材料は石英であることを特徴とする、請求項１１に記載の高バルク音響共振器タイプの共振器。
- 前記圧電変換器（６）の材料はニオブ酸リチウムであることと、
θ２ｎｕｌが＋３５度に等しいときに、
αは０．８５に等しく、
βは３．２に等しく、
γは２００に等しく、
傾きは５．１０-6に等しく、
θ２ｎｕｌが−４２度に等しいときに、
αは１．２５×５０に等しく、
βは３．２に等しく、
γは２００に等しく、
傾きは２．２．１０-6に等しいことと
を特徴とする、請求項１２または３に記載の高バルク音響共振器タイプの共振器。 - 高バルク音響共振器タイプの共振器を製造する方法であって、
第１の材料から成る第１の厚みの層から構成された圧電変換器（６）を準備する第１のステップ（１０２）であって、剪断波の電気音響的結合が５％よりも大きくなるように、０に等しいＩＥＥＥ Ｓｔｄ−１７６（１９４９年版）標準規格の用語（ＹＸｗ）／φによって定義される角度φに沿って向けられ、ＩＥＥＥ Ｓｔｄ−１７６（１９４９年版）標準規格の用語（ＹＸ１）／θによって定義される第１の切断角θ１に沿って切断され、前記圧電変換器（６）は、前記第１の切断角θ１の関数としての周波数温度係数ＣＴＦＡを有する第１のステップと、
第２の材料から成る第２の厚みを有する第１の層によって形成された音響基板を準備する第２のステップ（１０４）であって、少なくとも５．１０12に等しい動作周波数音響品質係数を有し、０に等しいＩＥＥＥ Ｓｔｄ−１７６（１９４９年版）標準規格の用語（ＹＸｗ）／φによって定義される角度φに沿って向けられ、ＩＥＥＥ Ｓｔｄ−１７６（１９４９年版）標準規格の用語（ＹＸ１）／θによって定義される第２の切断角θ２に沿って切断され、剪断振動モードに対応する少なくとも１つの偏波方向ＰB1を有し、前記音響基板（１０）は、前記少なくとも１つの剪断モードに対応すると共に前記第２の切断角θ２に依存する一次の周波数温度係数を有し、前記音響基板（１０）の前記第２の切断角θ２は、前記少なくとも１つの剪断モード及び前記第２の切断角θ２に対応する前記一次の周波数温度係数ＣＴＦＢ１が、両側の符号を反転した場合に０であるか、又は前記第２の厚みを前記第１の厚みで割った比が０．０２以上であるときに、該比の増加関数によって重み付けされる前記圧電変換器（６）の前記周波数温度係数ＣＴＦＡの反対符号の値に等しくなるような角度である第２のステップと、
前記第１の切断角θ１に対応する前記圧電変換器（６）の前記剪断モードの前記前記偏波方向ＰA及び前記第２の切断角θ２に対応する前記音響基板（１０）の前記少なくとも１つの剪断モードの前記偏波方向ＰB1が整列するように、前記圧電変換器（６）及び前記音響基板（１０）を配列する組立ステップ（１０８）と
を含む方法。 - 請求項１〜１３のいずれか一項に記載の高バルク音響共振器タイプの共振器を備えるホモダイン発振器。
- 請求項１〜１３のいずれか一項に記載の高バルク音響共振器タイプの共振器に基づくセルを備える高除去フィルター。
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