JP2022548490A - 弾性波デバイス用の変換器構造体 - Google Patents
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Abstract
Description
Claims (42)
- 圧電層(104)と、
ピッチpを有する複数の電極手段(112_i、114_j、418、420)を備える、交差指状くし型電極(108、110、412、414)の対と、
を備える、弾性デバイス用の変換器構造体(100、200、300、408、410)において、
前記交差指状くし型電極(108、110、412、414)の前記電極手段が前記圧電層(104)に埋め込まれており、
前記電極手段の音響インピーダンスが前記圧電層の音響インピーダンス未満である、変換器構造体。 - 前記ピッチpがp=λ/2によって与えられるブラッグ条件を満たし、λが前記変換器の動作弾性波波長である、請求項1に記載の変換器構造体。
- 前記電極手段(112_i、114_j、418、420)の「a」が幅、「p」がピッチである、アスペクト比a/pが、0,3~0,75の間、特に0,4~0,65の間で構成されている、請求項1又は2に記載の変換器構造体。
- 前記圧電層がベース基板(106)の上に設けられている、請求項1~3のいずれか一項に記載の変換器構造体。
- 前記圧電層(604、704)と前記ベース基板(606、710)の間に取り付け層(608、706)、特に二酸化ケイ素(SiO2)を更に備える、請求項4に記載の変換器構造体。
- 前記圧電層(704)と前記ベース基板(710)の間に高速度層(718)を更に備え、前記高速度層が、前記圧電層(104)の材料及び結晶方位よりも高いせん断波の位相速度を可能にする材料で製作されている、請求項4又は5に記載の変換器構造体。
- 前記高速度層(718)が前記取り付け層(706)と前記ベース基板(710)の間に配置されている、請求項5及び6に記載の変換器構造体。
- 前記圧電層(704)と前記ベース基板(710)の間にトラップリッチ層(708)、特にポリシリコントラップリッチ層を更に備える、請求項4~7のいずれか一項に記載の変換器構造体。
- 前記トラップリッチ層(708)が前記高速度層(718)と前記ベース基板(710)の間に配置されている、請求項7及び8に記載の変換器構造体。
- 前記埋め込まれた電極手段(112_i、114_j、418、420)及び前記圧電層(104)の上にカバー層(302)を更に備える、請求項1~9のいずれか一項に記載の変換器構造体。
- 前記カバー層(302)が、前記圧電層(104)の材料及び/又は結晶方位よりも高いせん断波の位相速度を可能にする、材料で製作されている及び/又は結晶方位を有する、請求項10に記載の変換器構造体。
- 前記圧電層(104)及び/又は前記電極手段の下にブラッグミラー(204)を更に備える、請求項1~7のいずれか一項に記載の変換器構造体。
- 前記埋め込まれた電極手段(112_i、114_j、418、420)の厚さは前記圧電層(104)の厚さ以下である、請求項4~12のいずれか一項に記載の変換器構造体。
- 前記電極手段の前記厚さteがλ>te>0,1*λを満たす、請求項13に記載の変換器構造体。
- 前記ベース基板(106)の音響インピーダンスが前記圧電層(104)の音響インピーダンスのオーダーであり、特に前記圧電層(104)の前記音響インピーダンスのプラス又はマイナス25%の範囲内、より特定的には前記圧電層(104)のプラス又はマイナス15%の範囲内である、請求項4~14のいずれか一項に記載の変換器構造体。
- 前記埋め込まれた電極手段が前記圧電層(104、203)の溝の中に充填される、請求項1~15のいずれか一項に記載の変換器構造体。
- 前記溝が、角錐形状若しくは台形形状(201a)又はV形状若しくはU形状(201c)を有する断面を有する、並びに/或いは、前記溝の側壁及び/又は底部が凸状(207b)又は凹状(207a)又はスカラップ状(207c)の形状を有する、請求項16に記載の変換器構造体。
- 前記溝の前記底部(215)に誘電体層(211)が設けられている、請求項16又は17に記載の変換器構造体。
- 前記溝(616、618)の前記側壁及び底壁が導電材料(620、622)で覆われており、前記溝(616、618)の残りの部分が誘電体材料(624、626)で充填されている、請求項17に記載の変換器構造体。
- 前記溝(696、698)が前記圧電層(604)の中に延びており、前記溝(696、698)の前記側壁が導電材料(656、658)によって覆われており、前記溝(696、698)の残りの部分が誘電体材料(692、694)で充填されている、請求項17に記載の変換器構造体。
- 前記圧電層(604)に向いた側壁だけが前記導電材料(656、658)によって覆われている、請求項20に記載の変換器構造体。
- 前記誘電体材料が前記導電材料よりも高いせん断波位相速度を有する材料である、請求項18~21のいずれか一項に記載の変換器構造体。
- 前記誘電体材料が、前記導電材料の温度係数周波数と符号が反対である温度係数周波数を有する、請求項18~22のいずれか一項に記載の変換器構造体。
- 前記カバー層(672)の前記誘電体材料と前記溝(652、654)の中に充填されている前記誘電体材料(660、662)が同じである、請求項10又は11と組み合わせた請求項18~23のいずれか一項に記載の変換器構造体。
- 前記電極手段がマンガンよりも軽い材料、特にアルミニウム、又はCu、Si、若しくはTiを含むアルミニウム合金で製作されている、請求項1~24のいずれか一項に記載の変換器構造体。
- 前記圧電層がタンタル酸リチウム又はニオブ酸リチウムである、請求項1~25のいずれか一項に記載の変換器構造体。
- 前記ベース基板(106)がシリカ、石英、溶融石英、若しくはガラス、又はLiTaO3、又はLiNbO3、又はケイ素、特にSi(111)のうちの1つである、請求項6と組み合わせた請求項1~26のいずれか一項に記載の変換器構造体。
- 前記高速度層(718)が、AlN、Al2O3、Si3N4、SiC、又は炭素ベースのもの、特に単結晶ダイヤモンド、非晶質炭化物、ナノ粒子多結晶ダイヤモンドのうちの1つである、請求項6と組み合わせた請求項1~27のいずれか一項に記載の変換器構造体。
- 前記カバー層(302、672)が、AlN、Al2O3、Si3N4、SiC、又は炭素ベースのもの、特に単結晶ダイヤモンド、非晶質炭化物、ナノ粒子多結晶ダイヤモンドのうちの1つである、請求項10と組み合わせた請求項1~28のいずれか一項に記載の変換器構造体。
- 前記誘電体材料が、炭素ベースのもの、特に特に単結晶ダイヤモンド、非晶質炭化物、ナノ粒子多結晶ダイヤモンド、又はAlN、又はSiO2である、請求項18~20のいずれか一項と組み合わせた請求項1~29のいずれか一項に記載の変換器構造体。
- 交差指状くし型電極(202、204)の前記対が1つの領域(218)又はより多くの領域を備え、前記領域では、2つ以上の隣り合う電極手段(206、208)が同じくし型電極(202、204)に属しており、前記電極手段の互いまでの距離が、異なるくし型電極に属する前記隣り合う電極手段と同じである、請求項1~30のいずれか一項に記載の変換器構造体。
- 同じくし型電極に属する前記2つ以上の隣り合う電極手段は、異なるくし型電極に属する前記隣り合う電極手段と同じ幾何形状を有する、請求項31に記載の変換器構造体。
- 同じくし型電極(202、204)に属する2つ以上の隣り合う電極手段(206)を有する3つ以上の領域(218)を有する、請求項31又は32に記載の変換器構造体において、隣り合う領域の互いに対する距離が異なっている、特に、前記隣り合う領域が前記変換器構造体の広がりにわたってランダムに分散されていることを特徴とする、変換器構造体。
- 同じくし型電極(202、204)に属する2つ以上の隣り合う電極手段(206、208)を有する複数の領域(218)が有する、同じくし型電極に属する隣り合う電極手段の数が異なる、請求項31~33のいずれか一項に記載の変換器構造体。
- 前記電極手段がI線リソグラフィによって実現可能な寸法を有する、特に350nmよりも大きい幅を有する、請求項1~34のいずれか一項に記載の変換器構造体。
- 請求項1~35のいずれか一項に記載の少なくとも1つの変換器構造体(100、200、300、408、410)を備える弾性波デバイス(400)であって、前記弾性波デバイス(400)が弾性波共振器、及び/又は弾性波フィルタ、及び/又は弾性波センサ、及び/又は周波数源である、弾性波デバイス(400)。
- 3GHzを超えるRF信号で前記変換器構造体を駆動するように構成されている無線周波数(RF)供給手段を更に備える、請求項36に記載の弾性波デバイス。
- 前記2つの交差指状電極に交番電位を印加して、前記圧電層と比較して前記電極手段においてより大きい振動振幅を有し、前記圧電層の基本せん断波モードよりも高い等価速度を有するせん断モードを励起するステップを含む、請求項1~37のいずれか一項に記載の変換器構造体を使用する方法。
- 前記せん断モードは前記圧電層と比較して主として前記電極手段内で生じる、請求項38に記載の方法。
- 前記2つの交差指状電極に交番電位を印加して、前記電極手段において、前記電極の内部でせん断運動を呈すること及び前記圧電層の基本せん断波モードよりも高い等価速度を有することのない、一対の中性線を有するせん断モードを励起するステップを含む、請求項1~39のいずれか一項に記載の変換器構造体を使用する方法。
- 前記変換器構造体が、フィルタ、特にラダー型フィルタ及び/若しくはインピーダンスフィルタ及び/若しくは結合フィルタ、又は共振器、又は遅延線、又はセンサの一部である、請求項38~40のいずれか一項に記載の方法。
- 前記フィルタが3GHzよりも高い周波数で使用される、請求項41に記載の方法。
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