JP3486957B2 - Oriented materials and surface acoustic wave devices - Google Patents

Oriented materials and surface acoustic wave devices

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JP3486957B2 JP12937094A JP12937094A JP3486957B2 JP 3486957 B2 JP3486957 B2 JP 3486957B2 JP 12937094 A JP12937094 A JP 12937094A JP 12937094 A JP12937094 A JP 12937094A JP 3486957 B2 JP3486957 B2 JP 3486957B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ダイヤモンドを利用し
た種々のデバイスに使用可能な配向性材料ないし配向性
基板、より詳しくは、ダイヤモンドと、該ダイヤモンド
の特定の配向性を有する面上に形成した他の材料からな
る層とを含む配向性材料ないし配向性基板、並びに該配
向性基板を用いる表面弾性波素子に関する。このような
表面弾性波素子は、例えば高周波フィルタ等に好適に使
用可能である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an oriented material or an oriented substrate which can be used for various devices using diamond, and more specifically, formed on a diamond and a surface of the diamond having a specific orientation. The present invention relates to an orientation material or an orientation substrate including a layer made of the other material, and a surface acoustic wave device using the orientation substrate. Such a surface acoustic wave element can be suitably used for, for example, a high frequency filter.

【0002】[0002]

【従来の技術】ダイヤモンドは物質中最高の音速を有
し、バンドギャップも5.5eVと、既存の物質では非
常に大きい。また、近紫外領域から、近赤外領域の光に
対して透明であるため、音響用途、表面弾性波、光学用
途、半導体等の分野において特性の改善、動作領域の拡
大への利用が期待されている。また、ダイヤモンドは高
い熱伝導度を有するため、それ自体がヒートシンクとし
て好適に使用可能であることはもちろん、ダイヤモンド
を用いることにより、熱に対して温度補償を実質的に必
要としないような安定した機能素子(例えば、光機能素
子)を構成することも可能である。
2. Description of the Related Art Diamond has the highest sound velocity of any material, and its band gap is 5.5 eV, which is extremely large in existing materials. In addition, since it is transparent to light in the near-ultraviolet region to the near-infrared region, it is expected to be used for improving characteristics and expanding the operating region in fields such as acoustic applications, surface acoustic waves, optical applications, and semiconductors. ing. Further, since diamond has high thermal conductivity, it can be suitably used as a heat sink by itself, and by using diamond, it is stable and does not require temperature compensation for heat. It is also possible to configure a functional element (for example, an optical functional element).

【0003】ダイヤモンドは、このような力学的、電気
的ないし電子的特性を利用して、種々の力学的、光学
的、電気的、あるいは電子的デバイスに用いられている
(例えば、犬塚直夫著「ダイヤモンド薄膜」第99〜1
15頁、1990年(共立出版)を参照)。ダイヤモン
ドを用いたデバイスの1つとしては、高周波フィルタ等
に好適に使用可能な表面弾性波素子が挙げられる。
Utilizing such mechanical, electrical or electronic properties, diamond is used in various mechanical, optical, electrical or electronic devices (for example, by Nao Inuzuka). "Diamond thin film" 99-1
See page 15, 1990 (Kyoritsu Shuppan). As one of the devices using diamond, there is a surface acoustic wave element which can be suitably used for a high frequency filter and the like.

【0004】このような表面弾性波素子としては、従
来、例えば特公昭54−38874号公報、特開昭64
−62911号公報に示されるように、ダイヤモンド薄
膜等の上に、電極、圧電体を組み合わせて、積層させた
構造を有するものが知られている。
As such a surface acoustic wave device, conventionally, for example, Japanese Patent Publication No. 54-38874, and Japanese Patent Laid-Open No. 64-6487.
As disclosed in Japanese Patent Publication No. 62911, there is known one having a structure in which an electrode and a piezoelectric body are combined and laminated on a diamond thin film or the like.

【0005】圧電体の1種であるLiTaO3 は強誘電
体であり、高いキュリー温度、大きな複屈折、強い圧電
効果、高い音響光学特性、大きな電気光学効果を有する
という特徴がある。LiTaO3 はLiNbO3 と近似
した屈折率、電気光学定数等を有するため、LiNbO
3 が適用されている表面弾性波素子、変調素子、スイッ
チ素子、偏向素子、光導波路等において利用することが
可能である。従来においては、このような用途には引き
上げ法によるLiTaO3 ウエハが用いられてきた。L
iTaO3 は、LiNbO3 に比べ、結晶育成時に不純
物の混入を少なくできるため、高品質のウエハとするこ
とが容易である。また、LiTaO3 は、光導波路等と
して用いた際に、レーザによるそれ自体の屈折率変化
(光損傷)が少ない等の利点を有している。
LiTaO 3, which is one type of piezoelectric material, is a ferroelectric material and is characterized by having a high Curie temperature, a large birefringence, a strong piezoelectric effect, a high acousto-optical characteristic, and a large electro-optical effect. LiTaO 3 has a refractive index, an electro-optical constant, and the like similar to LiNbO 3, and therefore LiNbO 3
It can be used in a surface acoustic wave device, a modulation device, a switching device, a deflection device, an optical waveguide, etc. to which 3 is applied. Conventionally, a LiTaO 3 wafer by the pulling method has been used for such an application. L
Compared to LiNbO 3 , iTaO 3 can reduce impurities mixed in during crystal growth, and thus can easily be a high-quality wafer. Further, LiTaO 3 has the advantage that when it is used as an optical waveguide or the like, there is little change in its own refractive index (optical damage) due to the laser.

【0006】従来より用いられてきた上記「引き上げ法
によるLiTaO3 ウエハ」に加えて、最近、機能性素
子を目的としてLiTaO3 の薄膜化の検討がなされ、
従来、バルク基板として利用されていた分野への薄膜化
LiTaO3 の適用の検討も進められている。近年の薄
膜形成技術の向上に伴い、スパッタリング等の気相成長
(vapor deposition)技術を用いて、LiTaO3 の薄
膜が形成されるようになり、Al2 3 等の基板と、L
iTaO3 薄膜との積層により、種々の応用の検討が行
われて来た。異種基板上にLiTaO3 単結晶薄膜がエ
ピタキシャル成長する例としては、例えばAppl. Phys.
Lett., Vol. 63(No. 23)、p3146〜3148
(1993年)に記載の(0001)Al2 3 を用い
た例が知られているが、より高い特性を有する薄膜を得
るため、優れた物性を有する基板が求められてきた。
In addition to the above-mentioned "LiTaO 3 wafer by the pulling method" which has been conventionally used, a study on thinning of LiTaO 3 has recently been made for the purpose of functional devices.
The application of thin film LiTaO 3 to the field that has been used as a bulk substrate has been studied. With the recent improvement of thin film forming technology, a thin film of LiTaO 3 has been formed by using a vapor deposition technique such as sputtering, and a substrate such as Al 2 O 3 and L
Various applications have been studied by stacking with an iTaO 3 thin film. As an example of epitaxially growing a LiTaO 3 single crystal thin film on a heterogeneous substrate, for example, Appl. Phys.
Lett., Vol. 63 (No. 23), p3146-3148
An example using (0001) Al 2 O 3 described in (1993) is known, but a substrate having excellent physical properties has been demanded in order to obtain a thin film having higher characteristics.

【0007】一方、表面弾性波用素子としては、特開平
2−299309号公報に開示されているように、ダイ
ヤモンドが持つ高音速を生かしたZnO/ダイヤモン
ド、LiTaO3 /ダイヤモンド等の、圧電体/ダイヤ
モンドの構造を有する表面弾性波素子が知られていた。
On the other hand, as a surface acoustic wave element, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-299309, a piezoelectric material such as ZnO / diamond, LiTaO 3 / diamond, etc., which takes advantage of the high acoustic velocity of diamond, is used. Surface acoustic wave devices having a diamond structure have been known.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなダイヤモンド薄膜を用いた従来の表面弾性波素子に
おいては、該ダイヤモンド薄膜上に圧電体を形成した際
に、表面弾性波の伝搬損失が大きいという問題があっ
た。
However, in the conventional surface acoustic wave device using such a diamond thin film, the propagation loss of the surface acoustic wave is large when a piezoelectric body is formed on the diamond thin film. There was a problem.

【0009】LiTaO3 /ダイヤモンド構造の弾性表
面波素子を形成する場合、該素子の伝搬損失を小さく点
からは、結晶性の高い圧電性薄膜(特に、単結晶薄膜)
が望ましいが、従来においてはダイヤモンド上に良好な
LiTaO3 薄膜を形成することは困難とされて来た。
When forming a surface acoustic wave device having a LiTaO 3 / diamond structure, a piezoelectric thin film having high crystallinity (especially a single crystal thin film) is used in view of reducing the propagation loss of the device.
However, it has been conventionally considered difficult to form a good LiTaO 3 thin film on diamond.

【0010】また、従来の光導波路等におけるように、
ガラス基板等の上にLiTaO3 光導波路を形成した場
合には、熱伝導性が悪いため光の照射中の温度変化、屈
折率変化が生じ、電気光学効果等を利用した光スイッ
チ、光変調器等のデバイスの安定な動作が阻害されてき
た。
Also, as in conventional optical waveguides and the like,
When a LiTaO 3 optical waveguide is formed on a glass substrate or the like, its thermal conductivity is poor, so that temperature changes and refractive index changes occur during light irradiation, and optical switches and optical modulators that utilize the electro-optical effect and the like are generated. The stable operation of such devices has been hindered.

【0011】本発明の目的は、表面弾性波素子等のダイ
ヤモンドを用いたデバイスに好適に使用可能な、新規な
配向性材料ないし配向性基板を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a novel orientation material or orientation substrate which can be suitably used for a device using diamond such as a surface acoustic wave element.

【0012】本発明の他の目的は、ダイヤモンドを用い
つつ、表面弾性波の伝搬損失を低減した表面弾性波素子
を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a surface acoustic wave device which uses diamond and reduces the propagation loss of surface acoustic waves.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明者らは鋭意研究の
結果、特定の配向性を有するダイヤモンド面上にLiT
aO3 膜を配置した場合に、該LiTaO3 膜において
特定の高い軸配向性が容易に得られることを見出した。
本発明者らはこの知見に基づき更に研究を進めた結果、
このような(高い軸配向性を有するLiTaO3 膜)/
(上記配向性を有するダイヤモンド面)構造が、上記目
的の達成に極めて効果的な配向性材料を与えることを見
出した。
As a result of intensive studies, the present inventors have found that LiT on a diamond surface having a specific orientation.
It has been found that when the aO 3 film is arranged, a specific high axial orientation can be easily obtained in the LiTaO 3 film.
The present inventors have conducted further research based on this finding,
Such (LiTaO 3 film having high axial orientation) /
It has been found that the (diamond surface having the above-mentioned orientation) structure provides an orienting material which is extremely effective in achieving the above-mentioned object.

【0014】本発明の配向性材料は上記知見に基づくも
のであり、より詳しくは、ダイヤモンドと、該ダイヤモ
ンドの(111)配向性を有する面上に配置されたLi
TaO3 膜とからなることを特徴とするものである。
The oriented material of the present invention is based on the above findings, and more specifically, the diamond and the Li arranged on the surface of the diamond having the (111) orientation.
It is characterized by comprising a TaO 3 film.

【0015】本発明によれば、更に、単結晶ダイヤモン
ドと、該単結晶ダイヤモンドの(111)面上に配置さ
れた単結晶LiTaO3 膜とからなり、該LiTaO3
膜の(001)面が前記単結晶ダイヤモンドの(11
1)面と平行であることを特徴とする配向性材料が提供
される。
According to the present invention, further, composed of a single crystal diamond, the single crystal diamond (111) single crystal LiTaO 3 film disposed on a surface, said LiTaO 3
The (001) plane of the film is (11) of the single crystal diamond.
1) An oriented material characterized by being parallel to a plane is provided.

【0016】本発明によれば、更に、単結晶ダイヤモン
ドと、該単結晶ダイヤモンドの(100)面上に配置さ
れた単結晶LiTaO3 膜とからなり、該LiTaO3
膜の(100)面が前記単結晶ダイヤモンドの(10
0)面と平行であることを特徴とする配向性材料が提供
される。
According to the present invention, further, composed of a single crystal diamond, the single crystal diamond (100) single crystal LiTaO 3 film disposed on a surface, said LiTaO 3
The (100) plane of the film is (10) of the single crystal diamond.
Oriented materials are provided that are parallel to the 0) plane.

【0017】本発明によれば、更に、ダイヤモンド層
と、該ダイヤモンド層の(111)配向性を有する面上
に配置されたLiTaO3 膜とからなる積層構造を有す
ることを特徴とする配向性基板が提供される。
According to the present invention, an oriented substrate is further characterized by having a laminated structure composed of a diamond layer and a LiTaO 3 film arranged on a surface of the diamond layer having (111) orientation. Will be provided.

【0018】本発明によれば、更に、単結晶ダイヤモン
ドからなる層と、該単結晶ダイヤモンドの(111)面
上に配置された単結晶LiTaO3 膜とからなり、該L
iTaO3 膜の(001)面が前記単結晶ダイヤモンド
の(111)面と平行であることを特徴とする配向性基
板が提供される。
According to the present invention, a layer of single crystal diamond and a single crystal LiTaO 3 film arranged on the (111) plane of the single crystal diamond are further used.
There is provided an oriented substrate, wherein the (001) plane of the iTaO 3 film is parallel to the (111) plane of the single crystal diamond.

【0019】本発明によれば、更に、単結晶ダイヤモン
ドからなる層と、該単結晶ダイヤモンドの(100)面
上に配置された単結晶LiTaO3 膜とからなり、該L
iTaO3 膜の(100)面が前記単結晶ダイヤモンド
の(100)面と平行であることを特徴とする配向性基
板が提供される。
According to the present invention, further, a layer made of single crystal diamond and a single crystal LiTaO 3 film arranged on the (100) plane of the single crystal diamond are used.
An oriented substrate is provided, wherein the (100) plane of the iTaO 3 film is parallel to the (100) plane of the single crystal diamond.

【0020】本発明によれば、更に、ダイヤモンド層
と、該ダイヤモンド層の(111)配向性を有する面上
に配置されたLiTaO3 膜と、該LiTaO3 膜上に
配置された櫛形電極とからなることを特徴とする表面弾
性波素子が提供される。
According to the present invention, further, a diamond layer, a LiTaO 3 film arranged on a surface of the diamond layer having a (111) orientation, and a comb-shaped electrode arranged on the LiTaO 3 film. A surface acoustic wave device is provided.

【0021】本発明によれば、更に、ダイヤモンド層
と、該ダイヤモンド層の(111)配向性を有する面上
に配置された櫛形電極と、該櫛型電極上に配置されたL
iTaO3 膜とからなることを特徴とする表面弾性波素
子が提供される。
According to the present invention, further, the diamond layer, the comb-shaped electrode arranged on the surface of the diamond layer having the (111) orientation, and the L-shaped electrode arranged on the comb-shaped electrode.
Provided is a surface acoustic wave device comprising an iTaO 3 film.

【0022】本発明によれば、更に、ダイヤモンド層
と、該ダイヤモンド層の(111)配向性を有する面上
に配置された導電性ダイヤモンドからなる櫛形電極と、
該櫛型電極上に配置されたLiTaO3 膜とからなるこ
とを特徴とする表面弾性波素子が提供される。
According to the present invention, a diamond layer and a comb-shaped electrode made of conductive diamond and arranged on the surface of the diamond layer having (111) orientation,
There is provided a surface acoustic wave device comprising a LiTaO 3 film arranged on the comb-shaped electrode.

【0023】本発明によれば、更に、ダイヤモンド層
と、該ダイヤモンド層の(111)配向性を有する面の
凹部に配置された導電性材料からなる櫛型電極と、該櫛
型電極上に配置されたLiTaO3 膜とからなることを
特徴とする表面弾性波素子が提供される。
According to the present invention, further, a diamond layer, a comb-shaped electrode made of a conductive material, which is arranged in a concave portion of a surface of the diamond layer having (111) orientation, and arranged on the comb-shaped electrode. A surface acoustic wave device is provided which is made of a LiTaO 3 film.

【0024】本発明によれば、更に、ダイヤモンド層
と、該ダイヤモンド層の(111)配向性を有する面上
に配置された短絡用電極と、該短絡用電極上に配置され
たLiTaO3 膜と、該LiTaO3 膜上に配置された
櫛形電極とからなることを特徴とする表面弾性波素子が
提供される。
According to the present invention, a diamond layer, a short-circuiting electrode arranged on the surface of the diamond layer having (111) orientation, and a LiTaO 3 film arranged on the short-circuiting electrode. And a comb-shaped electrode arranged on the LiTaO 3 film, to provide a surface acoustic wave device.

【0025】本発明によれば、更に、ダイヤモンド層
と、該ダイヤモンド層の(111)配向性を有する面上
に配置されたLiTaO3 膜と、該LiTaO3 膜上に
配置された、SiO2 、ダイヤモンド、およびダイヤモ
ンド状炭素膜からなる群から選択された1種類以上の材
料からなる層と、該材料層の上に配置された櫛型電極と
からなることを特徴とする表面弾性波素子が提供され
る。
According to the present invention, further, a diamond layer, a LiTaO 3 film arranged on the surface of the diamond layer having (111) orientation, and a SiO 2 film arranged on the LiTaO 3 film, Provided is a surface acoustic wave device comprising a layer made of at least one kind of material selected from the group consisting of diamond and a diamond-like carbon film, and a comb-shaped electrode arranged on the material layer. To be done.

【0026】本発明によれば、更に、ダイヤモンド層
と、該ダイヤモンド層の(111)配向性を有する面上
に配置された短絡用電極と、該短絡用電極上に配置され
たLiTaO3 膜と、該LiTaO3 膜上に配置され
た、SiO2 、ダイヤモンド、およびダイヤモンド状炭
素膜からなる群から選択された1種類以上の材料からな
る層と、該材料層の上に配置された櫛型電極とからなる
ことを特徴とする表面弾性波素子が提供される。
According to the present invention, a diamond layer, a short-circuit electrode arranged on the surface of the diamond layer having (111) orientation, and a LiTaO 3 film arranged on the short-circuit electrode. A layer made of one or more materials selected from the group consisting of SiO 2 , diamond, and diamond-like carbon film, arranged on the LiTaO 3 film, and a comb-shaped electrode arranged on the material layer There is provided a surface acoustic wave device comprising:

【0027】本発明によれば、更に、ダイヤモンド層
と、該ダイヤモンド層の(111)配向性を有する面上
に配置されたLiTaO3 膜と、該LiTaO3 膜上に
配置された短絡用電極と、該短絡用電極上に配置され
た、SiO2 、ダイヤモンド、およびダイヤモンド状炭
素膜からなる群から選択された1種類以上の材料からな
る層と、該材料層の上に配置された櫛型電極とからなる
ことを特徴とする表面弾性波素子が提供される。
According to the present invention, a diamond layer, a LiTaO 3 film arranged on the surface of the diamond layer having (111) orientation, and a short-circuiting electrode arranged on the LiTaO 3 film. A layer made of at least one material selected from the group consisting of SiO 2 , diamond, and diamond-like carbon film, arranged on the short-circuiting electrode, and a comb-shaped electrode arranged on the material layer There is provided a surface acoustic wave device comprising:

【0028】本発明によれば、更に、ダイヤモンド層
と、該ダイヤモンド層の(111)配向性を有する面上
に配置された第1のLiTaO3 膜と、該第1のLiT
aO3膜上に配置された櫛形電極と、該櫛型電極上に配
置された第2のLiTaO3 膜とからなることを特徴と
する表面弾性波素子が提供される。
According to the present invention, further, the diamond layer, the first LiTaO 3 film arranged on the surface having the (111) orientation of the diamond layer, and the first LiT.
Provided is a surface acoustic wave device comprising a comb-shaped electrode arranged on an aO 3 film and a second LiTaO 3 film arranged on the comb-shaped electrode.

【0029】[0029]

【作用】(111)配向性を有するダイヤモンド面上に
LiTaO3 膜を配置する本発明の態様においては、他
の配向性を有するダイヤモンド面上にLiTaO3 薄膜
を形成した場合と比較して、高いc軸配向性を有するL
iTaO3 薄膜が得られる。LiTaO3 の結晶構造
と、この高いc軸配向性との組合せに基づき、良好な圧
電性を有するLiTaO3 /ダイヤモンド構造を得るこ
とができる。
In the embodiment of the present invention in which the LiTaO 3 film is arranged on the diamond surface having the (111) orientation, the LiTaO 3 thin film is higher than the case where the LiTaO 3 thin film is formed on the diamond surface having another orientation. L with c-axis orientation
An iTaO 3 thin film is obtained. Based on the combination of the crystal structure of LiTaO 3 and this high c-axis orientation, a LiTaO 3 / diamond structure having good piezoelectricity can be obtained.

【0030】したがって、このようなc軸配向LiTa
3 膜/ダイヤモンド構造を利用して表面弾性波素子を
構成した場合には、該素子の変換効率の指標たる電気機
械結合係数の改善が可能となる。更には、LiTaO3
膜の表面平坦性が向上し、c軸が揃うことにより、該L
iTaO3 の膜質も向上するため、表面弾性波素子とし
ての伝搬損失の低減が可能となる。
Therefore, such c-axis oriented LiTa
When the surface acoustic wave device is constructed by utilizing the O 3 film / diamond structure, the electromechanical coupling coefficient, which is an index of the conversion efficiency of the device, can be improved. Furthermore, LiTaO 3
By improving the surface flatness of the film and aligning the c-axis, the L
Since the film quality of iTaO 3 is also improved, it is possible to reduce the propagation loss as a surface acoustic wave device.

【0031】本発明者の知見によれば、上記LiTaO
3 膜においては、その(001)面{c軸に垂直な面}
における結晶構造が、(ダイヤモンドの(111)面と
異なる配向性を有する面と比較して)ダイヤモンドの
(111)面の結晶構造と類似した形状となり、結晶面
が揃い易いものと推定される。従って、ダイヤモンドの
(111)配向性を有する面上に形成したLiTaO3
膜の高いc軸配向性が得られるものと推定される。
According to the knowledge of the present inventor, the above-mentioned LiTaO
In the three films, the (001) plane {plane perpendicular to the c-axis}
It is assumed that the crystal structure in (1) has a shape similar to the crystal structure of the (111) plane of diamond (compared to the plane having a different orientation from the (111) plane of diamond), and the crystal planes are easily aligned. Therefore, LiTaO 3 formed on the surface of diamond having (111) orientation
It is estimated that a high c-axis orientation of the film can be obtained.

【0032】また、本発明者の知見によれば、高いc軸
配向性を有するLiTaO3 膜は、結晶性がよく、表面
弾性波の粒界散乱が小さくなり、該表面弾性波の伝搬損
失の低減が可能となるものと推定される。
Further, according to the knowledge of the present inventor, the LiTaO 3 film having a high c-axis orientation has good crystallinity, the grain boundary scattering of the surface acoustic wave becomes small, and the propagation loss of the surface acoustic wave is reduced. It is estimated that the reduction will be possible.

【0033】また、本発明者の実験によれば、ダイヤモ
ンドの(111)配向性を有する面上に形成されたLi
TaO3 薄膜の表面は、ダイヤモンドの(111)面と
異なる配向性を有する面上に形成されたLiTaO3
膜と比較して、高い表面平坦性を有することが判明して
いる。この点からも、ダイヤモンドの(111)配向性
を有する面上に形成されたLiTaO3 薄膜の表面は、
ダイヤモンドの(111)と異なる面に形成されたLi
BR>TaO3 薄膜と比較して、表面弾性波の表面凹凸に
よる散乱を低減でき、伝搬損失の低減化に寄与すると推
定される。
Further, according to an experiment by the present inventor, Li formed on the surface of diamond having (111) orientation.
It has been found that the surface of the TaO 3 thin film has higher surface flatness than the LiTaO 3 thin film formed on the surface of the diamond having a different orientation from the (111) plane. From this point as well, the surface of the LiTaO 3 thin film formed on the surface of diamond having the (111) orientation has
Li formed on the surface different from (111) of diamond
Compared with the BR> TaO 3 thin film, it is presumed that the scattering of surface acoustic waves due to surface irregularities can be reduced, which contributes to the reduction of propagation loss.

【0034】一方、(100)配向性を有するダイヤモ
ンド面上にLiTaO3 膜を配置する本発明の態様にお
いては、他の配向性を有するダイヤモンド面上にLiT
aO3 薄膜を形成した場合と比較して、高いa軸配向性
を有するLiTaO3 薄膜が得られる。このような態様
においても、LiTaO3 の結晶構造と高いa軸配向性
との組合せに基づき、良好な圧電性を有するLiTaO
3 /ダイヤモンド構造を得ることができる。更に、この
a軸配向LiTaO3 膜/ダイヤモンド構造を利用して
表面弾性波素子を構成した場合には、上記したc軸配向
LiTaO3 膜/ダイヤモンド構造の場合と同様の理由
により、表面弾性波素子の電気機械結合係数の改善、お
よび伝搬損失の低減が可能となるものと推定される。
On the other hand, in the embodiment of the present invention in which the LiTaO 3 film is arranged on the diamond surface having the (100) orientation, LiT is formed on the diamond surface having another orientation.
A LiTaO 3 thin film having high a-axis orientation is obtained as compared with the case of forming an aO 3 thin film. Even in such an embodiment, LiTaO 3 having good piezoelectricity is obtained based on the combination of the crystal structure of LiTaO 3 and high a-axis orientation.
3 / Diamond structure can be obtained. Further, when the surface acoustic wave device is constructed by utilizing the a-axis oriented LiTaO 3 film / diamond structure, the surface acoustic wave device is formed for the same reason as the case of the c-axis oriented LiTaO 3 film / diamond structure. It is estimated that it is possible to improve the electromechanical coupling coefficient and to reduce the propagation loss.

【0035】本発明の配向性材料ないし配向性基板を用
いた場合、光導波路においても、単結晶に基づく粒界散
乱の低減により、伝搬損失を低減することが可能であ
る。
When the oriented material or oriented substrate of the present invention is used, even in an optical waveguide, it is possible to reduce the propagation loss by reducing the grain boundary scattering due to the single crystal.

【0036】以下、必要に応じて図面を参照しつつ、本
発明を詳細に説明する。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings as necessary.

【0037】(ダイヤモンド)本発明においては、その
上にLiTaO3 膜を配置すべきダイヤモンド面を与え
るダイヤモンドの結晶性、および該ダイヤモンド面の配
向性は、該LiTaO3 膜の結晶性(単結晶/多結晶)
ないし配向性(例えば、c軸配向性、a軸配向性等)と
の関係によって、以下のような組合で用いることが好ま
しい。
(Diamond) In the present invention, the crystallinity of the diamond that gives the diamond surface on which the LiTaO 3 film is to be arranged, and the orientation of the diamond surface are determined by the crystallinity (single crystal / single crystal) of the LiTaO 3 film. Polycrystal)
It is preferable to use the following combinations depending on the relationship with the orientation (eg, c-axis orientation, a-axis orientation, etc.).

【0038】 <ダイヤモンド> <LiTaO3 膜> <態様1> 単結晶・(111)面 単結晶・c軸配向性 (LiTaO3 の(001)面が、ダイヤモンドの(111)面に平行) <態様2> 多結晶・(111)配向性の面 単結晶・c軸配向性 (LiTaO3 の(001)面が、ダイヤモンドの(111)面に平行) <態様3> 単結晶・(100)面 単結晶・a軸配向性 (LiTaO3 の(100)面が、ダイヤモンドの(100)面に平行) 本明細書においては、「(111)配向性を有する面」
は、上記した「単結晶ダイヤモンドの(111)面、お
よび多結晶ダイヤモンドの(111)配向性を有する
面」のいずれをも包含する意味で用いる。
<Diamond><LiTaO 3 film><Aspect1> Single crystal / (111) plane Single crystal / c-axis orientation ((001) plane of LiTaO 3 is parallel to (111) plane of diamond) <Aspect 2> Polycrystal / (111) -oriented plane Single crystal / c-axis orientation ((001) plane of LiTaO 3 is parallel to (111) plane of diamond) <Aspect 3> Single crystal / (100) plane Crystal / a-axis orientation (the (100) plane of LiTaO 3 is parallel to the (100) plane of diamond) In the present specification, “plane having (111) orientation”
Is used to include both the above-mentioned “(111) plane of single crystal diamond and (111) plane of polycrystalline diamond”.

【0039】LiTaO3 膜を配置すべきダイヤモンド
面が上記した特定の配向性を有する限り、該ダイヤモン
ド面を得る方法は、特に制限されない。より具体的には
例えば、このような特定の配向性を有する面としては、
単結晶ダイヤモンドの該配向性を有する面をそのまま用
いてもよく、また、他の材料(基材)上に、ダイヤモン
ド膜をエピタキシャル成長させて、このように成長させ
たダイヤモンド膜表面として上記した特定の配向性を有
する面を得てもよい。
The method for obtaining the diamond surface is not particularly limited as long as the diamond surface on which the LiTaO 3 film is to be arranged has the above-mentioned specific orientation. More specifically, for example, as a surface having such a specific orientation,
The surface of the single crystal diamond having the orientation may be used as it is, or a diamond film may be epitaxially grown on another material (base material), and the above-mentioned specific diamond film surface may be used. You may obtain the surface which has orientation.

【0040】上記した特定の配向性を有する面を与える
ダイヤモンドの形状(平面形状、立体形状)、大きさ等
は特に制限されず、本発明の配向性材料ないし基板の用
途によって適宜選択することが可能である。
The shape (planar shape, three-dimensional shape), size, etc. of diamond that gives the surface having the above-mentioned specific orientation are not particularly limited, and can be appropriately selected depending on the use of the orientation material or substrate of the present invention. It is possible.

【0041】本発明において、上記した「特定の配向性
を有する面」を与えるダイヤモンドがダイヤモンド膜な
いしダイヤモンド層である場合、該ダイヤモンド(薄)
膜ないしダイヤモンド層の成長方法は、特に制限されな
い。より具体的には例えば、該成長方法として、CVD
(化学的気相成長)法、マイクロ波プラズマCVD法、
PVD(物理的気相成長)法、スパッタリング法、イオ
ンプレーティング法、プラズマジェット法、火炎法およ
び熱フィラメント法等の公知の方法が使用可能である。
In the present invention, when the diamond giving the above-mentioned "surface having a specific orientation" is a diamond film or a diamond layer, the diamond (thin)
The method of growing the film or diamond layer is not particularly limited. More specifically, for example, as the growth method, CVD
(Chemical vapor deposition) method, microwave plasma CVD method,
Known methods such as PVD (Physical Vapor Deposition) method, sputtering method, ion plating method, plasma jet method, flame method and hot filament method can be used.

【0042】上記配向性を有する面を与えるダイヤモン
ド自体は、絶縁性ダイヤモンド、半導電性ダイヤモンド
のいずれであっても良い。本発明において、上記「絶縁
性ダイヤモンド」とは、その体積抵抗率が106 Ω・c
mを越えるダイヤモンドをいい、「半導電性ダイヤモン
ド」とは、その体積抵抗率が106 Ω・cm以下のダイ
ヤモンドをいう。
The diamond itself which gives the surface having the above-mentioned orientation may be either insulating diamond or semiconductive diamond. In the present invention, the above-mentioned “insulating diamond” has a volume resistivity of 10 6 Ω · c.
A diamond having a volume resistivity of 10 6 Ω · cm or less is referred to as a “semiconductive diamond”.

【0043】半導電性ダイヤモンドの形成方法は特に制
限されないが、例えば、ダイヤモンドの水素化処理、ダ
イヤモンドへの不純物のドープ、ダイヤモンドへの格子
欠陥の導入等により、半導電性ダイヤモンドを形成する
ことができる。
The method for forming the semiconductive diamond is not particularly limited, but it is possible to form the semiconductive diamond by, for example, hydrogenating the diamond, doping the diamond with impurities, or introducing lattice defects into the diamond. it can.

【0044】(ダイヤモンド面の配向性)上記したよう
に、LiTaO3 膜は、単結晶、エピタキシャル膜また
は多結晶ダイヤモンドの(111)配向性を有する面上
に形成した場合に、最も高い配向性を示す。
(Orientation of Diamond Surface) As described above, the LiTaO 3 film exhibits the highest orientation when formed on a surface of a single crystal, an epitaxial film or a polycrystalline diamond having (111) orientation. Show.

【0045】本発明において、このようなダイヤモンド
の(111)配向性は、例えば、X線回折に基づく回折
強度における(111)面に基づく回折強度と、その他
の面に基づく回折強度との比較に基づいて評価すること
が可能である(このようなX線回折においては、例え
ば、単色X線たるCu−Kα線(0.154nm)を用
いた通常の手法を用いることができる)。
In the present invention, such (111) orientation of diamond can be compared with the diffraction intensity based on the (111) plane in the diffraction intensity based on X-ray diffraction and the diffraction intensity based on other planes. It is possible to evaluate based on this (for such X-ray diffraction, for example, a usual method using Cu—Kα ray ( 0.154 nm ) as a monochromatic X-ray can be used).

【0046】より具体的には、多結晶ダイヤモンド等の
X線回折に基づく回折強度において、(111)面に基
づく回折強度と、その他の面(例えば、(220)面、
(400)面)に基づく回折強度とを測定し、得られた
(111)面の強度を100として、その他の面の回折
強度を規格化した(すなわち、(111)面の強度=1
00に対する相対強度を求めた)際に、(111)面の
回折強度100に対し、(111)面以外の面から得ら
れる回折強度の合計を求める。本発明においては、この
ように規格化した「(111)面以外の回折強度」の合
計が25以下であることが、ダイヤモンドの(111)
面上に形成したLiTaO3 膜の良好なc軸配向性の点
から好ましい。
More specifically, in the diffraction intensity based on X-ray diffraction of polycrystalline diamond or the like, the diffraction intensity based on the (111) plane and other planes (for example, the (220) plane,
The diffraction intensity based on the (400) plane was measured, and the obtained intensity of the (111) plane was set to 100, and the diffraction intensity of the other plane was normalized (that is, the intensity of the (111) plane = 1).
When the relative intensity with respect to 00 is obtained), the total of the diffraction intensities obtained from the planes other than the (111) plane with respect to the diffraction intensity 100 of the (111) plane is obtained. In the present invention, the total of the “diffraction intensities other than the (111) plane” thus standardized is 25 or less, which means that the (111) of diamond is
It is preferable from the viewpoint of good c-axis orientation of the LiTaO 3 film formed on the surface.

【0047】(LiTaO3 膜)本発明において、上記
したダイヤモンドの特定の配向性を有する面上に形成す
べきLiTaO3 膜は、単結晶であってもよく、また多
結晶であってもよいが、上述したような態様1〜3に示
したようなダイヤモンド面の配向性との組合せで用いる
ことが好ましい。
(LiTaO 3 Film) In the present invention, the LiTaO 3 film to be formed on the above-mentioned surface of diamond having a specific orientation may be a single crystal or a polycrystal. It is preferable to use it in combination with the orientation of the diamond surface as shown in the first to third aspects.

【0048】LiTaO3 膜を形成する方法としては、
スパッタリング、蒸着法、CVD法、レーザアニール
法、MOCVD(有機金属CVD)法、MBE(分子線
エピタキシー)法等の公知の方法を特に制限なく用いる
ことができる。
As a method of forming a LiTaO 3 film,
Known methods such as sputtering, vapor deposition method, CVD method, laser annealing method, MOCVD (organic metal CVD) method and MBE (molecular beam epitaxy) method can be used without particular limitation.

【0049】該LiTaO3 膜の厚さは、本発明の配向
性材料ないし配向性基板の用途によって適宜選択するこ
とが可能であり、特に制限されない。
The thickness of the LiTaO 3 film can be appropriately selected depending on the use of the oriented material or oriented substrate of the present invention, and is not particularly limited.

【0050】(LiTaO3 膜の配向性)本発明におい
ては、LiTaO3 膜の配向性は、例えば、X線ロッキ
ングパターン法(結晶面の配向性評価方法の1つ)によ
って評価することが可能である。より具体的には例え
ば、以下のようにして配向性(面内の配向性)を評価で
きる。
(Orientation of LiTaO 3 Film) In the present invention, the orientation of the LiTaO 3 film can be evaluated by, for example, the X-ray rocking pattern method (one of the crystal plane orientation evaluation methods). is there. More specifically, for example, the orientation (in-plane orientation) can be evaluated as follows.

【0051】(1)測定試料をX線ディフラクトメータ
の試料ホルダーに設置する。
(1) The measurement sample is placed in the sample holder of the X-ray diffractometer.

【0052】(2)X線ディフラクトパターン法を用い
て、評価すべき面方位を測定する。
(2) The plane orientation to be evaluated is measured by using the X-ray diffract pattern method.

【0053】(3)θ軸(測定試料回転)と、2θ軸
(X線カウンター)とを回転させて、評価すべき面方位
における出力の最大値に、該θ軸と2θ軸とを固定す
る。基板に対して、c軸が垂直に配向しているLiTa
3 膜の場合、2θが39.277°、θが19.63
8°である。また、基板に対して、a軸が垂直に配向し
ているLiTaO3 膜の場合、2θが62.381°、
θが31.191°である。
(3) The θ axis (measurement sample rotation) and the 2θ axis (X-ray counter) are rotated to fix the θ axis and the 2θ axis to the maximum value of the output in the plane orientation to be evaluated. . LiTa with the c-axis oriented perpendicular to the substrate
In the case of an O 3 film, 2θ is 39.277 ° and θ is 19.63.
It is 8 °. Further, in the case of a LiTaO 3 film in which the a-axis is oriented perpendicular to the substrate, 2θ is 62.381 °,
θ is 31.191 °.

【0054】(4)試料のみを回転させ(θ軸のみ)、
ロッキングカーブを測定する。
(4) Only the sample is rotated (only the θ axis),
Measure the rocking curve.

【0055】(5)測定されたロッキングカーブをガウ
ス分布とみなし、その標準偏差σを求める。
(5) The measured rocking curve is regarded as a Gaussian distribution, and its standard deviation σ is obtained.

【0056】上記のようにして測定されたロッキングカ
ーブの標準偏差σが小さい程、良好な配向性を示してい
る。本発明の配向性材料、配向性基板ないし表面弾性波
素子においては、このσ値は、5以下(更には4以下)
であることが好ましい。
The smaller the standard deviation σ of the rocking curve measured as described above, the better the orientation. In the oriented material, oriented substrate or surface acoustic wave device of the present invention, this σ value is 5 or less (further 4 or less).
Is preferred.

【0057】(電極配置)本発明の表面弾性波素子にお
いては、図1〜4の模式断面図に示すような櫛型電極
(必要に応じて、更に短絡用電極)の電極配置が好まし
く用いられる。
(Electrode Arrangement) In the surface acoustic wave device of the present invention, an electrode arrangement of comb-shaped electrodes (and, if necessary, short-circuiting electrodes) as shown in the schematic sectional views of FIGS. 1 to 4 is preferably used. .

【0058】図1に示す構成(電極配置A)において
は、表面弾性波素子はダイヤモンドと、該ダイヤモンド
上に配置された櫛型電極と、該櫛型電極上に配置された
LiTaO3 層とからなる。図2に示す構成(電極配置
C)は、上記「電極配置A」のLiTaO3 層上に、更
に短絡用電極を配置してなる。
In the structure (electrode arrangement A) shown in FIG. 1, the surface acoustic wave element is composed of diamond, a comb-shaped electrode arranged on the diamond, and a LiTaO 3 layer arranged on the comb-shaped electrode. Become. The configuration (electrode arrangement C) shown in FIG. 2 is formed by further arranging a short-circuit electrode on the LiTaO 3 layer of the above-mentioned “electrode arrangement A”.

【0059】図3に示す構成(電極配置E)において
は、表面弾性波素子はダイヤモンドと、該ダイヤモンド
上に配置されたLiTaO3 層と、該LiTaO3 層上
に配置された櫛型電極とからなる。図4に示す構成(電
極配置F)は、上記「電極配置E」のダイヤモンドとL
iTaO3 層との間に、更に短絡用電極を配置してな
る。
In the structure (electrode arrangement E) shown in FIG. 3, the surface acoustic wave element is composed of diamond, a LiTaO 3 layer arranged on the diamond, and a comb-shaped electrode arranged on the LiTaO 3 layer. Become. The structure (electrode arrangement F) shown in FIG.
A short-circuit electrode is further arranged between the iTaO 3 layer and the iTaO 3 layer.

【0060】(櫛型電極)本発明の表面弾性波素子にお
ける櫛型電極を構成する材料は、導電性材料である限
り、特に制限されない。櫛型電極としての加工性および
コストの点からは、Al(アルミニウム)が特に好まし
く使用可能である。
(Comb Type Electrode) The material forming the comb type electrode in the surface acoustic wave device of the present invention is not particularly limited as long as it is a conductive material. From the viewpoint of workability as a comb-shaped electrode and cost, Al (aluminum) can be particularly preferably used.

【0061】櫛型電極の厚さは、該電極としての機能を
発揮する限り特に制限されないが、10〜300nm
度(更には10〜50nm程度)であることが好まし
い。この厚さが10nm未満では、抵抗率が高くなり損
失が増加する。一方、該電極の厚さが300nmを越え
ると、電極の厚み、高さによる表面弾性波(以下「SA
W」という)の反射を引き起こす質量付加効果が著しく
なり、目的とするSAW特性を得ることが困難となる。
The thickness of the comb-shaped electrode is not particularly limited as long as the function as the electrode is exhibited, but it is preferably about 10 to 300 nm (more preferably about 10 to 50 nm ). If this thickness is less than 10 nm , the resistivity increases and the loss increases. On the other hand, when the thickness of the electrode exceeds 300 nm , surface acoustic waves (hereinafter referred to as "SA
The mass addition effect that causes the reflection of (W)) becomes significant, and it becomes difficult to obtain the target SAW characteristics.

【0062】櫛型電極の平面形状は、該電極としての機
能を発揮する限り特に制限されないが、図5に模式平面
図を示すような、いわゆるシングル電極、図6に模式平
面図を示すようなダブル電極等が好適に使用可能であ
る。
The planar shape of the comb-shaped electrode is not particularly limited as long as it exhibits the function as the electrode, but it is a so-called single electrode as shown in the schematic plan view of FIG. 5, and the schematic plan view of FIG. A double electrode or the like can be preferably used.

【0063】上記したような櫛型電極は、必要に応じ
て、該電極を形成すべき面(例えば、(111)配向性
のダイヤモンド面)に、埋め込んでもよい。より具体的
には例えば、溝等の形状を有する凹部を形成し(あるい
は該凹部を予め与えるように、所定の面を形成し)、櫛
型電極を構成するAl等の導電性材料の全部又は一部
を、このように形成した凹部中に埋めてもよい。このよ
うに櫛型電極の全部又は一部を埋め込むことにより、例
えば、櫛型電極の高さを、該電極を形成すべき面の高さ
を実質的に等しくすることが可能となり、電極の厚みに
よるSAWの反射の影響を低減できる。
If necessary, the comb-shaped electrode as described above may be embedded in the surface on which the electrode is to be formed (for example, a (111) oriented diamond surface). More specifically, for example, a concave portion having a shape such as a groove is formed (or a predetermined surface is formed so as to give the concave portion in advance), and all or a whole of a conductive material such as Al forming the comb-shaped electrode or A part may be filled in the recess thus formed. By embedding all or part of the comb-shaped electrode in this manner, for example, the height of the comb-shaped electrode can be made substantially equal to the height of the surface on which the electrode is to be formed, and the thickness of the electrode It is possible to reduce the influence of the SAW reflection caused by.

【0064】(短絡用電極)本発明の表面弾性波素子に
おいて、必要に応じて設けられる短絡用電極は、電界を
等電位とすることにより該素子のSAW特性を変化させ
る機能を有する電極である。この電極は、金属(薄)膜
(例えば、Al、Au、Al−Cu等)から構成されて
いることが好ましい。短絡用電極は、上記した櫛型電極
とは異なる機能を有するため、該短絡用電極を構成する
材料は、必ずしも櫛型電極の材料と同一である必要はな
い。
(Short-Circuiting Electrode) In the surface acoustic wave device of the present invention, the short-circuiting electrode provided as required is an electrode having a function of changing the SAW characteristic of the device by setting the electric field to an equal potential. . This electrode is preferably composed of a metal (thin) film (for example, Al, Au, Al-Cu, etc.). Since the short-circuit electrode has a function different from that of the comb-shaped electrode described above, the material forming the short-circuit electrode does not necessarily have to be the same as the material of the comb-shaped electrode.

【0065】短絡用電極の厚さは、該電極としての機能
を発揮する限り特に制限されないが、10〜300nm
程度(更には10〜50nm程度)であることが好まし
い。この厚さが10nm未満では、等電位の形成が困難
となり、他方、300nmを越えると、SAWの反射に
影響し易くなる。
The thickness of the short-circuit electrode is not particularly limited as long as it exhibits the function as the electrode, but is 10 to 300 nm.
It is preferably about 10 nm to 50 nm. If the thickness is less than 10 nm , it becomes difficult to form an equipotential, while if it exceeds 300 nm , the SAW reflection is likely to be affected.

【0066】この短絡用電極は、例えば、櫛型電極と同
様の占有面積を有する「ベタ電極」の平面形状を有する
ことが好ましい。
It is preferable that the short-circuiting electrode has, for example, a planar shape of "solid electrode" having the same occupied area as the comb-shaped electrode.

【0067】(SiO2 層等)本発明の表面弾性波素子
においては、必要に応じて、SiO2 、ダイヤモンド、
およびダイヤモンド状炭素膜からなる群から選択された
1種類以上の材料からなる層を設けてもよい。このよう
な層は、保護層としての機能をも有することができる。
(SiO 2 layer, etc.) In the surface acoustic wave device of the present invention, if necessary, SiO 2 , diamond,
A layer made of one or more kinds of materials selected from the group consisting of and a diamond-like carbon film may be provided. Such a layer can also have a function as a protective layer.

【0068】SiO2 (薄)膜をLiTaO3 膜の上に
形成することにより、温度係数を低減でき、および/又
は効率の指標である電気機械結合係数を増大させること
ができる。
By forming the SiO 2 (thin) film on the LiTaO 3 film, the temperature coefficient can be reduced and / or the electromechanical coupling coefficient, which is an index of efficiency, can be increased.

【0069】一方、上記層として、ダイヤモンド薄膜あ
るいはダイヤモンド状炭素膜をLiTaO3 膜の上に積
層すると、伝搬速度を高め、しかも高い電気機械結合係
数を得ることが容易となる。
On the other hand, when a diamond thin film or a diamond-like carbon film is laminated on the LiTaO 3 film as the above layer, it becomes easy to increase the propagation speed and obtain a high electromechanical coupling coefficient.

【0070】(ダイヤモンド状炭素)上記ダイヤモンド
状炭素膜を構成するダイヤモンド状炭素(Diamond-like
carbon ;ないしDLC)は、硬度の高いアモルファス
物質であり、安定性に優れ、しかもダイヤモンドと同様
の炭素原子からなるため、ダイヤモンドへの元素的拡散
や反応について実質的に考慮する必要がない等の特徴を
有している。このため、ダイヤモンド状炭素は、上記絶
縁膜を形成する絶縁性材料として好適に使用可能であ
る。
(Diamond-like carbon) Diamond-like carbon (Diamond-like carbon) forming the diamond-like carbon film
carbon; or DLC) is an amorphous substance having a high hardness, is excellent in stability, and is composed of carbon atoms similar to diamond, so that it is not necessary to substantially consider elemental diffusion and reaction into diamond. It has features. Therefore, diamond-like carbon can be preferably used as an insulating material for forming the insulating film.

【0071】上記ダイヤモンド状炭素(i−カーボンな
いしアモルファスカーボンとも称される)は、以下のよ
うな性質を有する物質である。
The diamond-like carbon (also referred to as i-carbon or amorphous carbon) is a substance having the following properties.

【0072】(1)通常、炭素の他に水素を含む。この
場合、水素のモル数は、炭素のモル数より小さいことが
好ましい。
(1) Usually, hydrogen is contained in addition to carbon. In this case, the number of moles of hydrogen is preferably smaller than the number of moles of carbon.

【0073】(2)結晶状態はアモルファスである。ダ
イヤモンド状炭素と、ダイヤモンドないしグラファイト
とは、例えば、ラマン分光法によって識別可能である。
図7にダイヤモンド状炭素(アモルファスカーボン)
(a)と、グラファイト(b)と、ダイヤモンド(c)
との典型的なスペクトルを示す。図7に示したように、
ダイヤモンド(c)は1332cm-1(sp3 C−C由
来)、グラファイト(b)は1580cm-1(sp2
−C由来)にそれぞれ鋭いピークを示すのに対して、ダ
イヤモンド状炭素(c)は1360cm-1と1600c
-1とにブロードなピークを示す。
(2) The crystalline state is amorphous. Diamond-like carbon and diamond or graphite can be distinguished by, for example, Raman spectroscopy.
Figure 7 shows diamond-like carbon (amorphous carbon)
(A), graphite (b), diamond (c)
And a typical spectrum is shown. As shown in FIG.
Diamond (c) is 1332 cm -1 (derived from sp 3 C-C), and graphite (b) is 1580 cm -1 (sp 2 C).
-Derived carbon) has sharp peaks, while diamond-like carbon (c) has 1360 cm -1 and 1600 c.
A broad peak is shown at m -1 .

【0074】(3)一般の金属に比べて、高い硬度を有
する。本発明で用いるダイヤモンド状炭素は、ビッカー
ス硬さHv(Vickers hardness)が1, 000〜5, 0
00程度であることが好ましい(ダイヤモンドは、通常
10, 000程度のビッカース硬さHvを有する)。
(3) It has a higher hardness than ordinary metals. The diamond-like carbon used in the present invention has a Vickers hardness Hv (Vickers hardness) of 1,000 to 5.0.
It is preferably about 00 (diamond usually has a Vickers hardness Hv of about 10,000).

【0075】(4)電気的には絶縁体である。(4) It is an insulator electrically.

【0076】(5)光を透過する性質を有する。(5) It has a property of transmitting light.

【0077】上記したような性質を有するダイヤモンド
状炭素膜は、ダイヤモンドの合成と同様にプラズマCV
D、イオンビーム蒸着法、スパッタリング等の気相プロ
セスに従って形成することが可能である。より具体的に
は例えば、ダイヤモンド状炭素は、ダイヤモンド形成と
同様のCVD条件で、基板温度を下げる(例えば、基板
温度100℃程度)ことにより得ることができる(ダイ
ヤモンド状炭素の詳細については、例えば、平木昭夫・
川原田洋、「炭素」、1987(No. 128)、41〜
49頁(日本炭素学会)を参照することができる)。
The diamond-like carbon film having the above-mentioned properties can be used for plasma CV as in the synthesis of diamond.
It can be formed according to a vapor phase process such as D, an ion beam vapor deposition method, and sputtering. More specifically, for example, diamond-like carbon can be obtained by lowering the substrate temperature (for example, a substrate temperature of about 100 ° C.) under the same CVD conditions as diamond formation (for details of diamond-like carbon, see, for example, , Akio Hiraki
Hiroshi Kawarada, "Carbon", 1987 (No. 128), 41-
See page 49 (Japan Carbon Society).

【0078】(用途)本発明の配向性材料ないし配向性
基板は、LiTaO3 /ダイヤモンド構造を利用した種
々のデバイスに応用することが可能であるが、特に、上
記した態様1〜3の配向性材料ないし配向性基板の好ま
しい用途は、以下の通りである。
(Use) The oriented material or oriented substrate of the present invention can be applied to various devices utilizing the LiTaO 3 / diamond structure. Preferred uses of the material or the oriented substrate are as follows.

【0079】 <ダイヤモンド> <LiTaO3 > <態様1> 単結晶・(111)面 単結晶・c軸配向性 (LiTaO3 の(001)面が、ダイヤモンドの(111)面に平行) 用途:光導波路、光分岐器、スイッチ、表面弾性波素子(SAWデバイス) <態様2> 多結晶・(111)配向性の面 単結晶・c軸配向性 (LiTaO3 の(001)面が、ダイヤモンドの(111)面に平行) 用途:表面弾性波素子 <態様3> 単結晶・(100)面 単結晶・a軸配向性 (LiTaO3 の(100)面が、ダイヤモンドの(100)面に平行) 用途:光導波路、光分岐器、スイッチ、表面弾性波素子(SAWデバイス) (光導波路としての応用例)ここでは本発明の配向性基
板を光導波路として応用した例について、図8の模式断
面図を参照しつつ説明する。
<Diamond><LiTaO 3 ><Aspect1> Single crystal / (111) plane Single crystal / c-axis orientation (the (001) plane of LiTaO 3 is parallel to the (111) plane of diamond) Application: Optical Waveguide, optical splitter, switch, surface acoustic wave device (SAW device) <Aspect 2> Polycrystalline / (111) -oriented plane Single crystal / c-axis oriented (LiTaO 3 (001) plane is diamond ( (111) plane parallel) Use: Surface acoustic wave device <Aspect 3> Single crystal / (100) plane Single crystal / a-axis orientation ((100) plane of LiTaO 3 is parallel to (100) plane of diamond) : Optical waveguide, optical branching device, switch, surface acoustic wave device (SAW device) (Application example as optical waveguide) Here, an example in which the oriented substrate of the present invention is applied as an optical waveguide is shown in the schematic sectional view of FIG. Irradiation to now be described.

【0080】図8を参照して、まず、ダイヤモンド上に
LiTaO3 膜を成長させる。このLiTaO3 膜の両
端に、ダイヤモンド・サーミスタ、およびLD(レーザ
・ダイオード)を配置して該LiTaO3 上に外部光変
調器を形成する。このような態様においては、ダイヤモ
ンドの高い熱伝導度を有するヒートシンク上にこれらの
各デバイスが形成されることになるため、熱的安定性の
高い光変調器を形成することが可能となる。この際、光
の伝搬損失の低減の点からは、ダイヤモンド上に形成す
べき上記LiTaO3 膜は単結晶であることが好まし
い。
Referring to FIG. 8, first, a LiTaO 3 film is grown on diamond. A diamond thermistor and an LD (laser diode) are arranged on both ends of the LiTaO 3 film to form an external optical modulator on the LiTaO 3 . In such a mode, since each of these devices is formed on the heat sink having high thermal conductivity of diamond, it becomes possible to form an optical modulator having high thermal stability. At this time, the LiTaO 3 film to be formed on the diamond is preferably a single crystal from the viewpoint of reducing the propagation loss of light.

【0081】より具体的には、上記した好ましいLiT
aO3 膜は、例えば、高圧合成単結晶ダイヤモンドの
(111)面上に、LiTaO3 (001)膜をエピタ
キシャル成長させることにより形成可能である。該Li
TaO3 膜上に光導波路を形成するためには、例えば、
プロトン交換法が好ましく用いられる。このプロトン交
換法は、LiTaO3 等に好適に使用可能な光導波路形
成方法の一種である。このプロトン交換法によれば、例
えば、LiTaO3 膜の表面にフォトリソグラフィーを
用いて導波路を形成した後、該LiTaO3 膜を安息香
酸やピロ燐酸等のプロトン交換試薬に接触させることに
より、LiTaO3 のLiと酸中のHとの交換反応が生
じ、このプロトン交換が生じた部分について、屈折率を
増大させることが可能となる(このようなプロトン交換
法の詳細については、例えば、西原浩他著「光集積回
路」、167〜170頁、オーム社(1990年)を参
照することができる)。
More specifically, the above-mentioned preferred LiT
The aO 3 film can be formed, for example, by epitaxially growing a LiTaO 3 (001) film on the (111) plane of high-pressure synthetic single crystal diamond. The Li
To form an optical waveguide on the TaO 3 film, for example,
The proton exchange method is preferably used. This proton exchange method is a kind of optical waveguide forming method that can be suitably used for LiTaO 3 and the like. According to this proton exchange method, for example, a waveguide is formed on the surface of a LiTaO 3 film by using photolithography, and then the LiTaO 3 film is brought into contact with a proton exchange reagent such as benzoic acid or pyrophosphoric acid to form a LiTaO 3 film. An exchange reaction between Li of 3 and H in the acid occurs, and it becomes possible to increase the refractive index of the portion where the proton exchange occurs (for details of such a proton exchange method, see, for example, Hiroshi Nishihara). Other references, "Optical Integrated Circuits", pp. 167-170, Ohmsha (1990) can be referred to).

【0082】その他の導波路形成方法としては、埋め込
み型導波路を形成する方法、飛び出した形のリッジ型導
波路を形成する方法、金属電極を装荷した際の屈折率低
下を利用して、電極が存在しないLiTaO3 部分を導
波路とする装荷型導波路形成方法等が挙げられる。
As other waveguide forming methods, a method of forming a buried type waveguide, a method of forming a protruding ridge type waveguide, and a decrease in the refractive index when a metal electrode is loaded are used to form an electrode. There is a method of forming a loaded type waveguide in which a LiTaO 3 portion in which there is no is used as a waveguide.

【0083】埋め込み型の光変調器と好適に組合せ可能
な導波路の形成方法としては、Ti拡散方法、プロトン
交換法等が知られているが、プロトン交換法を用いた場
合、Ti拡散法と比べて、より高い屈折率差を得ること
ができ、光損傷をも少なくできるため、低損失導波路を
形成することが容易である。
As a method of forming a waveguide which can be preferably combined with an embedded optical modulator, a Ti diffusion method, a proton exchange method and the like are known. When the proton exchange method is used, the Ti diffusion method and the Ti diffusion method are used. In comparison, a higher refractive index difference can be obtained and optical damage can be reduced, so that it is easy to form a low-loss waveguide.

【0084】半導体レーザ、サーミスタ等の半導体デバ
イスは、長時間の使用によりそれ自身が発熱し、動作特
性が変化する可能性がある。特に半導体レーザを通信等
に使用する場合、周波数が変動すると混線等を招いた
り、ノイズが増加する等の問題点が生ずる可能性が高い
ため、通常は半導体レーザをヒートシンク上に配置して
熱を逃がすことが好ましい。熱伝導性が最も高いダイヤ
モンド上に半導体レーザを配置し、且つ、サーミスタ等
を用いて熱の変化をフィードバックさせて温度ないし温
度変化を一定とした場合、安定した光変調器を形成する
ことが可能となるため好ましい。
A semiconductor device such as a semiconductor laser or a thermistor may generate heat by itself when used for a long time, and its operating characteristics may change. Especially when the semiconductor laser is used for communication, etc., it is highly likely that problems such as cross-linking and noise increase will occur when the frequency fluctuates. It is preferable to let it escape. When a semiconductor laser is placed on diamond, which has the highest thermal conductivity, and the temperature or temperature change is kept constant by feeding back the change in heat using a thermistor, etc., a stable optical modulator can be formed. Therefore, it is preferable.

【0085】以下、実施例により本発明を更に具体的に
説明する。
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to Examples.

【0086】[0086]

【実施例】実施例1 (111)面方位を有するIaタイプ天然ダイヤモン
ド、及びIbタイプ高圧合成ダイヤモンド上に、RFマ
グネトロンスパッタリング法を用いて、それぞれLiT
aO3 膜を形成した。
EXAMPLE 1 LiT type natural diamond and (Ib type) high-pressure synthetic diamond having a (111) plane orientation were each subjected to RF magnetron sputtering to obtain LiT.
An aO 3 film was formed.

【0087】<RFマグネトロンスパッタリング条件> 圧力: 0.665Pa 基板温度: 680℃ Ar:O2 =1:2 RFパワー: 100W 膜厚: 約0.6μm ターゲット: Li:Ta=3:2焼結体 上記LiTaO3 膜形成の際、基板温度はバルクLiT
aO3 のキュリー点(Tc〜620℃)より高く、自発
分極が180℃ランダム配向をするため、スパッタリン
グ中は基板に電界を印加し、成膜後も該電界を印加した
まま徐々に基板温度を下げ、結晶に充分な圧電性が得ら
れるようにした。
<RF magnetron sputtering conditions> Pressure: 0.665 Pa Substrate temperature: 680 ° C. Ar: O 2 = 1: 2 RF power: 100 W Film thickness: About 0.6 μm Target: Li: Ta = 3: 2 Sintered body When forming the above LiTaO 3 film, the substrate temperature is bulk LiT.
Since the temperature is higher than the Curie point (Tc to 620 ° C.) of aO 3 and the spontaneous polarization has a random orientation of 180 ° C., an electric field is applied to the substrate during sputtering, and after the film formation, the substrate temperature is gradually increased with the electric field applied. The crystal was made to have sufficient piezoelectricity.

【0088】上記Ib高圧単結晶ダイヤモンド上に形成
したLiTaO3 膜をRHEED(反射高速電子線回
折、電子線の入射方向:[1- 10])により分析した
ところ、図9の写真(複製物として示す)に示すRHE
EDパターン(120°ごとに現れる)、および図10
の写真(複製物として示す)に示すRHEEDパターン
(60°ごとに現れる)が得られた。ここで用いたRH
EEDとは、電子線回折の一手法であって、物質の表面
で散乱されて生ずる電子線回折図形を、後方の蛍光板で
観察する方法である。
[0088] The above Ib high pressure LiTaO 3 film RHEED formed on a single crystal diamond (reflection high-energy electron diffraction, the incident direction of the electron beam: [1 - 10]) was analyzed by, as a photograph in FIG. 9 (replica RHE shown in
ED pattern (appears every 120 °), and FIG.
The RHEED pattern (appears every 60 °) shown in the photograph (shown as a duplicate) was obtained. RH used here
EED is a method of electron beam diffraction and is a method of observing an electron beam diffraction pattern generated by scattering on the surface of a substance with a fluorescent plate at the rear.

【0089】図9および図10に示したようにスポット
のみが得られたことにより、LiTaO3 膜がエピタキ
シャル成長していることが確認された。
Since only spots were obtained as shown in FIGS. 9 and 10, it was confirmed that the LiTaO 3 film was epitaxially grown.

【0090】また、上記で形成された2種のLiTaO
3 膜をX線回折装置で調べたところ、いずれのLiTa
3 膜についても、(006)以外の回折は観測されな
かった。すなわち、ダイヤモンドの(111)面とLi
TaO3 膜の(001)面とは平行であることが確認さ
れた。上記X線回折の結果を図11のグラフに示す。
The two types of LiTaO formed as described above are also used.
When three films were examined by an X-ray diffractometer, it was found that
Also for the O 3 film, diffraction other than (006) was not observed. That is, the (111) plane of diamond and Li
It was confirmed to be parallel to the (001) plane of the TaO 3 film. The result of the X-ray diffraction is shown in the graph of FIG.

【0091】図12に単結晶ダイヤモンドの(111)
面とLiTaO3 の(001)面との整合状態を示すシ
ミュレーション結果(市販プログラムMOLGRAPH
を使用したシミュレーション結果)を示す。この図12
においては、単結晶ダイヤを上側に置いている。図12
中、白丸はC原子、黒丸はO原子、灰色の丸はLi原子
を表している。図12に示したように、Li原子とC原
子との格子間距離は、ほぼ2:1であり、C原子がLi
原子(OはLiとの整合により、Cと近接している)と
一つおきに整合している。
FIG. 12 shows the single crystal diamond (111)
Result showing the matching state between the plane and the (001) plane of LiTaO 3 (commercial program MOLGRAPH
The results of simulation using is shown. This FIG.
In, the single crystal diamond is placed on the upper side. 12
The white circles represent C atoms, the black circles represent O atoms, and the gray circles represent Li atoms. As shown in FIG. 12, the interstitial distance between the Li atom and the C atom is about 2: 1, and the C atom is Li.
Every other atom (O is close to C due to matching with Li).

【0092】実施例2 (100)面方位を有するIaタイプ天然ダイヤモン
ド、及びIbタイプ高圧合成ダイヤモンド上に、RFマ
グネトロンスパッタリング法を用いて、それぞれLiT
aO3 膜を形成した。
Example 2 LiT type natural diamond and (Ib type) high-pressure synthetic diamond having a (100) plane orientation were each subjected to LiT by RF magnetron sputtering.
An aO 3 film was formed.

【0093】<RFマグネトロンスパッタリング条件> 圧力: 1.33Pa 基板温度: 730℃ Ar:O2 =2:3 RFパワー: 120W 膜厚: 約0.7μm ターゲット: Li:Ta=3:2焼結体 上記で形成された2種のLiTaO3 膜をX線回折装置
で調べたところ、いずれのLiTaO3 膜についても、
(300)以外の回折は観測されなかった。すなわち、
ダイヤモンドの(100)面とLiTaO3 膜の(10
0)面とは平行であることが確認された。上記X線回折
の結果を図13のグラフに示す。
<RF magnetron sputtering conditions> Pressure: 1.33 Pa Substrate temperature: 730 ° C. Ar: O 2 = 2: 3 RF power: 120 W Film thickness: About 0.7 μm Target: Li: Ta = 3: 2 Sintered body When the two types of LiTaO 3 films formed above were examined with an X-ray diffractometer, it was found that for any of the LiTaO 3 films,
No diffraction other than (300) was observed. That is,
(100) face of diamond and (10) of LiTaO 3 film
It was confirmed to be parallel to the (0) plane. The result of the X-ray diffraction is shown in the graph of FIG.

【0094】上記ダイヤモンド上に形成したLiTaO
3 膜をRHEED(電子線の入射方向:[1- 01])
により分析したところ、実施例1におけると同様にスポ
ットのみが得られた。すなわち、上記LiTaO3 膜は
エピタキシャル成長していることが確認された。
LiTaO formed on the above diamond
3 membrane RHEED (incident direction of electron beam: [1 - 01])
As a result of analysis, only spots were obtained as in Example 1. That is, it was confirmed that the LiTaO 3 film was epitaxially grown.

【0095】図14に単結晶ダイヤモンドの(100)
面とLiTaO3 の(100)面との整合状態を示すシ
ミュレーション結果(市販プログラムMOLGRAPH
を使用)を示す。この図14においては、単結晶ダイヤ
を下側にしているため、一部のC原子が隠れている。図
14において、格子はダイヤモンドを基準としたユニッ
トセルを(100)面内で並べたものである。C原子
は、各格子点と、各格子の中心に位置している。この図
では、一番小さい白丸がC原子に相当するので、C原子
が見えない(隠れている)ところは、整合できる箇所で
ある。図14中、黒丸はO原子を示し、灰色の丸はLi
原子を示している。この図14においても、上記した図
12と同様に、Li原子とC原子との格子間距離が2:
1で整合しており、O原子はC原子に近接した位置に存
在している。
FIG. 14 shows a single crystal diamond (100)
Result showing the matching state between the plane and the (100) plane of LiTaO 3 (commercial program MOLGRAPH
Is used). In FIG. 14, since the single crystal diamond is on the lower side, some C atoms are hidden. In FIG. 14, the lattice is formed by arranging unit cells based on diamond in the (100) plane. The C atom is located at each lattice point and the center of each lattice. In this figure, the smallest white circle corresponds to the C atom, so that the place where the C atom is not visible (hidden) is the place where matching can be performed. In FIG. 14, black circles represent O atoms and gray circles are Li.
Showing an atom. In this FIG. 14 as well, similar to FIG. 12 described above, the interstitial distance between Li atoms and C atoms is 2:
1 matches, and the O atom exists at a position close to the C atom.

【0096】実施例3 高圧合成(100)単結晶ダイヤモンド、(111)単
結晶ダイヤモンド、Si(100)面、およびβ−Si
C(111)面上に、それぞれダイヤモンド薄膜(厚さ
15μm)をエピタキシャル成長させ、該ダイヤモンド
膜の表面を研磨して平坦(厚さ13μm)にした後、ダ
イヤモンド膜上にLiTaO3 膜を形成した。この際に
用いたLiNbO3膜の成膜条件は、実施例1、2と同
じとした。
Example 3 High Pressure Synthesis (100) Single Crystal Diamond, (111) Single Crystal Diamond, Si (100) Face, and β-Si
A diamond thin film (thickness: 15 μm) was epitaxially grown on each of the C (111) planes, the surface of the diamond film was polished to be flat (thickness: 13 μm), and then a LiTaO 3 film was formed on the diamond film. The film forming conditions of the LiNbO3 film used at this time were the same as those in Examples 1 and 2.

【0097】<単結晶ダイヤモンド(100)、及びS
i(100)面上のダイヤモンド・エピタキシャル膜の
形成条件> マイクロ波プラズマCVD パワー: 350W 圧力: 3990〜5320Pa CH4 /H2 =1〜6(%) <単結晶ダイヤモンド(111)上のエピタキシャル膜
の形成条件> マイクロ波プラズマCVD パワー: 350W 圧力: 3990〜5320Pa CH4 /H2 =1〜2(%) <SiC上のヘテロエピタキシャルの条件> マイクロ波プラズマCVD法 マイクロ波パワー:920W 圧力:1330〜399Pa CH4 /H2 =5/99.5 基板温度:800℃ (基板側に−180VのDCバイアスを印加) 上記で形成された4種のLiTaO3 膜をX線回折装置
で調べたところ、(100)単結晶ダイヤモンド、Si
(100)上のエピタキシャルダイヤモンド薄膜上に形
成したLiTaO3 膜においては、(300)のみの回
折ピークが得られた。すなわち、ダイヤモンドの(10
0)面とLiTaO3 膜の(100)面とは平行である
ことが確認された。
<Single crystal diamond (100) and S
Formation Condition of Diamond Epitaxial Film on i (100) Surface> Microwave Plasma CVD Power: 350 W Pressure: 3990-5320 Pa CH 4 / H 2 = 1-6 (%) <Epitaxial film on single crystal diamond (111) forming conditions> Microwave plasma CVD power of: 350 W pressure: 3990~5320Pa CH 4 / H 2 = 1~2 (%) < conditions of heteroepitaxial on SiC> Microwave plasma CVD method Microwave power: 920W pressure: 1330 ~399Pa CH 4 / H 2 = 5 / 99.5 substrate temperature: 800 ° C. (applying a DC bias of -180V on the substrate side) was examined four LiTaO 3 film formed by the X-ray diffractometer , (100) single crystal diamond, Si
In the LiTaO 3 film formed on the epitaxial diamond thin film on (100), only the diffraction peak of (300) was obtained. That is, diamond (10
It was confirmed that the (0) plane was parallel to the (100) plane of the LiTaO 3 film.

【0098】また、(111)単結晶ダイヤモンド、及
び(111)SiC上のダイヤモンド薄膜上に形成した
LiTaO3 薄膜においては、X線回折ピークは(00
6)のみが認められた。すなわち、ダイヤモンドの(1
11)面とLiTaO3 膜の(001)面とは平行であ
ることが確認された。
Further, in the (111) single crystal diamond and the LiTaO 3 thin film formed on the diamond thin film on (111) SiC, the X-ray diffraction peak was (00
Only 6) was recognized. That is, diamond (1
It was confirmed that the (11) plane was parallel to the (001) plane of the LiTaO 3 film.

【0099】RHEED観察においては、上記した4種
のLiTaO3 薄膜のいずれについてもスポットのみが
観察され、これらのLiTaO3 薄膜が、エピタキシャ
ルダイヤモンド薄膜上にエピタキシャル成長しているこ
とが確認された。
In the RHEED observation, only spots were observed for all of the above four kinds of LiTaO 3 thin films, and it was confirmed that these LiTaO 3 thin films were epitaxially grown on the epitaxial diamond thin film.

【0100】実施例4 高圧合成単結晶ダイヤモンド(111)上に、LiTa
3 単結晶薄膜(厚さ8μm)を実施例1と同様の条件
で形成した後、該LiTaO3 表面にフォトリソグラフ
ィーを用いて、導波路のパターニングを行った。
Example 4 LiTa was deposited on high pressure synthetic single crystal diamond (111).
After forming an O 3 single crystal thin film (thickness 8 μm) under the same conditions as in Example 1, the LiTaO 3 surface was patterned by photolithography using photolithography.

【0101】その後、ピロリン酸を表面に塗布し、14
0℃に加熱して40分間プロトン交換を行い、図15に
模式斜視図を示すような導波路(導波路の幅:4μm、
長さ0.8mm、θ=0.02°)を形成した。更に、
該導波路の上に、電界印加用の電極をTiを用いて形成
し、図15に示すような光分岐スイッチを形成した。
Thereafter, pyrophosphoric acid was applied to the surface, and 14
After heating at 0 ° C. for 40 minutes for proton exchange, a waveguide (width of the waveguide: 4 μm, whose schematic perspective view is shown in FIG. 15) is used.
A length of 0.8 mm, θ = 0.02 °) was formed. Furthermore,
An electrode for applying an electric field was formed on the waveguide by using Ti to form an optical branch switch as shown in FIG.

【0102】このようにして形成されたLiTaO3
導波路にHe−Neレーザ光(波長:632.8nm)
をルチルプリズムカプラーを用いて導入し、出射光の変
化を調べた。
He—Ne laser light (wavelength: 632.8 nm) was applied to the LiTaO 3 optical waveguide thus formed.
Was introduced by using a rutile prism coupler, and the change of emitted light was examined.

【0103】比較として、サファイア(0001)基
板、およびガラス基板上に、それぞれ上記と同様にLi
TaO3 薄膜を形成し、光分岐スイッチを形成して、出
射光の消光比(最大の出力光と最小の出力光との比)を
測定した。印加電圧V0 は、±40Vとした。
For comparison, Li and sapphire (0001) substrates and a glass substrate, respectively, were used in the same manner as above.
A TaO 3 thin film was formed, an optical branching switch was formed, and the extinction ratio of emitted light (the ratio between the maximum output light and the minimum output light) was measured. The applied voltage V 0 was ± 40V.

【0104】測定結果は、以下の通りであった。The measurement results were as follows.

【0105】 <基板> <消光比> (111)ダイヤモンド 14dB (0001)サファイア 10dB ガラス 8dB実施例5 c−カットサファイア、及び(111)単結晶ダイヤモ
ンド上に、それぞれ、厚さ1.0μmのLiTaO3
結晶薄膜を形成した。該LiTaO3 薄膜をX線回折で
調べたところ、サファイア上のLiTaO3 薄膜、ダイ
ヤモンド上のLiTaO3 薄膜のいずれも(001)の
配向性を有するLiTaO3 エピタキシャル膜であるこ
とが確認された。
<Substrate><Extinctionratio> (111) diamond 14 dB (0001) sapphire 10 dB glass 8 dB Example 5 c-cut sapphire and (111) single crystal diamond, each having a thickness of 1.0 μm LiTaO 3 A single crystal thin film was formed. When the LiTaO 3 thin film was examined by X-ray diffraction, it was confirmed that both the LiTaO 3 thin film on sapphire and the LiTaO 3 thin film on diamond were LiTaO 3 epitaxial films having a (001) orientation.

【0106】上記のようにして形成した2種類の単結晶
LiTaO3 薄膜上に、それぞれ厚さ50nmのAl薄
膜を蒸着した後、フォトリソグラフィー法により8μm
の周期を有する櫛形電極(図2のダブル電極、d=1μ
m、入出力電極対数:40対、入出力電極の中心間の距
離:640μm)を形成して、表面弾性波素子を作製し
た。
An Al thin film having a thickness of 50 nm was vapor-deposited on each of the two types of single crystal LiTaO 3 thin films formed as described above, and then 8 μm was formed by photolithography.
Comb-shaped electrode having a period of (double electrode in FIG. 2, d = 1 μ
m, the number of pairs of input / output electrodes: 40, and the distance between the centers of the input / output electrodes: 640 μm) to form a surface acoustic wave device.

【0107】このようにして作製した表面弾性波素子の
周波数特性をネットワークアナライザ(横河ヒューレッ
トパッカード(YHP)社製、8719A)を用いて評
価したところ、サファイア基板を用いた表面弾性波素子
では動作周波数651MHzであり、一方、(111)
ダイヤモンド単結晶基板を用いた表面弾性波素子では、
動作周波数1.23GHzであった。すなわち、(11
1)単結晶ダイヤモンド上に(001)の配向性を有す
るLiTaO3 エピタキシャル膜を配置した構成を有す
る表面弾性波素子の方が、同じ電極幅の櫛形電極を用い
た場合にも、高い動作周波数で動作可能であった。
The frequency characteristics of the surface acoustic wave device thus manufactured were evaluated using a network analyzer (Yokogawa Hewlett Packard (YHP) Co., 8719A), and it was found that the surface acoustic wave device using a sapphire substrate operated. The frequency is 651 MHz, while (111)
In a surface acoustic wave device using a diamond single crystal substrate,
The operating frequency was 1.23 GHz. That is, (11
1) A surface acoustic wave device having a structure in which a LiTaO 3 epitaxial film having (001) orientation is arranged on a single crystal diamond has a higher operating frequency even when a comb-shaped electrode having the same electrode width is used. It was operational.

【0108】実施例6 高圧合成単結晶ダイヤを(110)、(331)、およ
び(112)方向にカットし、それぞれの面上に、厚さ
1μmのLiTaO3 薄膜を形成した。
Example 6 A high-pressure synthetic single crystal diamond was cut in the (110), (331), and (112) directions, and a 1 μm thick LiTaO 3 thin film was formed on each surface.

【0109】<LiTaO3 形成条件> 圧力: 0.665 Pa 基板温度: 600℃ Ar:O2 =1:2 RFパワー:100W ターゲット: Li:Ta=3:2焼結体 上記のようにして形成した3種類の単結晶LiTaO3
薄膜上に、それぞれ厚さ50nmのAl薄膜を蒸着した
後、フォトリソグラフィー法により8μmの周期を有す
る櫛形電極を形成して、表面弾性波素子を作製した。該
櫛型電極としては、下記のように入出力電極間距離の異
なる3種類の櫛形電極を形成した。
<LiTaO 3 formation conditions> Pressure: 0.665 Pa Substrate temperature: 600 ° C. Ar: O 2 = 1: 2 RF power: 100 W Target: Li: Ta = 3: 2 Sintered body Formed as described above 3 kinds of single crystal LiTaO 3
After depositing an Al thin film having a thickness of 50 nm on each thin film, a comb-shaped electrode having a period of 8 μm was formed by a photolithography method to fabricate a surface acoustic wave device. As the comb-shaped electrodes, three types of comb-shaped electrodes having different input / output electrode distances were formed as described below.

【0110】電極対数(入力、出力とも):40対(ダ
ブル電極、正規型) 電極幅:1.2μm(中心周波数:1GHz) 電極交差幅:50×波長(波長は電極幅の8倍) 入出力電極中心間距離:50×波長、80×波長、11
0×波長 得られた表面弾性波素子の評価としては、上記した入出
力電極間距離の異なる3種類の素子について、ネットワ
ークアナライザ(YHP社製、8719A)を用いた動
作特性に基いて、伝搬損失の測定を行った。この伝搬損
失は、伝搬特性:S21の挿入損失(IL)と、反射特
性:S11、S12から変換損失(TL1)、(TL
2)を計算により求め、この電極構造で本質的に得られ
る双方向損失6(dB)から、伝搬損失PL(dB)=
IL−TL1−TL2−6として求めた。一方、電気機
械結合係数(K2 )は、上記ネットワークアナライザを
用いた櫛型電極の放射コンダクタンス(実部G)の測定
に基づき、 K2 =(G/8)・f0 ・C・N (f0 :中心周波数、C:櫛型電極の全静電容量、N:
櫛型電極の対数)として求めた。
Number of electrode pairs (both input and output): 40 pairs (double electrode, normal type) Electrode width: 1.2 μm (center frequency: 1 GHz) Electrode crossing width: 50 × wavelength (wavelength is 8 times the electrode width) Distance between output electrode centers: 50 × wavelength, 80 × wavelength, 11
0 × wavelength The obtained surface acoustic wave device was evaluated based on the operating characteristics using a network analyzer (YHP Co., 8719A) for the above-mentioned three types of devices having different input-output electrode distances. Was measured. This propagation loss includes the propagation loss: the insertion loss (IL) of S21 and the reflection loss: S11, S12 to the conversion loss (TL1), (TL).
2) is calculated, and from the bidirectional loss 6 (dB) essentially obtained by this electrode structure, the propagation loss PL (dB) =
It was determined as IL-TL1-TL2-6. On the other hand, the electromechanical coupling coefficient (K 2 ) is K 2 = (G / 8) · f 0 · C · N (based on the measurement of the radiation conductance (real part G) of the comb-shaped electrode using the above network analyzer. f 0 : center frequency, C: total capacitance of comb-shaped electrodes, N:
The logarithm of the comb-shaped electrode).

【0111】また、上記表面弾性波素子の作製とは別
に、(100)および(111)ダイヤモンド単結晶基
板上に、下記条件下でLiTaO3 をエピタキシャル成
長させた後、上記と同様のAl薄膜の蒸着およびフォト
リソグラフィーにより8μmの周期を有する櫛形電極を
形成し、表面弾性波素子を作製した。このようにして作
製した表面弾性波素子について、上記と同様にして伝搬
損失の測定を行った。
Separately from the preparation of the surface acoustic wave device, LiTaO 3 was epitaxially grown on (100) and (111) diamond single crystal substrates under the following conditions, and then an Al thin film was deposited as described above. Then, a comb-shaped electrode having a period of 8 μm was formed by photolithography to fabricate a surface acoustic wave device. The propagation loss of the surface acoustic wave device thus manufactured was measured in the same manner as above.

【0112】<(100)LiTaO3 エピタキシャル
膜形成条件> 圧力: 1.33 Pa 基板温度: 620℃ Ar:O2 =2:3 RFパワー: 120W ターゲット: Li:Ta=3:2焼結体 <(111)については、前記した条件と同じとした。
> 上記伝搬損失の測定結果を下記表1に示す。
<(100) LiTaO 3 epitaxial film forming condition> Pressure: 1.33 Pa Substrate temperature: 620 ° C. Ar: O 2 = 2: 3 RF power: 120 W Target: Li: Ta = 3: 2 Sintered body < (111) was the same as the above-mentioned conditions.
> The measurement results of the above propagation loss are shown in Table 1 below.

【0113】[0113]

【表1】 [Table 1]

【0114】上記表1に示したように、LiTaO3
ダイヤモンド(111)構造およびLiTaO3 /ダイ
ヤモンド(100)構造を有する表面弾性波素子におい
ては、伝搬損失は低減されることが判明した。
As shown in Table 1 above, LiTaO 3 /
It has been found that the propagation loss is reduced in the surface acoustic wave device having the diamond (111) structure and the LiTaO 3 / diamond (100) structure.

【0115】実施例7 高圧合成単結晶ダイヤを(110)、(331)、(1
12)、および(111)方向にカットし、それぞれの
面上に、厚さ1μmのLiTaO3 薄膜を形成した。
Example 7 High-pressure synthetic single crystal diamonds (110), (331), (1
12) and (111) direction were cut, and a LiTaO 3 thin film with a thickness of 1 μm was formed on each surface.

【0116】<LiTaO3 形成条件> 圧力: 0.665Pa 基板温度: 600℃ Ar:O2 = 1:2 RFパワー: 100W ターゲット: Li:Ta=3:2焼結体 上記4種類のLiTaO3 膜をX線回折およびRHEE
Dにより分析したところ、(111)面方位ダイヤモン
ド単結晶基板上に形成したLiTaO3 膜について、
(001)面を有するLiTaO3 膜(c軸配向性)の
エピタキシャル成長が認められた。その他の面方位を有
するダイヤモンド基板上に形成したLiTaO3 膜で
は、c軸以外に、(110)、(104)方向を含む混
合膜であることが判明した。
<LiTaO 3 forming conditions> Pressure: 0.665 Pa Substrate temperature: 600 ° C. Ar: O 2 = 1: 2 RF power: 100 W Target: Li: Ta = 3: 2 Sintered body The above four types of LiTaO 3 films X-ray diffraction and RHEE
When analyzed by D, the LiTaO 3 film formed on the (111) plane-oriented diamond single crystal substrate was
Epitaxial growth of a LiTaO 3 film (c-axis oriented) having a (001) plane was observed. It was found that the LiTaO 3 film formed on the diamond substrate having other plane orientations was a mixed film containing (110) and (104) directions in addition to the c-axis.

【0117】上記のようにして形成した4種類の単結晶
LiTaO3 薄膜上に、それぞれ厚さ50nmのAl薄
膜を蒸着した後、フォトリソグラフィー法により8μm
の周期を有する櫛形電極を形成して、表面弾性波素子を
作製した。該櫛型電極としては、下記のように入出力電
極間距離の異なる3種類の櫛形電極を形成した。
On each of the four types of single crystal LiTaO 3 thin films formed as described above, an Al thin film with a thickness of 50 nm was deposited, and then 8 μm was formed by photolithography.
A comb-shaped electrode having a period of was formed to produce a surface acoustic wave device. As the comb-shaped electrodes, three types of comb-shaped electrodes having different input / output electrode distances were formed as described below.

【0118】電極対数(入力、出力とも):40対(ダ
ブル電極、正規型) 電極幅:1.2μm(中心周波数:1GHz) 電極交差幅:50×波長(波長は電極幅の8倍) 入出力電極中心間距離:50×波長、80×波長、11
0×波長 得られた表面弾性波素子の評価としては、上記した入出
力電極間距離の異なる3種類の素子について、ネットワ
ークアナライザ(YHP社製、8719A)を用いた動
作特性に基いて、伝搬損失、および効率の指標とされる
電気機械結合係数の測定を行った。
Number of electrode pairs (both input and output): 40 pairs (double electrode, normal type) Electrode width: 1.2 μm (center frequency: 1 GHz) Electrode crossing width: 50 × wavelength (wavelength is 8 times the electrode width) Distance between output electrode centers: 50 × wavelength, 80 × wavelength, 11
0 × wavelength The obtained surface acoustic wave device was evaluated based on the operating characteristics using a network analyzer (YHP Co., 8719A) for the above-mentioned three types of devices having different input-output electrode distances. , And the electromechanical coupling coefficient, which is an index of efficiency, was measured.

【0119】また、上記表面弾性波素子の作製とは別
に、(100)ダイヤモンド単結晶基板上に、下記条件
下でLiTaO3 の(100)面をエピタキシャル成長
させた後、上記と同様のAl薄膜の蒸着およびフォトリ
ソグラフィーにより8μmの周期を有する櫛形電極を形
成することにより、表面弾性波素子を作製した。このよ
うにして作製した表面弾性波素子について、上記と同様
にして伝搬損失、および電気機械結合係数の測定を行っ
た。
Separately from the preparation of the surface acoustic wave device, a (100) plane of LiTaO 3 was epitaxially grown on a (100) diamond single crystal substrate under the following conditions, and then an Al thin film similar to the above was formed. A surface acoustic wave device was produced by forming comb-shaped electrodes having a period of 8 μm by vapor deposition and photolithography. With respect to the surface acoustic wave device thus manufactured, the propagation loss and the electromechanical coupling coefficient were measured in the same manner as above.

【0120】<(100)LiTaO3 エピタキシャル
膜形成条件> 圧力: 1.33Pa 基板温度: 620℃ Ar:O2 = 2:3 RFパワー: 120W ターゲット: Li:Ta=3:2焼結体 上記伝搬損失および電気機械結合係数の測定結果を下記
表2に示す。
<(100) LiTaO 3 epitaxial film forming condition> Pressure: 1.33 Pa Substrate temperature: 620 ° C. Ar: O 2 = 2: 3 RF power: 120 W Target: Li: Ta = 3: 2 Sintered body Propagation above The measurement results of loss and electromechanical coupling coefficient are shown in Table 2 below.

【0121】[0121]

【表2】 [Table 2]

【0122】上記表2に示したように、LiTaO3
ダイヤモンド(111)構造およびLiTaO3 /ダイ
ヤモンド(100)構造を有する表面弾性波素子におい
ては、伝搬損失は低減され、且つ電気機械結合係数は増
大することが判明した。電気機械結合係数の増大の程度
は、LiTaO3 /ダイヤモンド(111)構造を有す
る表面弾性波素子の方が大であった。
As shown in Table 2 above, LiTaO 3 /
It was found that the propagation loss is reduced and the electromechanical coupling coefficient is increased in the surface acoustic wave device having the diamond (111) structure and the LiTaO 3 / diamond (100) structure. The degree of increase in the electromechanical coupling coefficient was larger in the surface acoustic wave device having the LiTaO 3 / diamond (111) structure.

【0123】実施例8 (311)、(110)、および(111)面方位を有
するIaタイプ天然ダイヤモンド、及びIbタイプ高圧
合成ダイヤモンド上に、Ti薄膜(厚さ:50nm)を
用いて、実施例6と同様のパラメータを有する櫛形電極
を形成し、さらに該櫛型電極の上に、LiTaO3 薄膜
をRFマグネトロンスパッタリングで形成した。
Example 8 A Ti thin film (thickness: 50 nm ) was used on an Ia type natural diamond having (311), (110), and (111) plane orientations and an Ib type high-pressure synthetic diamond. A comb-shaped electrode having the same parameters as in 6 was formed, and a LiTaO 3 thin film was further formed on the comb-shaped electrode by RF magnetron sputtering.

【0124】<LiTaO3 薄膜形成条件> 圧力: 2.66Pa 基板温度: 580℃ Ar:O2 =1:2 RFパワー: 80W ターゲット: Li:Ta=3:2焼結体 上記で形成されたLiTaO3 膜をX線回折装置で分析
してc軸配向性を調べたところ、(111)面の単結晶
ダイヤモンド上に形成したLiTaO3 薄膜について
は、c軸以外の配向性は観測されなかった。これに対し
て、(311)および(110)単結晶ダイヤモンド上
に形成したLiTaO3 薄膜は、c軸以外の配向性をも
有する混合膜であることが確認された。
<LiTaO 3 Thin Film Forming Conditions> Pressure: 2.66 Pa Substrate temperature: 580 ° C. Ar: O 2 = 1: 2 RF power: 80 W Target: Li: Ta = 3: 2 Sintered body LiTaO formed above When the 3 films were analyzed by an X-ray diffractometer to examine the c-axis orientation, no orientation other than the c-axis was observed for the LiTaO 3 thin film formed on the (111) plane single crystal diamond. On the other hand, it was confirmed that the LiTaO 3 thin film formed on the (311) and (110) single crystal diamonds was a mixed film having an orientation other than the c-axis.

【0125】上記配向性の評価を行った後、Al膜(厚
さ50nm)を用いてLiTaO3膜上に短絡用電極
(櫛型電極と同じ占有面積のベタ電極)を形成して、表
面弾性波素子を作製した。該表面弾性波素子について
は、上記櫛型電極形成前後の伝搬損失を、実施例6と同
様の方法で測定した。
After evaluating the above-mentioned orientation, a short-circuit electrode (a solid electrode having the same occupied area as the comb-shaped electrode) was formed on the LiTaO 3 film using an Al film (thickness: 50 nm), and the surface elasticity was improved. A wave element was produced. With respect to the surface acoustic wave element, the propagation loss before and after the formation of the comb-shaped electrode was measured by the same method as in Example 6.

【0126】上記伝搬損失の測定結果を下記表3に示
す。
The measurement results of the above propagation loss are shown in Table 3 below.

【0127】[0127]

【表3】 [Table 3]

【0128】上記表1に示したように、LiTaO3
ダイヤモンド(111)構造を有する表面弾性波素子に
おいては、伝搬損失は低減されることが判明した。
As shown in Table 1 above, LiTaO 3 /
It has been found that the propagation loss is reduced in the surface acoustic wave device having the diamond (111) structure.

【0129】実施例9 天然タイプIa及び高圧タイプIbの(100)、(1
10)、(111)ダイヤモンド単結晶基板、およびS
i(100)面、β−SiC(111)面上に、ダイヤ
モンド薄膜(厚さ15μm)をエピタキシャル成長さ
せ、該ダイヤモンド膜の表面を研磨して平坦(厚さ13
μm)にした後、実施例7と同様の条件下でLiTaO
3 膜(厚さ1μm)を形成した。
Example 9 (100), (1 of natural type Ia and high pressure type Ib)
10), (111) diamond single crystal substrate, and S
A diamond thin film (thickness: 15 μm) is epitaxially grown on the i (100) plane and the β-SiC (111) plane, and the surface of the diamond film is polished to be flat (thickness: 13 μm).
μm), and then LiTaO 2 under the same conditions as in Example 7.
Three films (thickness 1 μm) were formed.

【0130】該LiTaO3 膜の上にAl膜(厚さ50
nm)を蒸着した後フォトリソグラフィーにより実施例
6と同様の櫛形電極を形成して、表面弾性波素子を得
た。このようにして得た表面弾性波素子について、実施
例7と同様に伝搬損失、及び電気機械結合係数を測定し
た。
An Al film (with a thickness of 50) is formed on the LiTaO 3 film.
(nm 2 ) was deposited and then a comb-shaped electrode similar to that of Example 6 was formed by photolithography to obtain a surface acoustic wave device. With respect to the surface acoustic wave device thus obtained, the propagation loss and the electromechanical coupling coefficient were measured in the same manner as in Example 7.

【0131】上記伝搬損失の測定後、試料上にSiO2
膜(厚さ300nm)を形成し伝搬損失を測定した。更
に、この伝搬損失測定後、該SiO2 膜の上にAlを用
いて短絡用電極(厚さ50nm)を形成し、伝搬損失を
測定した。
After measuring the above-mentioned propagation loss, SiO 2 was deposited on the sample.
A film (thickness 300 nm ) was formed and the propagation loss was measured. Further, after this propagation loss measurement, a short-circuit electrode (thickness: 50 nm ) was formed on the SiO 2 film using Al, and the propagation loss was measured.

【0132】<ダイヤモンドのエピタキシャル膜の形成
条件> マイクロ波プラズマCVD (100)、(110)上のダイヤモンド膜形成 パワー: 300w 圧力: 3990〜5320Pa CH4 /H2 =1〜6(%) <(111)上のダイヤモンド膜形成については、CH
4 /H2 =1〜2(%)とした以外は、上記と同様とし
た。> <Si、SiC上のダイヤモンドのヘテロエピタキシャ
ル条件> マイクロ波プラズマCVD法 マイクロ波パワー:900W 圧力:1330〜0.399Pa CH4 /H2 =5/99.5 基板温度:800℃、 (基板側に−150vのDCバイアスを印加) <SiO2 の形成条件> RFマグネトロンスパッタ装置 Ar:O2 =1:1 圧力:2.66Pa RFパワー:200W SiO2 ターゲット 膜厚:0.3μm 上記により得た表面弾性波素子について、実施例7と同
様の方法を用いて伝搬損失の評価を行った。評価結果を
下記表4に示す。
<Conditions for forming diamond epitaxial film> Microwave plasma CVD (100), (110) diamond film forming power: 300w Pressure: 3990-5320Pa CH 4 / H 2 = 1-6 (%) <( For formation of diamond film on 111), CH
It was the same as the above except that 4 / H 2 = 1 to 2 (%). <Diamond hetero-epitaxial conditions on Si and SiC> Microwave plasma CVD method Microwave power: 900 W Pressure: 1330 to 0.399 Pa CH 4 / H 2 = 5 / 99.5 Substrate temperature: 800 ° C. (Substrate side A DC bias of -150 V is applied to the substrate.) <SiO 2 forming conditions> RF magnetron sputtering apparatus Ar: O 2 = 1: 1 Pressure: 2.66 Pa RF power: 200 W SiO 2 target film thickness: 0.3 μm The propagation loss of the surface acoustic wave device was evaluated by the same method as in Example 7. The evaluation results are shown in Table 4 below.

【0133】[0133]

【表4】 [Table 4]

【0134】上記表4に示したように、LiTaO3
ダイヤモンド(111)構造およびLiTaO3 /ダイ
ヤモンド(100)構造を有する表面弾性波素子におい
ては、伝搬損失は低減されることが判明した。上記Li
TaO3 /ダイヤモンド(111)構造を有する表面弾
性波素子においては、更に、電気機械結合係数も増大し
ていた。
As shown in Table 4 above, LiTaO 3 /
It has been found that the propagation loss is reduced in the surface acoustic wave device having the diamond (111) structure and the LiTaO 3 / diamond (100) structure. Above Li
In the surface acoustic wave device having the TaO 3 / diamond (111) structure, the electromechanical coupling coefficient was further increased.

【0135】実施例10 (100)単結晶Si基板を熱フィラメントCVD装置
の反応室内に装着し、1.33×10 -4 Pa以下に排気
した後、該反応室内にCH4 およびH2 ガスをCH4
2 =1〜8%の割合で導入した。反応室内の圧力は
3300〜26600Paとし、フィラメント温度を2
100℃に設定し、フィラメントと基板間距離を調整し
て、基板表面温度を950℃に設定した。上記条件下
で、上記単結晶Si基板上にダイヤモンド膜(厚さ17
μm)を形成した。
Example 10 A (100) single crystal Si substrate was mounted in a reaction chamber of a hot filament CVD apparatus, exhausted to 1.33 × 10 −4 Pa or less, and then CH 4 and H 2 gases were introduced into the reaction chamber. CH 4 /
It was introduced at a rate of H 2 = 1 to 8%. The pressure in the reaction chamber is 1
3300 to 26600 Pa , filament temperature 2
The temperature of the substrate surface was set to 950 ° C. by setting the temperature to 100 ° C. and adjusting the distance between the filament and the substrate. Under the above conditions, a diamond film (thickness 17
μm) was formed.

【0136】得られたダイヤモンド膜をX線回折装置を
用いて評価を行ったところ、多結晶であり、(40
0)、(220)、(111)の各面方位が観測され
た。上記反応室内のガス組成比、圧力を同時に変化させ
ることにより、(111)面あるいは(220)面の強
度比を変化させた多結晶ダイヤモンド膜を形成でするこ
とが可能であった。X線回折では、各面によりピーク強
度が異なるため、(111)面のピーク強度を100と
して、他の面のピーク強度を規格化した。
The obtained diamond film was evaluated using an X-ray diffractometer and was found to be polycrystal (40
The plane orientations of 0), (220), and (111) were observed. By simultaneously changing the gas composition ratio and the pressure in the reaction chamber, it was possible to form a polycrystalline diamond film in which the strength ratio of the (111) plane or the (220) plane was changed. In X-ray diffraction, the peak intensity of each plane is different, so the peak intensity of the (111) plane was set to 100 and the peak intensity of other planes was normalized.

【0137】このようにして得られたダイヤモンド/S
i基板を研磨し(研磨後のダイヤモンドの厚さ:15μ
m)、該基板の上に、Tiからなる櫛形電極(厚さ50
nm、実施例7と同様の櫛型電極)、LiTaO3
(厚さ1μm)をこの順番で積層した。
Diamond / S thus obtained
i substrate is polished (thickness of diamond after polishing: 15μ
m), a comb-shaped electrode made of Ti (thickness: 50 ) on the substrate.
nm , the same comb-shaped electrode as in Example 7), and a LiTaO 3 film (thickness 1 μm) were laminated in this order.

【0138】表面弾性波素子としての評価は、実施例7
と同様にして電極間隔の異なる種類の櫛形電極を形成し
てなる表面弾性波素子について、伝搬損失の評価を行っ
た。伝搬損失の評価は、実施例7と同様にして行った。
The evaluation as a surface acoustic wave device was carried out by using Example 7.
In the same manner as above, the propagation loss was evaluated for the surface acoustic wave device formed by forming comb-shaped electrodes having different electrode intervals. The propagation loss was evaluated in the same manner as in Example 7.

【0139】上記評価の結果を、下記表5に示す。The results of the above evaluations are shown in Table 5 below.

【0140】[0140]

【表5】 [Table 5]

【0141】実施例11 実施例10と同様にして、(100)単結晶Si基板上
にダイヤモンド薄膜(厚さ17μm)を形成し、該ダイ
ヤモンド膜が厚さ15μmとなるまで表面を研磨した
後、その上にTiを用いて櫛形電極(厚さ50nm、実
施例6と同様の櫛型電極)を形成し、更に該櫛型電極の
上にLiTaO3 膜(厚さ1μm)を成膜して、表面弾
性波素子を得た。
Example 11 In the same manner as in Example 10, a diamond thin film (thickness: 17 μm) was formed on a (100) single crystal Si substrate, and the surface was polished until the diamond film had a thickness of 15 μm. A comb-shaped electrode (thickness: 50 nm , the same comb-shaped electrode as in Example 6) was formed thereon using Ti, and a LiTaO 3 film (thickness 1 μm) was further formed on the comb-shaped electrode. A surface acoustic wave device was obtained.

【0142】上記LiTaO3 膜形成後、実施例7と同
様の方法で伝搬損失を測定した。
After forming the LiTaO 3 film, the propagation loss was measured by the same method as in Example 7.

【0143】伝搬損失測定後、上記LiTaO3 膜の上
にAlを用いて短絡用電極(厚さ50nm)を形成し、
伝搬損失を測定した。
After measuring the propagation loss, a short-circuiting electrode (thickness: 50 nm ) was formed on the LiTaO 3 film by using Al.
Propagation loss was measured.

【0144】伝搬損失を測定した後、プラズマCVD法
を用いて、上記短絡用電極の表面にダイヤモンド状炭素
膜(厚さ40nm)を形成し、伝搬損失を測定した。こ
のダイヤモンド状炭素膜は、反応室内にメタンガスを約
5sccmで導入し、反応室内の圧力を約0.266P
に維持し、基板温度を25℃に設定して、電力密度2
W/cm2 で放電してプラズマ状態とし、約0.5時間
で、厚さ40nmのダイヤモンド状炭素膜層を形成し
た。
After measuring the propagation loss, a plasma CVD method was used to form a diamond-like carbon film (thickness: 40 nm ) on the surface of the short-circuit electrode, and the propagation loss was measured. This diamond-like carbon film introduces methane gas at about 5 sccm into the reaction chamber and the pressure inside the reaction chamber is about 0.266 P.
a , the substrate temperature is set to 25 ° C, and the power density is 2
Discharged at W / cm 2 and brought to a plasma state, and a diamond-like carbon film layer having a thickness of 40 nm was formed in about 0.5 hours.

【0145】上記X線回折強度の測定結果および伝搬損
失の測定結果を、下記表6に示す。
Table 6 below shows the measurement results of the X-ray diffraction intensity and the propagation loss.

【0146】[0146]

【表6】 [Table 6]

【0147】実施例12 (311)、(110)、(111)面方位を有するI
aタイプ天然ダイヤモンド、及びIbタイプ高圧合成ダ
イヤモンドにAl膜(厚さ50nm)を形成し、フォト
リソグラフィーを用いて、櫛形電極と反転したパターン
を形成し、これをマスクとした。
Example 12 I having (311), (110) and (111) plane orientations
An Al film (thickness: 50 nm ) was formed on a-type natural diamond and Ib-type high-pressure synthetic diamond, and a pattern inverted from the comb-shaped electrode was formed using photolithography, and this was used as a mask.

【0148】上記ダイヤモンド基板をイオン注入装置に
セットし、加速電圧120keVで、B(ホウ素)イオ
ンを4.5×1020cm-2注入した。
The above diamond substrate was set in an ion implantation apparatus, and B (boron) ions were implanted at 4.5 × 10 20 cm -2 at an acceleration voltage of 120 keV.

【0149】イオン注入を行った後、上記Alマスクを
剥離し、基板のアニールを行い、上記Bイオンの注入に
より生じた半導電性ダイヤモンド部分を櫛型電極(実施
例と同様のパラメータを有する櫛型電極)とした。
After the ion implantation, the Al mask is peeled off, the substrate is annealed, and the semiconductive diamond portion produced by the B ion implantation is comb-shaped electrode (comb having the same parameters as in the embodiment). Type electrode).

【0150】上記により形成した櫛型電極の上に、Li
TaO3 膜を液相成長法で形成して表面弾性波素子を形
成した後、実施例7と同様にして伝搬損失を測定した。
On the comb-shaped electrode formed as described above, Li
After forming a surface acoustic wave device by forming a TaO 3 film by liquid phase epitaxy, propagation loss was measured in the same manner as in Example 7.

【0151】<LiTaO3 成膜条件> 条件:液相成長法 溶液:50mol%LiO2 +40mol%V2 5
10mol%Ta25 (基板を液中に浸しながら、温度1100℃まで昇温し
た後、700℃までゆっくり冷却した。)上記伝搬損失
測定後、上記LiTaO3 膜上にダイヤモンド薄膜(厚
300nm)を形成し、伝搬損失を評価した。
<LiTaO 3 film forming conditions> Conditions: liquid phase growth method Solution: 50 mol% LiO 2 +40 mol% V 2 O 5 +
10 mol% Ta 2 O 5 (while the substrate was immersed in the liquid, the temperature was raised to 1100 ° C. and then slowly cooled to 700 ° C.) After the above-mentioned propagation loss measurement, a diamond thin film (thickness: 300 nm) was formed on the LiTaO 3 film. ) Was formed and the propagation loss was evaluated.

【0152】<ダイヤモンド薄膜形成条件> 装置:マイクロ波プラズマCVD装置 マイクロ波パワー:350W 反応ガスCH4 :O2 :H2 =0.5:1:98.5 反応圧力:3990Pa 成膜温度:500℃ 膜厚:0.3μm 上記伝搬損失の評価結果を下記表7に示す。<Diamond thin film forming conditions> Apparatus: microwave plasma CVD apparatus Microwave power: 350 W Reaction gas CH 4 : O 2 : H 2 = 0.5: 1: 98.5 Reaction pressure: 3990 Pa Film formation temperature: 500 C film thickness: 0.3 μm The evaluation results of the above-mentioned propagation loss are shown in Table 7 below.

【0153】[0153]

【表7】 [Table 7]

【0154】実施例13 (311)、(110)、(111)面を有するIbタ
イプ高圧単結晶ダイヤを用意し、該ダイヤモンド面上に
Al膜(厚さ50nm)を蒸着した後、フォトリソグラ
フィー技術を用いて櫛形電極の反転パターンを形成しこ
れをマスクとした。これを、RIE(リアクティブイオ
ンエッチング)装置にセットし、ダイヤモンド表面のエ
ッチングを行い、櫛型電極形状に溝を形成した。エッチ
ングの深さは、30nmとした。
Example 13 An Ib type high pressure single crystal diamond having (311), (110) and (111) planes was prepared, and an Al film (thickness: 50 nm ) was vapor-deposited on the diamond plane, followed by photolithography technique. Was used to form an inverted pattern of the comb-shaped electrodes, which was used as a mask. This was set in an RIE (reactive ion etching) apparatus, the diamond surface was etched, and a groove was formed in a comb-shaped electrode shape. The etching depth was 30 nm.

【0155】<RIEの条件> Ar:O2 =90:10 RFパワー200W 圧力:1.33Pa 上記RIE後のダイヤモンド上にレジストを形成し、フ
ォトリソグラフィー技術を用いて該レジストをパターニ
ングした後、Al膜を剥がしてダイヤモンドに電極とな
る溝を形成した。
<Conditions of RIE> Ar: O 2 = 90: 10 RF power 200 W Pressure: 1.33 Pa A resist is formed on the diamond after the above RIE, and the resist is patterned by using a photolithography technique. The film was peeled off to form a groove in the diamond as an electrode.

【0156】このようにして溝を形成した基板上にTi
膜(厚さ50nm)を形成し、レジストを除去すること
により、ダイヤモンド上に埋め込みタイプの櫛型電極を
形成した。
Ti is formed on the substrate on which the groove is formed in this way.
A film (thickness: 50 nm ) was formed and the resist was removed to form a comb-type electrode of embedded type on the diamond.

【0157】このようにして櫛型電極を形成した基板上
に、LiTaO3 膜(厚さ1μm)を形成して表面弾性
波素子を作製し、その伝搬損失を測定した。
A surface acoustic wave device was prepared by forming a LiTaO 3 film (thickness: 1 μm) on the substrate thus formed with the comb-shaped electrode, and the propagation loss was measured.

【0158】伝搬損失測定後、上記LiTaO3 膜上に
SiO2 膜(厚さ300nm)を形成し、伝搬損失を測
定した。
After measuring the propagation loss, a SiO 2 film (thickness: 300 nm ) was formed on the LiTaO 3 film, and the propagation loss was measured.

【0159】伝搬損失測定後、上記SiO2 膜に更に、
Alを用いて短絡用電極(厚さ50nm)を形成し、伝
搬損失を測定した。この際に用いたLiTaO3 膜およ
びSiO2 膜の形成条件は以下の通りであった。
After measuring the propagation loss, the SiO 2 film was further
A short-circuiting electrode (thickness: 50 nm ) was formed using Al, and the propagation loss was measured. The conditions for forming the LiTaO 3 film and the SiO 2 film used at this time were as follows.

【0160】<LiTaO3 膜> RFマグネトロンスパッタ装置 ガス:Ar:O2 =1:2 圧力:1.33Pa RFパワー:80W 基板温度:580℃ ターゲット: Li:Ta=3:2焼結体 <SiO2 膜> RFマグネトロンスパッタ装置 ガス:Ar:O2 =1:1 圧力:1.33Pa RFパワー:250W ターゲット:SiO2 膜厚: 0.3μm 上記伝搬損失の測定結果を下記表8に示す。<LiTaO 3 film> RF magnetron sputtering apparatus Gas: Ar: O 2 = 1: 2 Pressure: 1.33 Pa RF power: 80 W Substrate temperature: 580 ° C. Target: Li: Ta = 3: 2 Sintered body <SiO 2 film> RF magnetron sputtering device Gas: Ar: O 2 = 1: 1 Pressure: 1.33 Pa RF power: 250 W Target: SiO 2 Film thickness: 0.3 μm The measurement results of the above propagation loss are shown in Table 8 below.

【0161】[0161]

【表8】 [Table 8]

【0162】実施例14 (100)多結晶Si基板をプラズマCVD装置の反応
室内にセットし、1.33×10 -4 Pa以下に排気した
後、反応室内にCH4 、H2 ガスをCH4 /H2 =1〜
8%の割合で導入した。反応室内の圧力を13300〜
26600Paとし、基板温度を950℃に設定した。
このような条件下で、上記多結晶Si基板上にダイヤモ
ンド膜(厚さ17μm)を形成した。
[0162] Example 14 (100) polycrystalline Si substrate was set in a reaction chamber of a plasma CVD apparatus, 1.33 × 10 -4 was evacuated to Pa or less, CH 4 in the reaction chamber, H 2 gas CH 4 / H 2 = 1 to
It was introduced at a rate of 8%. The pressure in the reaction chamber is 13300-
The substrate temperature was set to 26600 Pa and the substrate temperature was set to 950 ° C.
Under such conditions, a diamond film (thickness: 17 μm) was formed on the polycrystalline Si substrate.

【0163】上記で得られたダイヤモンド膜をX線回折
装置を用いて評価したところ、多結晶であり、(40
0)、(220)、(111)の各面方位が観測され
た。上記反応室内のガス組成比、圧力を同時に変化させ
ることにより、(111)面、あるいは(220)面の
強度比を変化させた多結晶ダイヤモンド膜を形成するこ
とが可能であった。X線回折では、各面によりピーク強
度が異なるため、(111)面のピーク強度を100と
して、他の面のピーク強度を規格化した。
When the diamond film obtained above was evaluated using an X-ray diffractometer, it was found to be polycrystal (40
The plane orientations of 0), (220), and (111) were observed. By simultaneously changing the gas composition ratio and the pressure in the reaction chamber, it was possible to form a polycrystalline diamond film in which the strength ratio of the (111) plane or the (220) plane was changed. In X-ray diffraction, the peak intensity of each plane is different, so the peak intensity of the (111) plane was set to 100 and the peak intensity of other planes was normalized.

【0164】このようにして得られた基板を、各条件で
2種類用意した。それぞれ表面を研磨し(研磨後のダイ
ヤモンド膜の厚さ:15μm)、その上にTiを用いて
短絡用電極(厚さ50nm)を形成し、該短絡用電極上
にLiTaO3 膜(厚さ1μm)を積層した。
Two kinds of substrates thus obtained were prepared under each condition. The surface of each is polished (thickness of the diamond film after polishing: 15 μm), and a short-circuiting electrode (thickness: 50 nm ) is formed thereon using Ti. A LiTaO 3 film (thickness: 1 μm) is formed on the short-circuiting electrode. ) Was laminated.

【0165】上記した2種類の基板のうち、一方の基板
については、その上にAlを用いて櫛形電極(実施例6
と同様のパラメータを有する櫛型電極)を形成し、伝搬
損失を評価した。LiTaO3 の成膜条件、伝搬損失の
評価法は実施例7と同様とした。
Of the two types of substrates described above, one of the substrates was used to form a comb-shaped electrode using Al (Example 6).
And a propagation loss was evaluated by forming a comb-shaped electrode having the same parameters as described above. The conditions for forming the LiTaO 3 film and the method for evaluating the propagation loss were the same as in Example 7.

【0166】上記伝搬損失測定後、実施例11と同様に
してダイヤモンド状炭素膜(厚さ50nm)を形成し、
伝搬損失を測定した。
After measuring the above-mentioned propagation loss, a diamond-like carbon film (thickness: 50 nm ) was formed in the same manner as in Example 11.
Propagation loss was measured.

【0167】上記した2種類の基板のうち、他方の基板
については、LiTaO3 膜を形成し、ダイヤモンド状
炭素膜を形成した後、櫛形電極を形成した以外は、上記
と同様にして表面弾性波素子を得た。この表面弾性波素
子サンプルについても、上記と同様にして伝搬損失を測
定した。測定結果を下記表9に示す。
Of the above-mentioned two types of substrates, the other substrate was formed in the same manner as above except that a LiTaO 3 film was formed, a diamond-like carbon film was formed, and then a comb-shaped electrode was formed. The device was obtained. The propagation loss of this surface acoustic wave device sample was measured in the same manner as above. The measurement results are shown in Table 9 below.

【0168】[0168]

【表9】 [Table 9]

【0169】実施例15 高圧Ibタイプ(311)、(110)、(111)ダ
イヤモンド単結晶基板上にダイヤモンド薄膜(厚さ16
μm)を成長させ、該ダイヤモンド薄膜表面を研磨し平
坦にして厚さ15μmとした後、LiTaO3 膜(厚さ
1μm)を形成し、上記した各面方位について、それぞ
れ3枚ずつの基板を用意した。この際、上記ダイヤモン
ドのエピタキシャル条件、およびLiTaO3 膜の成膜
条件は実施例7と同様とした。
Example 15 High pressure Ib type (311), (110) and (111) diamond thin film (thickness 16) on a (111) diamond single crystal substrate.
μm), the surface of the diamond thin film is polished and flattened to a thickness of 15 μm, then a LiTaO 3 film (thickness 1 μm) is formed, and three substrates are prepared for each plane orientation described above. did. At this time, the diamond epitaxial conditions and the LiTaO 3 film forming conditions were the same as in Example 7.

【0170】上記した3枚の基板のうち、1枚について
は上記LiTaO3 膜上に、櫛形電極(実施例6と同様
のパラメータを有する櫛型電極)、SiO2 膜(厚さ
00nm)、短絡電極(厚さ50nm)をこの順番で形
成して、表面弾性波素子Aを作製した。この際、SiO
2 膜の形成条件は実施例14と同様とした。
For one of the above-mentioned three substrates, a comb-shaped electrode (comb-shaped electrode having the same parameters as in Example 6) and a SiO 2 film (thickness: 3 ) were formed on the LiTaO 3 film.
00 nm ) and a short-circuit electrode (thickness: 50 nm ) were formed in this order to fabricate a surface acoustic wave device A. At this time, SiO
The conditions for forming the two films were the same as in Example 14.

【0171】上記3枚の基板のうち、次の1枚について
は、上記LiTaO3 膜の上にSiO2 膜、櫛形電極の
順で形成し、短絡用電極は形成しなかった以外は、上記
表面弾性波素子Aの形成と同様にして表面弾性波素子を
作製した。
Of the above three substrates, the next one was formed on the above-mentioned surface except that the SiO 2 film and the comb-shaped electrode were formed in this order on the LiTaO 3 film and the short-circuit electrode was not formed. A surface acoustic wave device was produced in the same manner as the formation of the acoustic wave device A.

【0172】上記3枚の基板のうち、残りの1枚につい
ては、上記LiTaO3 膜の上に、短絡用電極、SiO
2 膜、櫛形電極の順に形成した以外は、上記表面弾性波
素子Aの形成と同様にして表面弾性波素子を作製した。
For the remaining one of the three substrates, a short-circuit electrode and a SiO film were formed on the LiTaO 3 film.
A surface acoustic wave device was produced in the same manner as in the formation of the surface acoustic wave device A except that the two films and the comb-shaped electrode were formed in this order.

【0173】上記で得た各表面弾性波素子サンプルの伝
搬損失を、実施例7と同様の方法で測定した。測定結果
を下記表10に示す。
The propagation loss of each surface acoustic wave device sample obtained above was measured in the same manner as in Example 7. The measurement results are shown in Table 10 below.

【0174】[0174]

【表10】 [Table 10]

【0175】[0175]

【発明の効果】上述したように本発明によれば、(11
1)または(100)配向性を有するダイヤモンド面上
に圧電体としてLiTaO3 膜を成膜することにより、
他の配向性を有するダイヤモンド面を基材とする場合と
比較して、高いc軸またはa軸配向性が得られる。
As described above, according to the present invention, (11
By forming a LiTaO 3 film as a piezoelectric body on a diamond surface having 1) or (100) orientation,
Higher c-axis or a-axis orientation is obtained as compared with the case where a diamond surface having another orientation is used as a base material.

【0176】本発明によれば、更に、このような配向性
に基づき、良好な結晶性が得られ、しかも成膜されたL
iTaO3 膜の表面凹凸を低減することが可能となるた
め、種々のデバイス形成時の要素として好適に使用可能
な配向性材料ないし配向性基板が提供される。
According to the present invention, further, good crystallinity can be obtained based on such orientation, and L formed into a film can be obtained.
Since it becomes possible to reduce the surface irregularities of the iTaO 3 film, an oriented material or an oriented substrate that can be suitably used as an element for forming various devices is provided.

【0177】このような高い配向性を有する配向性材料
ないし配向性基板を用いて表面弾性波素子を構成した場
合には、表面弾性波の伝搬損失を低減しつつ素子として
の効率が高い表面弾性波素子が提供される。
When a surface acoustic wave element is formed using such an oriented material or an oriented substrate having a high orientation, the surface acoustic wave having a high efficiency as an element while reducing the propagation loss of the surface acoustic wave is obtained. A wave element is provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の表面弾性波素子の電極配置の一態様
(電極配置A)を示す模式断面図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing one aspect (electrode arrangement A) of electrode arrangement of a surface acoustic wave device of the present invention.

【図2】本発明の表面弾性波素子の電極配置の他の態様
(電極配置C)を示す模式断面図である。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing another aspect (electrode arrangement C) of the electrode arrangement of the surface acoustic wave device of the present invention.

【図3】本発明の表面弾性波素子の電極配置の更に他の
態様(電極配置E)を示す模式断面図である。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing still another aspect (electrode arrangement E) of electrode arrangement of the surface acoustic wave device of the present invention.

【図4】本発明の表面弾性波素子の電極配置の更に他の
態様(電極配置F)を示す模式断面図である。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing still another aspect (electrode arrangement F) of the electrode arrangement of the surface acoustic wave device of the present invention.

【図5】表面弾性波素子を構成する櫛型電極の平面形状
の一例(シングル電極)を示す模式平面図である。
FIG. 5 is a schematic plan view showing an example (single electrode) of a planar shape of a comb-shaped electrode that constitutes a surface acoustic wave device.

【図6】表面弾性波素子を構成する櫛型電極の平面形状
の一例(ダブル電極)を示す模式平面図である。
FIG. 6 is a schematic plan view showing an example (double electrode) of a planar shape of a comb-shaped electrode that constitutes a surface acoustic wave device.

【図7】アモルファスカーボン(ダイヤモンド状炭素
膜)(a)、グラファイト(b)、およびダイヤモンド
(c)のラマンスペクトルの典型的な例を模式的に示す
グラフである。
FIG. 7 is a graph schematically showing typical examples of Raman spectra of amorphous carbon (diamond-like carbon film) (a), graphite (b), and diamond (c).

【図8】本発明の配向性基板を利用した光変調器の一例
を示す模式断面図である。
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing an example of an optical modulator using the oriented substrate of the present invention.

【図9】実施例1で得られた(001)LiTaO3
(111)単結晶ダイヤモンドのRHEED分析結果
(120°ごとに現れるパターン)を示す図である。
9 is the (001) LiTaO 3 / obtained in Example 1. FIG.
It is a figure which shows the RHEED analysis result (pattern which appears every 120 degrees) of a (111) single crystal diamond.

【図10】実施例1で得られた(001)LiTaO3
/(111)単結晶ダイヤモンドのRHEED分析結果
(60°ごとに現れるパターン)を示す図である。
FIG. 10: (001) LiTaO 3 obtained in Example 1
It is a figure which shows the RHEED analysis result (pattern which appears every 60 degrees) of / (111) single crystal diamond.

【図11】実施例1で得られた(001)LiTaO3
/(111)単結晶ダイヤモンド構造のX線回折データ
を示すグラフである。
FIG. 11: (001) LiTaO 3 obtained in Example 1
2 is a graph showing X-ray diffraction data of a / (111) single crystal diamond structure.

【図12】(001)LiTaO3 と(111)ダイヤ
モンドとの整合関係をシミュレーションした結果を示す
模式図である。
FIG. 12 is a schematic diagram showing a result of simulating a matching relationship between (001) LiTaO 3 and (111) diamond.

【図13】実施例2で得られた(100)LiTaO3
/(100)単結晶ダイヤモンド構造のX線回折データ
を示すグラフである。
FIG. 13: (100) LiTaO 3 obtained in Example 2
2 is a graph showing X-ray diffraction data of a / (100) single crystal diamond structure.

【図14】(100)LiTaO3 と(100)ダイヤ
モンドとの整合関係をシミュレーションした結果を示す
模式図である。
FIG. 14 is a schematic diagram showing a result of simulating a matching relationship between (100) LiTaO 3 and (100) diamond.

【図15】本発明の配向性基板を利用した分岐干渉型光
導波路の一例を示す模式斜視図である。
FIG. 15 is a schematic perspective view showing an example of a branch interference type optical waveguide using the oriented substrate of the present invention.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 桧垣 賢次郎 兵庫県伊丹市昆陽北一丁目1番1号 住 友電気工業株式会社 伊丹製作所内 (72)発明者 鹿田 真一 兵庫県伊丹市昆陽北一丁目1番1号 住 友電気工業株式会社 伊丹製作所内 (56)参考文献 特開 昭64−62911(JP,A) 特開 平4−358410(JP,A) 特開 平5−90888(JP,A) 特開 平2−299309(JP,A) 特開 平5−83068(JP,A) 特開 平5−90887(JP,A) 特開 平6−97760(JP,A) 特公 昭54−38874(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C30B 1/00 - 35/00 H03H 9/25 H03H 9/145 EUROPAT(QUESTEL) CA(STN) WPI(DIALOG) JICSTファイル(JOIS)─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Kenjiro Higaki Kenjiro Higaki 1-1-1 Kunyo Kita, Itami City, Hyogo Prefecture Sumitomo Electric Industries, Ltd. Itami Works (72) Inventor Shinichi Shikada Kuichi Kitaichi, Itami City, Hyogo Prefecture 1-1-1, Sumitomo Electric Industries, Ltd. Itami Works (56) References JP-A 64-62911 (JP, A) JP-A 4-358410 (JP, A) JP-A 5-90888 (JP, A) JP-A-2-299309 (JP, A) JP-A-5-83068 (JP, A) JP-A-5-90887 (JP, A) JP-A-6-97760 (JP, A) JP-B-54 -38874 (JP, B1) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) C30B 1/00-35/00 H03H 9/25 H03H 9/145 EUROPAT (QUESTEL) CA (STN) WPI (DIALOG) ) JIST file (JOIS )

Claims (21)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 単結晶ダイヤモンドと、該単結晶ダイヤ
モンドの(111)面上に配置された単結晶LiTaO
膜とからなり、該LiTaO膜の(001)面が前
記単結晶ダイヤモンドの(111)面と平行であること
を特徴とする配向性材料。
1. A single crystal diamond and a single crystal LiTaO arranged on the (111) plane of the single crystal diamond.
3 consists of a film, oriented material characterized by (001) plane of the LiTaO 3 film is parallel to the (111) plane of the monocrystalline diamond.
【請求項2】 前記単結晶ダイヤモンドが天然または高
圧合成ダイヤモンドである請求項記載の配向性材料。
Wherein alignment material according to claim 1, wherein the monocrystalline diamond is natural or high-pressure synthetic diamond.
【請求項3】 前記(111)面を与える単結晶ダイヤ
モンドが、他の単結晶ダイヤモンドの(111)面上エ
ピタキシャル成長させたダイヤモンド薄膜である請求項
記載の配向性材料。
3. The single crystal diamond that gives the (111) plane is a diamond thin film epitaxially grown on the (111) plane of another single crystal diamond.
1. The oriented material according to 1 .
【請求項4】 前記(111)面を与える単結晶ダイヤ
モンドが、ヘテロエピタキシャル成長させたダイヤモン
ド薄膜である請求項記載の配向性材料。
Wherein said (111) single crystal diamond which gives surfaces, alignment material according to claim 1, wherein a diamond film heteroepitaxially grown.
【請求項5】 ダイヤモンド層と、該ダイヤモンド層の
(111)配向性を有する面上に配置されたLiTaO
膜と、該LiTaO膜上に配置された櫛形電極とか
らなることを特徴とする表面弾性波素子。
5. A diamond layer and LiTaO arranged on a surface of the diamond layer having a (111) orientation.
A surface acoustic wave device comprising three films and comb-shaped electrodes arranged on the LiTaO 3 film.
【請求項6】 ダイヤモンド層と、該ダイヤモンド層の
(111)配向性を有する面上に配置された櫛形電極
と、該櫛型電極上に配置されたLiTaO膜とからな
ることを特徴とする表面弾性波素子。
6. A diamond layer, a comb-shaped electrode arranged on a surface of the diamond layer having (111) orientation, and a LiTaO 3 film arranged on the comb-shaped electrode. Surface acoustic wave device.
【請求項7】 ダイヤモンド層と、該ダイヤモンド層の
(111)配向性を有する面上に配置された導電性ダイ
ヤモンドからなる櫛形電極と、該櫛型電極上に配置され
たLiTaO膜とからなることを特徴とする表面弾性
波素子。
7. A diamond layer, a comb-shaped electrode made of conductive diamond arranged on a surface of the diamond layer having (111) orientation, and a LiTaO 3 film arranged on the comb-shaped electrode. A surface acoustic wave device characterized by the above.
【請求項8】 ダイヤモンド層と、該ダイヤモンド層の
(111)配向性を有する面の凹部に配置された導電性
材料からなる櫛型電極と、該櫛型電極上に配置されたL
iTaO膜とからなることを特徴とする表面弾性波素
子。
8. A diamond layer, a comb-shaped electrode made of a conductive material, which is arranged in a concave portion of a surface of the diamond layer having (111) orientation, and L arranged on the comb-shaped electrode.
A surface acoustic wave device comprising an iTaO 3 film.
【請求項9】 最上層の上に、更に短絡用電極が配置さ
れた請求項6、7又は記載の表面弾性波素子。
9. On the uppermost layer, further the short-circuiting electrode disposed claims 6, 7 or 8 surface acoustic wave device as claimed.
【請求項10】 ダイヤモンド層と、該ダイヤモンド層
の(111)配向性を有する面上に配置された短絡用電
極と、該短絡用電極上に配置されたLiTaO膜と、
該LiTaO膜上に配置された櫛形電極とからなるこ
とを特徴とする表面弾性波素子。
10. A diamond layer, a short-circuit electrode arranged on a surface of the diamond layer having (111) orientation, and a LiTaO 3 film arranged on the short-circuit electrode.
A surface acoustic wave device comprising a comb-shaped electrode arranged on the LiTaO 3 film.
【請求項11】 最上層の上に、更に、SiO、ダイ
ヤモンド、およびダイヤモンド状炭素膜からなる群から
選択された1種類以上の材料からなる層が配置された請
求項5〜10のいずれかに記載の表面弾性波素子。
11. A top of the uppermost layer, and further, one of SiO 2, diamond, and claims 5 to 10 in which a layer consisting of one or more materials selected from the group consisting of diamond-like carbon film is disposed The surface acoustic wave device described in 1.
【請求項12】 最上層の上に、SiO、ダイヤモン
ド、およびダイヤモンド状炭素膜からなる群から選択さ
れた1種類以上の材料からなる層が配置され、該材料か
らなる層の上に、更に、短絡用電極が配置された請求項
5〜8のいずれかに記載の表面弾性波素子。
12. A layer made of one or more kinds of materials selected from the group consisting of SiO 2 , diamond, and diamond-like carbon film is arranged on the uppermost layer, and a layer made of the material is further formed. , The short-circuit electrode is arranged
The surface acoustic wave device according to any one of 5 to 8 .
【請求項13】 ダイヤモンド層と、該ダイヤモンド層
の(111)配向性を有する面上に配置されたLiTa
膜と、該LiTaO膜上に配置された、Si
、ダイヤモンド、およびダイヤモンド状炭素膜から
なる群から選択された1種類以上の材料からなる層と、
該材料層の上に配置された櫛型電極とからなることを特
徴とする表面弾性波素子。
13. A diamond layer and LiTa disposed on a surface of the diamond layer having a (111) orientation.
An O 3 film and a Si film disposed on the LiTaO 3 film.
A layer made of one or more kinds of materials selected from the group consisting of O 2 , diamond, and diamond-like carbon film;
A surface acoustic wave device comprising a comb-shaped electrode arranged on the material layer.
【請求項14】 ダイヤモンド層と、該ダイヤモンド層
の(111)配向性を有する面上に配置された短絡用電
極と、該短絡用電極上に配置されたLiTaO膜と、
該LiTaO膜上に配置された、SiO、ダイヤモ
ンド、およびダイヤモンド状炭素膜からなる群から選択
された1種類以上の材料からなる層と、該材料層の上に
配置された櫛型電極とからなることを特徴とする表面弾
性波素子。
14. A diamond layer, a short-circuit electrode arranged on a surface of the diamond layer having (111) orientation, and a LiTaO 3 film arranged on the short-circuit electrode.
A layer made of one or more kinds of materials selected from the group consisting of SiO 2 , diamond, and a diamond-like carbon film, arranged on the LiTaO 3 film, and a comb-shaped electrode arranged on the material layer. A surface acoustic wave device comprising:
【請求項15】 ダイヤモンド層と、該ダイヤモンド層
の(111)配向性を有する面上に配置されたLiTa
膜と、該LiTaO膜上に配置された短絡用電極
と、該短絡用電極上に配置された、SiO、ダイヤモ
ンド、およびダイヤモンド状炭素膜からなる群から選択
された1種類以上の材料からなる層と、該材料層の上に
配置された櫛型電極とからなることを特徴とする表面弾
性波素子。
15. A diamond layer and LiTa arranged on a surface having a (111) orientation of the diamond layer.
An O 3 film, a short-circuiting electrode arranged on the LiTaO 3 film, and one or more kinds selected from the group consisting of SiO 2 , diamond, and diamond-like carbon film arranged on the short-circuiting electrode. A surface acoustic wave device comprising a layer made of a material and a comb-shaped electrode arranged on the material layer.
【請求項16】 (111)配向性を有する面を与える
前記ダイヤモンドが、単結晶ダイヤモンドである請求項
5〜15のいずれかに記載の表面弾性波素子。
16. The diamond which provides a surface having a (111) orientation is a single crystal diamond.
The surface acoustic wave device according to any one of 5 to 15 .
【請求項17】(111)配向性を有する面を与える前
記ダイヤモンドが、多結晶ダイヤモンドである請求項
〜15のいずれかに記載の表面弾性波素子。
17. (111) said diamond which gives a surface having an orientation property, claim 5 is polycrystalline diamond
15. The surface acoustic wave device according to any one of to 15 .
【請求項18】 前記単結晶ダイヤモンドが、天然ダイ
ヤモンドまたは人工ダイヤモンドのいずれかである請求
16記載の表面弾性波素子。
18. The surface acoustic wave device according to claim 16 , wherein the single crystal diamond is either a natural diamond or an artificial diamond.
【請求項19】 (111)配向性を有する面を与える
前記ダイヤモンドが、単結晶ダイヤモンド上にエピタキ
シャル成長させた単結晶ダイヤモンド膜である請求項
記載の表面弾性波素子。
19. (111) said diamond which gives a surface having an orientation property, claim 1 is a single crystal diamond film epitaxially grown on a single crystal diamond
6. The surface acoustic wave device according to item 6 .
【請求項20】 (111)配向性を有する面を与える
前記ダイヤモンドが、ヘテロエピタキシャル成長させた
ダイヤモンド膜である請求項5〜15のいずれかに記載
の表面弾性波素子。
20. The surface acoustic wave device according to claim 5 , wherein the diamond that provides the surface having the (111) orientation is a heteroepitaxially grown diamond film.
【請求項21】 ダイヤモンド層と、該ダイヤモンド層
の(111)配向性を有する面上に配置された第1のL
iTaO膜と、該第1のLiTaO膜上に配置され
た櫛形電極と、該櫛型電極上に配置された第2のLiT
aO膜とからなることを特徴とする表面弾性波素子。
21. A diamond layer and a first L arranged on a surface of the diamond layer having a (111) orientation.
iTaO 3 film, comb-shaped electrode arranged on the first LiTaO 3 film, and second LiT arranged on the comb-shaped electrode
A surface acoustic wave device comprising an aO 3 film.
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