JP4442489B2 - ニオブ酸カリウム堆積体およびその製造方法、表面弾性波素子、周波数フィルタ、発振器、電子回路、並びに、電子機器 - Google Patents
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Description
Jpn.J.Appl.Phys.Vol.37(1998)2929.
R面サファイア基板と、
前記R面サファイア基板の上方に形成された、金属酸化物からなるバッファ層と、
前記バッファ層の上方に形成されたニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛層と、
前記ニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛層の上方に形成された、ニオブ酸カリウム層またはニオブ酸カリウム固溶体層と、
を含む。
前記バッファ層の(100)面は、前記R面サファイア基板のR面(1−102)に対して、[11−20]方向ベクトルを回転軸として傾いていることができる。
前記ニオブ酸カリウム層または前記ニオブ酸カリウム固溶体層の(100)面は、前記R面サファイア基板のR面(1−102)に対して、[11−20]方向ベクトルを回転軸として傾いていることができる。
前記ニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛層の(100)面は、前記R面サファイア基板のR面(1−102)に対して、[11−20]方向ベクトルを回転軸として傾いていることができる。
R面サファイア基板の上方に、立方晶表示において(100)配向でエピタキシャル成長したバッファ層を形成する工程と、
前記バッファ層の上方に、前駆体組成物を塗布した後、熱処理することにより、ニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛層を形成する工程と、
前記ニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛層の上方に、ニオブ酸カリウム層またはニオブ酸カリウム固溶体層を形成する工程と、
を含み、
前記前駆体組成物は、ニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛を形成するための前駆体を含み、該前駆体は、少なくともニオブ、チタンおよびジルコニウムを含み、かつ一部にエステル結合を有する。
前記ポリカルボン酸または前記ポリカルボン酸エステルに由来するポリカルボン酸と金属アルコキシドとのエステル化によるエステル結合を有する前駆体を含むことができる。
1.1. 図1は、本実施形態に係るニオブ酸カリウム堆積体100を模式的に示す断面図である。図1に示すように、本実施形態に係るニオブ酸カリウム堆積体100は、基板11と、基板11上に形成されたバッファ層12と、バッファ層12上に形成されたニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛層13と、ニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛層13上に形成されたニオブ酸カリウム層14と、を含むことができる。
プロパノール(プロピルアルコール)として、1−プロパノール(沸点97.4℃)、2−プロパノール(沸点82.7℃)、
ブタノール(ブチルアルコール)として、1−ブタノール(沸点117℃)、2−ブタノール(沸点100℃)、2−メチル−1−プロパノール(沸点108℃)、2−メチル−2−プロパノール(融点25.4℃,沸点83℃)、
ペンタノール(アミルアルコール)として、1−ペンタノール(沸点137℃)、3−メチル−1−ブタノール(沸点131℃)、2−メチル−1−ブタノール(沸点128℃)、2,2ジメチル−1−プロパノール(沸点113℃)、2−ペンタノール(沸点119℃)、3−メチル−2−ブタノール(沸点112.5℃)、3−ペンタノール(沸点117℃)、2−メチル−2−ブタノール(沸点102℃)、
多価アルコール類;
エチレングリコール(融点−11.5℃,沸点197.5℃)、グリセリン(融点17℃,沸点290℃)。
まず、R面サファイア単結晶基板からなる基板11を有機溶媒に浸漬させ、超音波洗浄機を用いて脱脂洗浄を行った。ここで、有機溶媒としては、エチルアルコールとアセトンの1:1混合液を使用した。次に、基板11を基板ホルダーに装填した後、室温での背圧1×10−7Torrの真空装置内に基板ホルダーごと導入し、5×10−5Torrの酸素分圧になるように酸素ガスを導入し、赤外線ランプを用いて20℃/分で400℃まで加熱昇温した。このとき、図4(A)に示すように、サファイア[11−20]方向からの反射高速電子線回折(Reflection High Energy Electron Diffraction:RHEED)により得られたパターンには、ストリーク状の回折パターンが観測された。
2.1. 図15は、本実施形態に係るニオブ酸カリウム堆積体200を模式的に示す断面図である。本実施形態に係るニオブ酸カリウム堆積体200は、基板11と、基板11上に形成されたバッファ層12と、バッファ層12上に形成された第1のニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛層13と、第1のニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛層13上に形成されたニオブ酸カリウム層14と、ニオブ酸カリウム層14上に形成された第2のニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛層15と、を含むことができる。本実施形態では、ニオブ酸カリウム層14上にさらに第2のニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛層15を有する点で、第1の実施形態と異なる。第1の実施形態にかかるニオブ酸カリウム堆積体100と同様の部材には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
本実施例では、実施例1で得られたニオブ酸カリウム堆積体100の上に、さらに第2のニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛層15を形成した以外は、実施例1と同様にしてニオブ酸カリウム堆積体200を形成した。第2のニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛層15は、実施例1と同様な前駆体組成物を用いて塗膜を形成し、実施例1と同様な熱処理を行って形成した。このニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛層15は、膜厚が50nmである。
次に、本発明を適用した第3の実施形態に係る表面弾性波素子の一例について、図面を参照しながら説明する。図16は、本実施形態に係る表面弾性波素子300を模式的に示す断面図である。図16において、図1に示すニオブ酸カリウム堆積体100の部材と実質的に同じ部材には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
次に、本発明を適用した第4の実施形態に係る表面弾性波素子の一例について、図面を参照しながら説明する。図17は、本実施形態に係る表面弾性波素子400を模式的に示す断面図である。図17において、図15に示すニオブ酸カリウム堆積体200の部材と実質的に同じ部材には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
次に、本発明を適用した第5の実施形態に係る周波数フィルタの一例について、図面を参照しながら説明する。図18は、本実施形態の周波数フィルタを模式的に示す図である。
次に、本発明を適用した第6の実施形態に係る発振器の一例について、図面を参照しながら説明する。図19は、本実施形態の発振器を模式的に示す図である。
7.1. 次に、本発明を適用した第7の実施形態に係る電子回路および電子機器の第1の例について、図面を参照しながら説明する。図23は、本実施形態に係る電子機器500の電気的構成を示すブロック図である。電子機器500とは、例えば携帯電話機である。
Claims (21)
- R面(1−102)のR面サファイア基板と、
前記R面サファイア基板の上方に形成された、岩塩構造の金属酸化物からなるバッファ層と、
前記バッファ層の上方に形成されたニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛層と、
前記ニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛層の上方に形成された、ニオブ酸カリウム層またはニオブ酸カリウム固溶体層と、
を含み、
前記バッファ層は、立方晶表示において(100)配向でエピタキシャル成長したものであり、
前記バッファ層の(100)面は、前記R面サファイア基板のR面(1−102)と成す角が1度以上15度以下の関係を満たし、且つ、[11−20]方向ベクトルを回転軸として傾いており、
前記ニオブ酸カリウム層または前記ニオブ酸カリウム固溶体層は、擬立方晶表示において(100)配向でエピタキシャル成長したものであり、
前記ニオブ酸カリウム層または前記ニオブ酸カリウム固溶体層の(100)面は、前記R面サファイア基板のR面(1−102)と成す角が1度以上15度以下の関係を満たし、且つ、[11−20]方向ベクトルを回転軸として傾いており、
前記ニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛層は、立方晶表示において(100)配向でエピタキシャル成長したものであり、
前記ニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛層の(100)面は、前記R面サファイア基板のR面(1−102)と成す角が1度以上15度以下の関係を満たし、且つ、[11−20]方向ベクトルを回転軸として傾いているニオブ酸カリウム堆積体。 - 請求項1において、
前記金属酸化物は、酸化マグネシウムである、ニオブ酸カリウム堆積体。 - 請求項1または2において、
前記ニオブ酸カリウム固溶体層は、K1-xNaxNb1-yTayO3(0<x<1、0<y<1)で表される固溶体である、ニオブ酸カリウム堆積体。 - 請求項1ないし3のいずれか一項において、
前記ニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛層は、ニオブ、チタンおよびジルコニウムに対して、5モル%以上、30モル%以下のニオブを含む、ニオブ酸カリウム堆積体。 - 請求項1ないし4のいずれか一項において、
前記ニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛層は、さらに、0.5モル%以上のシリコン、あるいはシリコンおよびゲルマニウムを含む、ニオブ酸カリウム堆積体。 - 請求項1ないし5のいずれか一項において、
さらに、前記ニオブ酸カリウム層の上に他のニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛層を有する、ニオブ酸カリウム堆積体。 - R面サファイア基板の上方に、立方晶表示において(100)配向でエピタキシャル成長したバッファ層を形成する工程と、
前記バッファ層の上方に、前駆体組成物を塗布した後、熱処理することにより、ニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛層を形成する工程と、
前記ニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛層の上方に、ニオブ酸カリウム層またはニオブ酸カリウム固溶体層を形成する工程と、
を含み、
前記前駆体組成物は、ニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛を形成するための前駆体を含み、該前駆体は、少なくともニオブ、チタンおよびジルコニウムを含み、かつ一部にエステル結合を有する、請求項1に記載のニオブ酸カリウム堆積体の製造方法。 - 請求項7において、
前記前駆体は、さらに鉛を含む、ニオブ酸カリウム堆積体の製造方法。 - 請求項7または8において、
前記前駆体組成物は、前記前駆体が有機溶媒に溶解もしくは分散されている、ニオブ酸カリウム堆積体の製造方法。 - 請求項7ないし9のいずれか一項において、
前記前駆体組成物は、少なくともニオブ、チタンおよびジルコニウムの金属アルコキシドの加水分解・縮合物を含むゾルゲル原料と、ポリカルボン酸またはポリカルボン酸エステルと、有機溶媒とを混合して得られ、
前記ポリカルボン酸または前記ポリカルボン酸エステルに由来するポリカルボン酸と金属アルコキシドとのエステル化によるエステル結合を有する前駆体を含む、ニオブ酸カリウム堆積体の製造方法。 - 請求項10において、
前記ポリカルボン酸または前記ポリカルボン酸エステルは、2価のカルボン酸またはカルボン酸エステルである、ニオブ酸カリウム堆積体の製造方法。 - 請求項7ないし11のいずれか一項において、
前記ゾルゲル原料と、前記ポリカルボン酸またはポリカルボン酸エステルと、前記有機溶媒とを混合する際に、さらに金属カルボン酸塩を用いたゾルゲル原料を含む、ニオブ酸カリウム堆積体の製造方法。 - 請求項12において、
前記金属カルボン酸塩は、鉛のカルボン酸塩である、ニオブ酸カリウム堆積体の製造方法。 - 請求項7ないし13のいずれか一項において、
前記ゾルゲル原料と、前記ポリカルボン酸またはポリカルボン酸エステルと、前記有機溶媒とを混合する際に、さらに有機金属化合物を含む、ニオブ酸カリウム堆積体の製造方法。 - 請求項7ないし14のいずれか一項において、
前記ゾルゲル原料と、前記ポリカルボン酸またはポリカルボン酸エステルと、前記有機溶媒とを混合する際に、さらにシリコン、あるいはシリコンおよびゲルマニウムを含むゾルゲル原料を用いる、ニオブ酸カリウム堆積体の製造方法。 - 請求項7ないし15のいずれか一項において、
さらに、前記ニオブ酸カリウム層またはニオブ酸カリウム固溶体層の上に、前記前駆体組成物を塗布した後、熱処理することにより、他のニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛層を形成する工程を有する、ニオブ酸カリウム堆積体の製造方法。 - 請求項1に記載のニオブ酸カリウム堆積体を有する、表面弾性波素子。
- 請求項17に記載の表面弾性波素子を有する、周波数フィルタ。
- 請求項17に記載の表面弾性波素子を有する、発振器。
- 請求項18に記載の周波数フィルタおよび請求項19に記載の発振器のうちの少なくとも一方を有する、電子回路。
- 請求項20に記載の電子回路を有する、電子機器。
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