JPH01157582A - 超音波トランスジューサ及び表面波デバイス - Google Patents
超音波トランスジューサ及び表面波デバイスInfo
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- JPH01157582A JPH01157582A JP61205506A JP20550686A JPH01157582A JP H01157582 A JPH01157582 A JP H01157582A JP 61205506 A JP61205506 A JP 61205506A JP 20550686 A JP20550686 A JP 20550686A JP H01157582 A JPH01157582 A JP H01157582A
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Landscapes
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
- Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は弾性表面波（以下ＳＡＷと称する）デバイス、
超音波トランスジューサ或は光導波路等への応用範囲の
広いＬｉＮｂＯ５基板、殊にその表面に分極反転領域を
有するＬｉＮｂＯ３基板及びその製造方法に関する。
超音波トランスジューサ或は光導波路等への応用範囲の
広いＬｉＮｂＯ５基板、殊にその表面に分極反転領域を
有するＬｉＮｂＯ３基板及びその製造方法に関する。
（従来技術）
従来本願発明者等はＬｉＴａ０ａ基板表面に適当な導体
薄膜ニてインタディジタルトランスジューサ（以下ＩＤ
Ｔと称する）電極を付着形成しこれに直流電圧を印加し
つつ当該基板のキュリー点温度（約６２０℃）以上の温
度から除冷すると前記基板表面に当該基板の自発分極領
域とこれと逆極の分極反転領域とが交互に形成されるの
てこの周期的分域列を利用して基板表面に垂直方向に超
音波を放射する表面励振形超音波トランスジューサにつ
いて研究を行っていた。
薄膜ニてインタディジタルトランスジューサ（以下ＩＤ
Ｔと称する）電極を付着形成しこれに直流電圧を印加し
つつ当該基板のキュリー点温度（約６２０℃）以上の温
度から除冷すると前記基板表面に当該基板の自発分極領
域とこれと逆極の分極反転領域とが交互に形成されるの
てこの周期的分域列を利用して基板表面に垂直方向に超
音波を放射する表面励振形超音波トランスジューサにつ
いて研究を行っていた。
しかしながら、 ＬｉＴａＯ５は比較的電気機械結合係
数が小さい為エネルギ変換効率が低いという欠陥があっ
た。
数が小さい為エネルギ変換効率が低いという欠陥があっ
た。
この問題を解決する為にはＬ ｉ Ｔ ａ Ｏｓより電
気機械結合係数の大なるＬｉＮｂ０３ｔｒｃ対して同様
の操作を施せばよいようにも思われるがこのような試み
はＬｉＮｂＯ３はキュリー点温度が１１５０乃至１２０
０℃と高いこともあってなされたことがなかった。
気機械結合係数の大なるＬｉＮｂ０３ｔｒｃ対して同様
の操作を施せばよいようにも思われるがこのような試み
はＬｉＮｂＯ３はキュリー点温度が１１５０乃至１２０
０℃と高いこともあってなされたことがなかった。
伺、Ｔｉ熱拡散によるＬｉＮｂＯ５光導波路の研究の過
程で光導波路の製造条件によってはＴｉ熱拡散層に分極
反転領域の発生することがありこれが光を散乱せしめ導
波路としての機能を害する旨の報告が存在する 自伝し≠ｈ （発明の目的） 本発明は上述した如き従来のＬｉＴａＯ５基板を用いた
エネルギ変換効率の低い超音波トランスジューサに代わ
る高効率の超音波トランスジューサ、光偏向器、光変調
器或は各種ＳＡＷデバイスに応用可能な圧電基板を提供
することを目的とする。
程で光導波路の製造条件によってはＴｉ熱拡散層に分極
反転領域の発生することがありこれが光を散乱せしめ導
波路としての機能を害する旨の報告が存在する 自伝し≠ｈ （発明の目的） 本発明は上述した如き従来のＬｉＴａＯ５基板を用いた
エネルギ変換効率の低い超音波トランスジューサに代わ
る高効率の超音波トランスジューサ、光偏向器、光変調
器或は各種ＳＡＷデバイスに応用可能な圧電基板を提供
することを目的とする。
（発明の概要）
上述の目的を達成する為１本発明に係るＬ ｉ Ｎｂｏ
３基板はその十〇表面に例えば所定幅のグレーティング
状Ｔｉ被膜を付着した後これを該基板のキュリー点温度
より若干低い温度にて熱処理することにより前記Ｔｉを
基板内Ｋｙｔ６拡散せしめそのＴｉ熱拡散領域を分極反
転させるものである。
３基板はその十〇表面に例えば所定幅のグレーティング
状Ｔｉ被膜を付着した後これを該基板のキュリー点温度
より若干低い温度にて熱処理することにより前記Ｔｉを
基板内Ｋｙｔ６拡散せしめそのＴｉ熱拡散領域を分極反
転させるものである。
（実施例）
以下１本発明を部分的分極反転領域の形成方法及び部分
的分極反転領域の形成されたＬｉＮｂＯ３基板の応用例
に分けて詳細忙説明する。
的分極反転領域の形成されたＬｉＮｂＯ３基板の応用例
に分けて詳細忙説明する。
＋Ｉ） 部分的分極反転領域の形成方法喀軸が板面に
垂直なＬｉＮｂＯ３ｚ板の＋６面に所定の間隔を設けて
Ｔｉをグレーティング状に厚さ１．ｏｏｏｉ程度蒸着し
これを空気或は水蒸気（Ｌｉの外部拡散を防ぐことを目
的とする）を含むＡｒガス中で５乃至１０時間放置熱処
理する。この際の熱処理温度はＬｉＮｂＯ３のキュリー
点温度（約１，１５０°Ｃ）より若干低い１，０３０℃
程度に保持する。
垂直なＬｉＮｂＯ３ｚ板の＋６面に所定の間隔を設けて
Ｔｉをグレーティング状に厚さ１．ｏｏｏｉ程度蒸着し
これを空気或は水蒸気（Ｌｉの外部拡散を防ぐことを目
的とする）を含むＡｒガス中で５乃至１０時間放置熱処
理する。この際の熱処理温度はＬｉＮｂＯ３のキュリー
点温度（約１，１５０°Ｃ）より若干低い１，０３０℃
程度に保持する。
斯くすることによって第１図（ａｌ Ｋ示す如くＴｉ蒸
着膜の直下に自発分極とは逆極の分極反転領域がグレー
ティング状に形成されその厚みは概ね１２乃至１５μｍ
を越えることがない。
着膜の直下に自発分極とは逆極の分極反転領域がグレー
ティング状に形成されその厚みは概ね１２乃至１５μｍ
を越えることがない。
又、Ｃ軸が板面法線から５４°傾いた３６゜回転Ｙ板に
ついて同様の操作を施したところ、熱処理温度が１，０
３０℃では分極反転領域は生じないがこれを１，０５０
℃とすると分極反転領域の形成されることが判明した。
ついて同様の操作を施したところ、熱処理温度が１，０
３０℃では分極反転領域は生じないがこれを１，０５０
℃とすると分極反転領域の形成されることが判明した。
伺、上述した如き分極反転領域の出現は前記第１図（ａ
ｌの如く互に分離した分域列を生ずる場合と第１図（ｂ
ｌに示す如く相隣接した分極反転領域が連結し分域境界
が正弦波状となる場合とがある。その原因は目下のとこ
ろ不明であるがＴｉ拡散の状態によるものと思われる。
ｌの如く互に分離した分域列を生ずる場合と第１図（ｂ
ｌに示す如く相隣接した分極反転領域が連結し分域境界
が正弦波状となる場合とがある。その原因は目下のとこ
ろ不明であるがＴｉ拡散の状態によるものと思われる。
四 部分的分極反転領域を有するＬｉＮｂＯ３基板の応
用例、上記（Ｉ）に述べた如き方法によって部分的分極
反転領域の形成されたＬｉＮｂＯ５基板は次に示す如き
デバイスへの応用が可能である。
用例、上記（Ｉ）に述べた如き方法によって部分的分極
反転領域の形成されたＬｉＮｂＯ５基板は次に示す如き
デバイスへの応用が可能である。
（ａ） 表面励振超音波トランスジューサ第２図（ａ
ｔ及び（ｂｌは本発明に係るＬｉＮｂＯ３基板を超音波
トランスジューサとして利用する場合の実施例を示す断
面図である。
ｔ及び（ｂｌは本発明に係るＬｉＮｂＯ３基板を超音波
トランスジューサとして利用する場合の実施例を示す断
面図である。
即ち、同図（ａ）に示す如く所定の間隔を設けて形成し
たグレーティング状部分的分極反転領域を有するＬｉＮ
ｂＯ３ Ｚ板表面上の分域境界をまたぐ形にＡ１等でＩ
ＤＴ電極を付しこれにＳＡＷ共撮子と同様に交番電界を
印加すれば横波のバルク波が発生する。
たグレーティング状部分的分極反転領域を有するＬｉＮ
ｂＯ３ Ｚ板表面上の分域境界をまたぐ形にＡ１等でＩ
ＤＴ電極を付しこれにＳＡＷ共撮子と同様に交番電界を
印加すれば横波のバルク波が発生する。
又、同図（ｂｌに示す如＜ ＬｉＮｂＯ３回転Ｙ板の分
極反転領域及び非反転領域に交互にＩＤＴ電極を設けて
励振すれば縦波が発生しこれらはいずれも超音波として
放射され従来のＬｉＴａＯ３によるそれよυも効率のよ
いことは両者の電気機械結合係数の差異からも明らかで
ある。
極反転領域及び非反転領域に交互にＩＤＴ電極を設けて
励振すれば縦波が発生しこれらはいずれも超音波として
放射され従来のＬｉＴａＯ３によるそれよυも効率のよ
いことは両者の電気機械結合係数の差異からも明らかで
ある。
（ｂｌ 光偏向或は光変調デバイスへの応用従来の光
偏向或は光変調デバイスは例えばＬｉＮｂＯ３結晶に超
音波トランスジューサを貼着し前記ＬｉＮｂＯ３結晶中
を伝搬する超 ′音波と光との相互作用に基づくブ
ラック回折を利用するものがあるが、このようなデバイ
スは超音波トランスジューサトＬｉＮｂＯ３結晶との接
着が困難であること、高周波化が困難であること等の欠
陥があった。
偏向或は光変調デバイスは例えばＬｉＮｂＯ３結晶に超
音波トランスジューサを貼着し前記ＬｉＮｂＯ３結晶中
を伝搬する超 ′音波と光との相互作用に基づくブ
ラック回折を利用するものがあるが、このようなデバイ
スは超音波トランスジューサトＬｉＮｂＯ３結晶との接
着が困難であること、高周波化が困難であること等の欠
陥があった。
この種の光デバイスを本発明に係る部分的分極反転領域
を有するＬｉＮｂＯ３基板を用いれば第３図に示す如く
部分的分極反転領斌形成面にＩＤＴ電極を、又その対向
面に吸音材を付着するのみで簡単に光偏向或は光変調デ
バイスが得られること多言を要しないであろう。
を有するＬｉＮｂＯ３基板を用いれば第３図に示す如く
部分的分極反転領斌形成面にＩＤＴ電極を、又その対向
面に吸音材を付着するのみで簡単に光偏向或は光変調デ
バイスが得られること多言を要しないであろう。
（ＣＩ ＳＡＷ共振子用反射器への応用グレーティン
グ状の分極反転領域は弾性表面波（ＳＡＷ）を反射する
ことは明らかであるからＳＡＷ共振子等の反射器として
利用しつる。殊に分域列がＬｉＮｂＯ３結晶表面近傍で
連続している前記第１図（ｂｌの如き基板を用いればＳ
ＡＷの反射が連続的な変化となるから従来の導体グレー
ティングを用いる反射器にみられる如く反射波が他のバ
ルク波に変換されロスとなることが少ない故Ｑの高いＳ
ＡＷデバイスを得ることが可能である。
グ状の分極反転領域は弾性表面波（ＳＡＷ）を反射する
ことは明らかであるからＳＡＷ共振子等の反射器として
利用しつる。殊に分域列がＬｉＮｂＯ３結晶表面近傍で
連続している前記第１図（ｂｌの如き基板を用いればＳ
ＡＷの反射が連続的な変化となるから従来の導体グレー
ティングを用いる反射器にみられる如く反射波が他のバ
ルク波に変換されロスとなることが少ない故Ｑの高いＳ
ＡＷデバイスを得ることが可能である。
第４図にその断面図を示す。伺２部分的分極反転領域形
成部の表面上にＩＤＴ電極を付すことも可能であり１例
えば概ね第５図（ａｌ又はｆｂ）に示す如くすれば内部
反射型一方向性ＳＡＷ ）ランスジューサが得られる。
成部の表面上にＩＤＴ電極を付すことも可能であり１例
えば概ね第５図（ａｌ又はｆｂ）に示す如くすれば内部
反射型一方向性ＳＡＷ ）ランスジューサが得られる。
この場合ＳＡＷの反射は専ら分極反転領域によって支配
されるとはいうもののＩＤＴ電極の影響をもうけるので
分極反転領域とＩＤＴ電極との相互位置関係は従来のＩ
ＤＴ電極の段差による一方向性トランすジー一サの電極
構造の如く単純ではなく実験によって決定する必要があ
る。
されるとはいうもののＩＤＴ電極の影響をもうけるので
分極反転領域とＩＤＴ電極との相互位置関係は従来のＩ
ＤＴ電極の段差による一方向性トランすジー一サの電極
構造の如く単純ではなく実験によって決定する必要があ
る。
（ｄ） ＩＤＴ励振電極を必要としないＳＡＷデバイ
ス 従来のＳＡＷデバイスはＩＤＴ励振電極のピッチによっ
て周波数が決定するものであるから昨今の電子機器の高
周波化に対処する為にはＩＤＴ ［極ピッチを小さくす
る必要があり製造上極めて困難であるのみならず電極指
間隙が狭くなるに従い微細な金属片の存在によっても短
絡の発生することが少なくなかった。
ス 従来のＳＡＷデバイスはＩＤＴ励振電極のピッチによっ
て周波数が決定するものであるから昨今の電子機器の高
周波化に対処する為にはＩＤＴ ［極ピッチを小さくす
る必要があり製造上極めて困難であるのみならず電極指
間隙が狭くなるに従い微細な金属片の存在によっても短
絡の発生することが少なくなかった。
このような問題は本発明に係る部分的分極反転領域を有
するＬ ｉ ＮｂＯａ基板を用い。
するＬ ｉ ＮｂＯａ基板を用い。
例えば第６図（ａｌに示す如く基板中央の表裏に部分−
様電極を設けこれに交番電界を印加し、前記−様電極の
両側の分極反転列を反射器として利用すれば完全に解決
する。
様電極を設けこれに交番電界を印加し、前記−様電極の
両側の分極反転列を反射器として利用すれば完全に解決
する。
即ち９分極反転領域は前記第１図（ｂｌに示す如く分離
が不完全であっても差しつかえないので該領域を形成す
る為の蒸着Ｔｉストリップに互に接触する部分が多少存
在しても特性上差したる影響は存在しないからである。
が不完全であっても差しつかえないので該領域を形成す
る為の蒸着Ｔｉストリップに互に接触する部分が多少存
在しても特性上差したる影響は存在しないからである。
＝１０−
更に蒸着Ｔｉストリップは通常のＩＤＴ電極指の２倍の
ピッチとすれば足りるからデバイスの高周波化は製造上
−層容易である。
ピッチとすれば足りるからデバイスの高周波化は製造上
−層容易である。
以上１ボートのＳＡＷデバイス（共振子）について説明
したがこれは同図（ｂｌに示す如く完全々面電極を有す
るものに、或は同図（ｃｌ又は（ｄｌに示す如く２ボー
トデバイスとすることも可能である。
したがこれは同図（ｂｌに示す如く完全々面電極を有す
るものに、或は同図（ｃｌ又は（ｄｌに示す如く２ボー
トデバイスとすることも可能である。
（発明の効果）
本発明は以上説明した如き部分的分極反転領域を有する
基板を比較的簡単な方法によって製造するものであるか
ら、この基板を応用して各種の特色あるデバイスを構成
することができる。
基板を比較的簡単な方法によって製造するものであるか
ら、この基板を応用して各種の特色あるデバイスを構成
することができる。
殊にこの基板を超音波トランスジューサに適用すれば派
生的に光デバイスを一体構造で安価に提供することがで
きるから光による情報伝送システムに好適であり又８Ａ
Ｗデバイスを構成する場合には必ずしもＩＤＴ電極を必
要としないｉ、その高周波化上の困難を回避する上で著
しい効果を発揮する。
生的に光デバイスを一体構造で安価に提供することがで
きるから光による情報伝送システムに好適であり又８Ａ
Ｗデバイスを構成する場合には必ずしもＩＤＴ電極を必
要としないｉ、その高周波化上の困難を回避する上で著
しい効果を発揮する。
第１図（ａｔ及び（ｂｌは夫々本発明に係る部分的分極
反転領域を有するＬｉＮｂＯ３基板の異った構造を示す
図、第２図（ａｌ及び（ｂｌは夫々本発明に係る部分的
分極反転領域を有するＬｉＮｂＯ３基板を用いた異った
超音波トランスジェーサの構造を示す図、第３図はこれ
を光偏向器に適用した例を説明する構成図、第４図はこ
れを８ＡＷ共振子の反射器に適用した例を示す構成図、
第５図（ａ）及び（ｂｌはこれを夫々異った内部反射型
一方向性５ＡＷ）うｙスジューサに適用した例を示す構
成図、第６図（ａｌ乃至（ｄ）はこれを夫々異ったＩＤ
Ｔ電極を使用しないＳＡＷデバイスに適用した例を示す
構成図である。
反転領域を有するＬｉＮｂＯ３基板の異った構造を示す
図、第２図（ａｌ及び（ｂｌは夫々本発明に係る部分的
分極反転領域を有するＬｉＮｂＯ３基板を用いた異った
超音波トランスジェーサの構造を示す図、第３図はこれ
を光偏向器に適用した例を説明する構成図、第４図はこ
れを８ＡＷ共振子の反射器に適用した例を示す構成図、
第５図（ａ）及び（ｂｌはこれを夫々異った内部反射型
一方向性５ＡＷ）うｙスジューサに適用した例を示す構
成図、第６図（ａｌ乃至（ｄ）はこれを夫々異ったＩＤ
Ｔ電極を使用しないＳＡＷデバイスに適用した例を示す
構成図である。
Claims (6)
- （１）ＬｉＮｂＯ＿３基板の＋Ｃ面側表面直下に部分的
分極反転領域を形成したことを特徴とする部分的分極反
転領域を有するＬｉＮｂＯ＿３基板。 - （２）ＬｉＮｂＯ＿３基板の＋Ｃ表面の所望の領域にＴ
ｉ薄膜を付着した後所定の雰囲気中に於いて前記基板の
キュリー点より若干低い温度で所要時間加熱することに
よって前記基板表面のＴｉ薄膜付着領域直下にＴｉを熱
拡散すると共に前記基板の自発分極と逆極の分極反転領
域を形成せしめるようにしたことを特徴とする部分的分
極反転領域を有するＬｉＮｂＯ＿３基板の製造方法。 - （３）前記部分的分極反転領域をＩＤＴ電極の両側或は
２つのＩＤＴ電極の間に配置しＳＡＷの反射器としたこ
とを特徴とする部分的分極反転領域を有するＮｉＮｂＯ
＿３基板を用いたＳＡＷデバイス。 - （４）前記部分的分極反転領域上にＩＤＴ電極を配置し
これに交番電界を印加することによって基板厚み方向に
超音波を励起するようにしたことを特徴とする超音波ト
ランスジューサ。 - （５）前記特許請求の範囲（５）記載の超音波トランス
ジューサのＩＤＴ電極付着面の反対面に吸音材を付する
ことによって基板側避より入射した光を励起した超音波
との相互作用によって偏向或は変調するようにしたこと
を特徴とする光デバイス。 - （６）前記部分的分極反転領域の一部或は全部であって
基板の表裏に一様電極を付し，前記表裏電極間に交番電
界を印加することによってＩＤＴ電極を使用することな
しにＳＡＷを励起するようにしたことを特徴とするＳＡ
Ｗデバイス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20550686A JP2615020B2 (ja) | 1986-09-01 | 1986-09-01 | 超音波トランスジューサ及び表面波デバイス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20550686A JP2615020B2 (ja) | 1986-09-01 | 1986-09-01 | 超音波トランスジューサ及び表面波デバイス |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01157582A true JPH01157582A (ja) | 1989-06-20 |
| JP2615020B2 JP2615020B2 (ja) | 1997-05-28 |
Family
ID=16507988
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20550686A Expired - Fee Related JP2615020B2 (ja) | 1986-09-01 | 1986-09-01 | 超音波トランスジューサ及び表面波デバイス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2615020B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0260219A (ja) * | 1988-08-25 | 1990-02-28 | Fujitsu Ltd | 圧電振動子の製造方法 |
| US6903630B2 (en) * | 2002-05-16 | 2005-06-07 | Fujitsu Media Devices Limited | Surface acoustic wave device having a polarization inverted region |
| KR100788289B1 (ko) * | 2006-06-26 | 2007-12-27 | 한국과학기술원 | 강유전체 결정의 열처리 방법 |
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| JPS5418385A (en) * | 1977-06-20 | 1979-02-10 | Abbott Joseph L | Collapsible container and making method thereof |
| JPS5821211A (ja) * | 1981-07-31 | 1983-02-08 | Canon Inc | 集積光学構造体の薄膜レンズ |
| JPS5842968A (ja) * | 1981-09-07 | 1983-03-12 | Hitachi Ltd | 超音波探触子 |
| JPS59158699A (ja) * | 1983-02-28 | 1984-09-08 | Shimadzu Corp | 超音波探触子 |
-
1986
- 1986-09-01 JP JP20550686A patent/JP2615020B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2615020B2 (ja) | 1997-05-28 |
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