JPH08307203A - 半導体薄膜構造弾性表面波機能素子及び電子装置 - Google Patents
半導体薄膜構造弾性表面波機能素子及び電子装置Info
- Publication number
- JPH08307203A JPH08307203A JP14937895A JP14937895A JPH08307203A JP H08307203 A JPH08307203 A JP H08307203A JP 14937895 A JP14937895 A JP 14937895A JP 14937895 A JP14937895 A JP 14937895A JP H08307203 A JPH08307203 A JP H08307203A
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- JP
- Japan
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- thin film
- semiconductor thin
- surface acoustic
- acoustic wave
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- Pending
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- Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】圧電姓基板を伝搬する弾性表面波と薄膜半導体
キャリアとの相互作用を用いた増幅器或いは非線形コン
ボルバにおいて、大きな移動度の得られる厚い膜厚で
も、効率良く相互作用を行わせるため行った方法に関す
る特許である。即ち、グレーティング電極を用いて、弾
性表面波の伝搬路の幅と半導体の幅を変化させて、波動
インピーダンスをほぼ同一の値にすることにより、高効
率の半導体薄膜構造弾性表面波機能素子を得ることを目
的としている。 【構成】伝搬路上にグレーティング電極を配置し、伝搬
路の上、或いは伝搬路から外れたグレーティング電極の
下部にストリップ状の薄膜半導体を蒸着した機能素子が
その構成図である。
キャリアとの相互作用を用いた増幅器或いは非線形コン
ボルバにおいて、大きな移動度の得られる厚い膜厚で
も、効率良く相互作用を行わせるため行った方法に関す
る特許である。即ち、グレーティング電極を用いて、弾
性表面波の伝搬路の幅と半導体の幅を変化させて、波動
インピーダンスをほぼ同一の値にすることにより、高効
率の半導体薄膜構造弾性表面波機能素子を得ることを目
的としている。 【構成】伝搬路上にグレーティング電極を配置し、伝搬
路の上、或いは伝搬路から外れたグレーティング電極の
下部にストリップ状の薄膜半導体を蒸着した機能素子が
その構成図である。
Description
【産業上の利用分野】本発明は、圧電性基板を伝搬する
弾性表面波と半導体中のキャリアとの相互作用を行わせ
た半導体薄膜構造の弾性表面波増幅器或いは弾性表面波
コンボルバなどの弾性表面波機能素子或いはこの機能素
子を用いた電子装置に関する。
弾性表面波と半導体中のキャリアとの相互作用を行わせ
た半導体薄膜構造の弾性表面波増幅器或いは弾性表面波
コンボルバなどの弾性表面波機能素子或いはこの機能素
子を用いた電子装置に関する。
【従来技術】従来の弾性表面波と半導体薄膜中のキャリ
アとの相互作用を用いた機能素子としては、弾性表面波
の伝搬路の幅の全体にわたって相互作用を行わせた構造
の機能素子が発表（例えば、文献：Ｋ．Ｙａｍａｎｏｕ
ｃｈｉ，Ｓ．Ｍｉｔｓｕｉａｎｄ Ｋ．Ｓｈｉｂａｙａ
ｍａ，“Ｅｆｆｉ−ｃｉｅｎｔ ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ
ＩｎＳｂ／ＬｉＮｂＯ３ ｃｏｎｖｏｌｖｅｒ″，ＩＥ
ＥＥ ＭＴＴ−ＳＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｍｉｃ
ｒｏ−ｗａｖｅ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ Ｄｉｇｅｓｔ，
Ｍａｙ １９８０，ｐｐ．３１−３３）されている。
アとの相互作用を用いた機能素子としては、弾性表面波
の伝搬路の幅の全体にわたって相互作用を行わせた構造
の機能素子が発表（例えば、文献：Ｋ．Ｙａｍａｎｏｕ
ｃｈｉ，Ｓ．Ｍｉｔｓｕｉａｎｄ Ｋ．Ｓｈｉｂａｙａ
ｍａ，“Ｅｆｆｉ−ｃｉｅｎｔ ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ
ＩｎＳｂ／ＬｉＮｂＯ３ ｃｏｎｖｏｌｖｅｒ″，ＩＥ
ＥＥ ＭＴＴ−ＳＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｍｉｃ
ｒｏ−ｗａｖｅ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ Ｄｉｇｅｓｔ，
Ｍａｙ １９８０，ｐｐ．３１−３３）されている。
【発明が解決しようとする課題】従来の技術の構造で
は、弾性表面波の電気的インピーダンスと半導体のイン
ピーダンスを合わせるため、移動度の大きなＩｎＳｂな
どの半導体薄膜を用いる場合、半導体薄膜の膜厚を非常
に薄くする必要があり、このため半導体キャリアの移動
度が小さくなり、特性の良い機能素子が得られなかっ
た。また、コンボルバでは、膜厚が薄いため、膜厚方向
に出力を取り出す方法では、高い効率が得られなかっ
た。本特許は、膜厚を大きくして、移動度の大きな半導
体膜厚でも、有効な相互作用を行わせる構造の機能素子
を得る方法に関する特許でる。
は、弾性表面波の電気的インピーダンスと半導体のイン
ピーダンスを合わせるため、移動度の大きなＩｎＳｂな
どの半導体薄膜を用いる場合、半導体薄膜の膜厚を非常
に薄くする必要があり、このため半導体キャリアの移動
度が小さくなり、特性の良い機能素子が得られなかっ
た。また、コンボルバでは、膜厚が薄いため、膜厚方向
に出力を取り出す方法では、高い効率が得られなかっ
た。本特許は、膜厚を大きくして、移動度の大きな半導
体膜厚でも、有効な相互作用を行わせる構造の機能素子
を得る方法に関する特許でる。
【課題を解決するための手段】本特許は伝搬路上にグレ
ーティング状の電極を配置し、弾性表面波の伝搬路の幅
Ｗと半導体部での相互作用部の幅ａを適当に選ぶことに
より、半導体薄膜の膜厚が、移動度が大きくなる程度に
厚い膜厚でも、弾性表面波の電気的インピーダンスと半
導体の電気的インピーダンスを一致させ、効率良く相互
作用を行わせる機能素子に関するものである。
ーティング状の電極を配置し、弾性表面波の伝搬路の幅
Ｗと半導体部での相互作用部の幅ａを適当に選ぶことに
より、半導体薄膜の膜厚が、移動度が大きくなる程度に
厚い膜厚でも、弾性表面波の電気的インピーダンスと半
導体の電気的インピーダンスを一致させ、効率良く相互
作用を行わせる機能素子に関するものである。
【実施例１】圧電性基板１或いは圧電性薄膜をもつ基板
１上を伝搬する弾性表面波の伝搬路上に、その幅が弾性
表面波の波長λより狭い、図２のようなグレーティング
状の電極２、或いは図３のような一方の電極が共通であ
る電極４の間に交差するグレーティング状の電極を伝搬
方向に直角で、それらの幅が伝搬路の幅より広い幅で配
置し、これらのグレーティング電極２、５の下部の伝搬
路の一部或いは伝搬路からは外れた部分に伝搬路に直角
にストリップ状の半導体薄膜６を伝搬路の幅と同じ或い
は異なる幅で配置した構造の半導体薄膜構造弾性表面波
機能素子及びこの機能素子を用いた電子装置が実施例の
１である。図２は、グレーティング電極の幅及及び空隙
がλ／６の場合を示している。電極の幅及び空隙は、λ
／６だけではなく、λより小さい場合も含まれる。
１上を伝搬する弾性表面波の伝搬路上に、その幅が弾性
表面波の波長λより狭い、図２のようなグレーティング
状の電極２、或いは図３のような一方の電極が共通であ
る電極４の間に交差するグレーティング状の電極を伝搬
方向に直角で、それらの幅が伝搬路の幅より広い幅で配
置し、これらのグレーティング電極２、５の下部の伝搬
路の一部或いは伝搬路からは外れた部分に伝搬路に直角
にストリップ状の半導体薄膜６を伝搬路の幅と同じ或い
は異なる幅で配置した構造の半導体薄膜構造弾性表面波
機能素子及びこの機能素子を用いた電子装置が実施例の
１である。図２は、グレーティング電極の幅及及び空隙
がλ／６の場合を示している。電極の幅及び空隙は、λ
／６だけではなく、λより小さい場合も含まれる。
【実施例２】特許請求の範囲の第１項において、ストリ
ップ状の半導体薄膜の両端に電極を設けた構造の半導体
薄膜構造弾性表面波機能素子及びこの機能素子を用いた
電子装置が実施例の２である。この構造では、この両端
の電極に電界を印加することにより、弾性表面波の増幅
を行うことができる。
ップ状の半導体薄膜の両端に電極を設けた構造の半導体
薄膜構造弾性表面波機能素子及びこの機能素子を用いた
電子装置が実施例の２である。この構造では、この両端
の電極に電界を印加することにより、弾性表面波の増幅
を行うことができる。
【実施例３】特許請求の範囲の第１項において、ストリ
ップ状の半導体薄膜を数分割し、分割した両端に電極を
設けた構造の半導体薄膜構造弾性表面波機能素子及びこ
の機能素子を用いた電子装置が実施例の３である。この
分割電極の両端に同一方向に電界を印加することにと
り、弾性表面波の増幅を行うことができる。
ップ状の半導体薄膜を数分割し、分割した両端に電極を
設けた構造の半導体薄膜構造弾性表面波機能素子及びこ
の機能素子を用いた電子装置が実施例の３である。この
分割電極の両端に同一方向に電界を印加することにと
り、弾性表面波の増幅を行うことができる。
【実施例４】特許請求の範囲の第１項において、ストリ
ップ状の半導体薄膜の下部に、図４のように、一様な取
り出し電極８を配置した構造或いは半導体膜に接続した
取り出し電極をもつ構造あって、基板１の下部に一様な
アース取り出し電極７を設けた構造の半導体薄膜構造弾
性表面波機能素子及びこの機能素子を用いた電子装置が
実施例の４である。この取り出し電極から非線形信号で
あるコンボリューション出力が取り出される。
ップ状の半導体薄膜の下部に、図４のように、一様な取
り出し電極８を配置した構造或いは半導体膜に接続した
取り出し電極をもつ構造あって、基板１の下部に一様な
アース取り出し電極７を設けた構造の半導体薄膜構造弾
性表面波機能素子及びこの機能素子を用いた電子装置が
実施例の４である。この取り出し電極から非線形信号で
あるコンボリューション出力が取り出される。
【実施例５】特許請求の範囲の第１項において、ストリ
ップ状の半導体薄膜の上部にグレーティング電極に交差
し、かつ同一電位になるように配置した取り出し電極を
もつ構造の半導体薄膜構造弾性表面波機能素子及びこの
機能素子を用いた電子装置が実施例の５である。
ップ状の半導体薄膜の上部にグレーティング電極に交差
し、かつ同一電位になるように配置した取り出し電極を
もつ構造の半導体薄膜構造弾性表面波機能素子及びこの
機能素子を用いた電子装置が実施例の５である。
【実施例６】特許請求の範囲の第１項から第５項におい
て、グレーティング電極の幅がほぼλ／６、その間隙が
ほぼλ／６の周期構造のグレーティングからなる半導体
薄膜構造弾性表面波機能素子及びこの機能素子を用いた
電子装置が実施例の６である。
て、グレーティング電極の幅がほぼλ／６、その間隙が
ほぼλ／６の周期構造のグレーティングからなる半導体
薄膜構造弾性表面波機能素子及びこの機能素子を用いた
電子装置が実施例の６である。
【実施例７】特許請求の範囲の第１項から第６項におい
て、弾性表面波の伝搬路の幅Ｗと半導体薄膜の幅ａとの
比が、弾性表面波の電気的波動インピーダンスと半導体
薄膜の電気的波動インピーダンスがほぼ同一の値になる
ようにその両者の幅の比ａ／Ｗが決められた構造の半導
体薄膜構造弾性表面波機能素子及びそれを用いた電子装
置が実施例の７である。本特許においては、基板１の上
に直接半導体薄膜６を蒸着した構造及び基板１と半導体
薄膜６との間に誘電体薄膜を挟んだ構造の機能素子のい
ずれも本特許に含まれる。また、半導体薄膜とグレーテ
ィン電極との間に誘電体薄膜３を挟んだ構造或いは誘電
体薄膜３が構造も本特許に含まれる。また、取り出し電
極７、８或いは実施例５の取り出し電極４は、効率良く
コンボルバ出力を取り出すための電極であり、その他の
取り出し電極も本特許に含まれる。また、本特許に関す
るインピーダンス整合の基礎実験として、半導体の幅を
変化させた実験結果の一例を図５に示す。図の実線がａ
／Ｗ＝０．２の場合、点線がａ／Ｗ＝０．５の場合であ
り、０．２の方がインピーダンス整合が取れており、良
好な特性が得られている。
て、弾性表面波の伝搬路の幅Ｗと半導体薄膜の幅ａとの
比が、弾性表面波の電気的波動インピーダンスと半導体
薄膜の電気的波動インピーダンスがほぼ同一の値になる
ようにその両者の幅の比ａ／Ｗが決められた構造の半導
体薄膜構造弾性表面波機能素子及びそれを用いた電子装
置が実施例の７である。本特許においては、基板１の上
に直接半導体薄膜６を蒸着した構造及び基板１と半導体
薄膜６との間に誘電体薄膜を挟んだ構造の機能素子のい
ずれも本特許に含まれる。また、半導体薄膜とグレーテ
ィン電極との間に誘電体薄膜３を挟んだ構造或いは誘電
体薄膜３が構造も本特許に含まれる。また、取り出し電
極７、８或いは実施例５の取り出し電極４は、効率良く
コンボルバ出力を取り出すための電極であり、その他の
取り出し電極も本特許に含まれる。また、本特許に関す
るインピーダンス整合の基礎実験として、半導体の幅を
変化させた実験結果の一例を図５に示す。図の実線がａ
／Ｗ＝０．２の場合、点線がａ／Ｗ＝０．５の場合であ
り、０．２の方がインピーダンス整合が取れており、良
好な特性が得られている。
【発明の効果】本発明の方法を用いることにより、低い
加速電圧で大きな利得の増幅器、及び高効率のコンボル
バなどの非線形機能素子が得られる。
加速電圧で大きな利得の増幅器、及び高効率のコンボル
バなどの非線形機能素子が得られる。
【図１】本発明の薄膜構造弾性表面波機能素子の俯瞰図
であり、この図は半導体半導体６の上に誘電体薄膜３を
挟み、その上にグレーティング電極を配置した構造であ
るが、誘電体薄膜３を含まない構造も本特許に含まれ
る。
であり、この図は半導体半導体６の上に誘電体薄膜３を
挟み、その上にグレーティング電極を配置した構造であ
るが、誘電体薄膜３を含まない構造も本特許に含まれ
る。
【図２】本発明のグレーティング電極の平面図である
【図３】本発明の短絡電極をもつグレーティング電極の
平面図である
平面図である
【図４】半導体薄膜の下に一様な取り出し電極をもつ構
造の機能素子の断面図である。
造の機能素子の断面図である。
【図５】伝搬路の幅に対する半導体の幅の比、ａ／Ｗを
変化させた場合のコンボリューション出力の変化を示す
図である
変化させた場合のコンボリューション出力の変化を示す
図である
１…基板、２…グレーティング電極、３…誘電体薄膜、
４…共通電極、５…グレーティング電極、６…半導体薄
膜、７…一様な金属電極、８…コンボルバの取り出し電
極、９…コンボルバのアース電極、１０、１１…すだれ
状電極、
４…共通電極、５…グレーティング電極、６…半導体薄
膜、７…一様な金属電極、８…コンボルバの取り出し電
極、９…コンボルバのアース電極、１０、１１…すだれ
状電極、
Claims (7)
- 【請求項１】圧電性基板１或いは圧電性薄膜をもつ基板
１上を伝搬する弾性表面波の伝搬路上に、その幅が弾性
表面波の波長λより狭いグレーティング状の電極、或い
はグレーティング状の一方の電極が共通でその間に交差
したグレーティング状の電極を伝搬方向に直角で、それ
らの幅が伝搬路の幅より広い幅で配置し、れらのグレー
ティング電極の下部の伝搬路の一部或いは伝搬路からは
外れた部分に伝搬路に直角にストリップ状の半導体薄膜
を伝搬路の幅と同じ或いは異なる幅で配置した構造の半
導体薄膜構造弾性表面波機能素子及びこの機能素子を用
いた電子装置。 - 【請求項２】特許請求の範囲の第１項において、ストリ
ップ状の半導体薄膜の両端に電極を設けた構造の半導体
薄膜構造弾性表面波機能素子及びこの機能素子を用いた
電子装置。 - 【請求項３】特許請求の範囲の第１項において、ストリ
ップ状の半導体薄膜を数分割し、分割した両端に電極を
設けた構造の半導体薄膜構造弾性表面波機能素子及びこ
の機能素子を用いた電子装置。 - 【請求項４】特許請求の範囲の第１項において、ストリ
ップ状の半導体薄膜の下部に一様な取り出し電極を配置
した構造或いは半導体膜に接続した取り出し電極をもつ
構造であって、基板１の下部に一様なアース取り出し電
極を設けた構造の半導体薄膜構造弾性表面波機能素子及
びこの機能素子を用いた電子装置。 - 【請求項５】特許請求の範囲の第１項において、ストリ
ップ状の半導体薄膜の上部にグレーティング電極に交差
し、かつ同一電位になるように配置した取り出し電極を
もつ構造の半導体薄膜構造弾性表面波機能素子及びこの
機能素子を用いた電子装置。 - 【請求項６】特許請求の範囲の第１項から第５項におい
て、グレーティング電極の幅がほぼλ／６その間隙がほ
ぼλ／６からなる周期構造のグレーティングからなる半
導体薄膜構造弾性表面波機能素子及びこの機能素子を用
いた電子装置。 - 【請求項７】特許請求の範囲の第１項から第６項におい
て、弾性表面波の伝搬路の幅Ｗと半導体薄膜の幅ａとの
比が、弾性表面波の電気的波動インピーダンスと半導体
薄膜の電気的波動インピーダンスがほぼ同一の値になる
ようにその両者の幅の比ａ／Ｗが決められた構造の半導
体薄膜構造弾性表面波機能素子及びそれを用いた電子装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14937895A JPH08307203A (ja) | 1995-05-11 | 1995-05-11 | 半導体薄膜構造弾性表面波機能素子及び電子装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14937895A JPH08307203A (ja) | 1995-05-11 | 1995-05-11 | 半導体薄膜構造弾性表面波機能素子及び電子装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08307203A true JPH08307203A (ja) | 1996-11-22 |
Family
ID=15473830
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14937895A Pending JPH08307203A (ja) | 1995-05-11 | 1995-05-11 | 半導体薄膜構造弾性表面波機能素子及び電子装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08307203A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998004040A1 (fr) * | 1996-07-19 | 1998-01-29 | Asahi Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha | Dispositif de traitement des ondes acoustiques de surface |
-
1995
- 1995-05-11 JP JP14937895A patent/JPH08307203A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998004040A1 (fr) * | 1996-07-19 | 1998-01-29 | Asahi Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha | Dispositif de traitement des ondes acoustiques de surface |
| US6194808B1 (en) | 1996-07-19 | 2001-02-27 | Kazuhiko Yamanouchi | Surface acoustic wave functional device |
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