JPH11106294A - 圧電デバイス用基板及びそれを用いた弾性表面波装置 - Google Patents
圧電デバイス用基板及びそれを用いた弾性表面波装置Info
- Publication number
- JPH11106294A JPH11106294A JP26759397A JP26759397A JPH11106294A JP H11106294 A JPH11106294 A JP H11106294A JP 26759397 A JP26759397 A JP 26759397A JP 26759397 A JP26759397 A JP 26759397A JP H11106294 A JPH11106294 A JP H11106294A
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- Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 圧電デバイスとして好適に使用可能なランガ
サイト型構造を有し、結晶の育成が好適に行うことの可
能な新規な組成の圧電デバイス用基板、及びそれを用い
た弾性表面波装置を提供すること。 【解決手段】 圧電デバイス用基板は、Ｌａ2 Ｏ3 が４
５．６〜４７．５重量％、Ｇａ2 Ｏ3 が４６．４〜４
８．６重量％、Ｎｂ2 Ｏ5 が５．８〜６．１重量％から
成るランガサイト型構造の単結晶で形成されている。ま
た、弾性表面波装置は、圧電デバイス用基板１上に弾性
表面波を発生させる励振電極２を設けたことを特徴とす
る。
サイト型構造を有し、結晶の育成が好適に行うことの可
能な新規な組成の圧電デバイス用基板、及びそれを用い
た弾性表面波装置を提供すること。 【解決手段】 圧電デバイス用基板は、Ｌａ2 Ｏ3 が４
５．６〜４７．５重量％、Ｇａ2 Ｏ3 が４６．４〜４
８．６重量％、Ｎｂ2 Ｏ5 が５．８〜６．１重量％から
成るランガサイト型構造の単結晶で形成されている。ま
た、弾性表面波装置は、圧電デバイス用基板１上に弾性
表面波を発生させる励振電極２を設けたことを特徴とす
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はランタン−ガリウム
−ニオブ系酸化物単結晶基板に関し、特にバルク波フィ
ルタ、弾性表面波フィルタ、共振子、振動子等に好適な
圧電デバイス用基板及びそれを用いた弾性表面波装置に
関する。
−ニオブ系酸化物単結晶基板に関し、特にバルク波フィ
ルタ、弾性表面波フィルタ、共振子、振動子等に好適な
圧電デバイス用基板及びそれを用いた弾性表面波装置に
関する。
【０００２】
【従来技術とその課題】最近、ランタン−ガリウム−ニ
オブ系酸化物単結晶であるＬａ3 Ｇａ5.5 Ｎｂ0.5 Ｏ14
は、Ｌａ3 Ｇａ5 ＳｉＯ14（ランガサイト）単結晶と同
様にランガサイト型構造であり、温度による周波数変化
率が水晶並みに小さく、また、電気機械結合系数が水晶
の約３倍と大きいことから、バルク波フィルタの基板用
材料や弾性表面波 (ＳＡＷ) デバイス用の基板材料とし
て好適に使用可能であるとして研究が行われている。
オブ系酸化物単結晶であるＬａ3 Ｇａ5.5 Ｎｂ0.5 Ｏ14
は、Ｌａ3 Ｇａ5 ＳｉＯ14（ランガサイト）単結晶と同
様にランガサイト型構造であり、温度による周波数変化
率が水晶並みに小さく、また、電気機械結合系数が水晶
の約３倍と大きいことから、バルク波フィルタの基板用
材料や弾性表面波 (ＳＡＷ) デバイス用の基板材料とし
て好適に使用可能であるとして研究が行われている。
【０００３】Ｌａ3 Ｇａ5.5 Ｎｂ0.5 Ｏ14単結晶は、通
常チョクラルスキー (ＣＺ) 法により融液から直接結晶
を引き上げる事により育成が可能であるが、Ｌａ3 Ｇａ
5.5Ｎｂ0.5 Ｏ14の化学量論組成原料にて結晶育成を行
うと、Ｇａ2 Ｏ3 の蒸発が激しい事や、またコングルエ
ント組成からのずれにより、育成結晶の上部や下部にお
いて組成ずれが生じる。
常チョクラルスキー (ＣＺ) 法により融液から直接結晶
を引き上げる事により育成が可能であるが、Ｌａ3 Ｇａ
5.5Ｎｂ0.5 Ｏ14の化学量論組成原料にて結晶育成を行
うと、Ｇａ2 Ｏ3 の蒸発が激しい事や、またコングルエ
ント組成からのずれにより、育成結晶の上部や下部にお
いて組成ずれが生じる。
【０００４】また、融液組成がコングルエント組成から
ずれが大きい場合は、インクルージョンの混入が見られ
る。ニオブリッチ並びにランタンリッチになると、その
融液から育成される結晶には、ランタンーニオブ酸化物
インクルージョンが混入し、また原料組成をガリウムリ
ッチにすると育成結晶には酸化ガリウムインクルージョ
ンが混入する事がある。
ずれが大きい場合は、インクルージョンの混入が見られ
る。ニオブリッチ並びにランタンリッチになると、その
融液から育成される結晶には、ランタンーニオブ酸化物
インクルージョンが混入し、また原料組成をガリウムリ
ッチにすると育成結晶には酸化ガリウムインクルージョ
ンが混入する事がある。
【０００５】弾性表面波やバルク波等を用いたデバイス
に応用する場合、弾性表面波の速度は組成に依存するた
め、このような組成の変動は弾性表面波の速度（すなわ
ちＳＡＷデバイスの周波数）のバラツキに大きな影響を
与える。また、育成結晶の歩留まり等にも大きな影響を
与える。
に応用する場合、弾性表面波の速度は組成に依存するた
め、このような組成の変動は弾性表面波の速度（すなわ
ちＳＡＷデバイスの周波数）のバラツキに大きな影響を
与える。また、育成結晶の歩留まり等にも大きな影響を
与える。
【０００６】このため、結晶全体に組成の均一な結晶を
得る必要があるが、上述のような理由から均一なランタ
ン−ガリウム−ニオブ系酸化物圧電単結晶の育成は困難
であった。
得る必要があるが、上述のような理由から均一なランタ
ン−ガリウム−ニオブ系酸化物圧電単結晶の育成は困難
であった。
【０００７】そこで、圧電デバイスとして好適に使用可
能なランガサイト型構造を有し、結晶の育成が好適に行
うことの可能な新規な組成の圧電デバイス用基板、及び
それを用いた弾性表面波装置を提供することを目的とす
る。
能なランガサイト型構造を有し、結晶の育成が好適に行
うことの可能な新規な組成の圧電デバイス用基板、及び
それを用いた弾性表面波装置を提供することを目的とす
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の圧電デバイス用
基板は、Ｌａ2 Ｏ3 が４５．６〜４７．５重量％、Ｇａ
2 Ｏ3 が４６．４〜４８．６重量％、Ｎｂ2 Ｏ5 が５．
８〜６．１重量％から成るランガサイト型構造の単結晶
で形成されている。
基板は、Ｌａ2 Ｏ3 が４５．６〜４７．５重量％、Ｇａ
2 Ｏ3 が４６．４〜４８．６重量％、Ｎｂ2 Ｏ5 が５．
８〜６．１重量％から成るランガサイト型構造の単結晶
で形成されている。
【０００９】また、本発明の弾性表面波装置は、上記圧
電デバイス用基板上に弾性表面波を発生させる励振電極
を設けたことを特徴とする。
電デバイス用基板上に弾性表面波を発生させる励振電極
を設けたことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明に係わる実施の形態につい
て図面に基づき説明する。図１に示すように、高周波加
熱方式の単結晶育成炉Ｆを用意する。ここで、育成炉Ｆ
は、原料Ｌの入ったイリジウム製の坩堝２の周囲を、ア
ルミナ，ジルコニア，マグネシア等の耐熱材１で取り囲
み、耐熱材１と坩堝２との間にジルコニア等から成るバ
ブル３を介在させている。また、耐熱材１の周囲には高
周波コイル４を設け、育成炉Ｆは水冷チャンバーで覆う
ようにしている。
て図面に基づき説明する。図１に示すように、高周波加
熱方式の単結晶育成炉Ｆを用意する。ここで、育成炉Ｆ
は、原料Ｌの入ったイリジウム製の坩堝２の周囲を、ア
ルミナ，ジルコニア，マグネシア等の耐熱材１で取り囲
み、耐熱材１と坩堝２との間にジルコニア等から成るバ
ブル３を介在させている。また、耐熱材１の周囲には高
周波コイル４を設け、育成炉Ｆは水冷チャンバーで覆う
ようにしている。
【００１１】上記構成の育成炉Ｆにおいて、高周波コイ
ル４に１０〜１００ＫＨz の高周波電流を流し坩堝２を
加熱する。坩堝２内の原料が溶融した後、育成棒Ａの先
端に設けた種結晶Ｓを融液面に浸し所定の回転数、所定
の引き上げ速度にて種結晶Ｓを回転させながら引き上
げ、結晶成長を行わせる。なお、結晶の育成時には水冷
チャンバー内に窒素を２リットル／分、酸素を２０ｃｃ
／分をそれぞれ流している。
ル４に１０〜１００ＫＨz の高周波電流を流し坩堝２を
加熱する。坩堝２内の原料が溶融した後、育成棒Ａの先
端に設けた種結晶Ｓを融液面に浸し所定の回転数、所定
の引き上げ速度にて種結晶Ｓを回転させながら引き上
げ、結晶成長を行わせる。なお、結晶の育成時には水冷
チャンバー内に窒素を２リットル／分、酸素を２０ｃｃ
／分をそれぞれ流している。
【００１２】このようにして育成された単結晶の組成
は、Ｌａ2 Ｏ3 が４５．６〜４７．５重量％、Ｇａ2 Ｏ
3 が４６．４〜４８．６重量％、Ｎｂ2 Ｏ5 が５．８〜
６．１重量％であると、均一でかつ結晶性の非常に良好
な単結晶が育成できることが判明した。
は、Ｌａ2 Ｏ3 が４５．６〜４７．５重量％、Ｇａ2 Ｏ
3 が４６．４〜４８．６重量％、Ｎｂ2 Ｏ5 が５．８〜
６．１重量％であると、均一でかつ結晶性の非常に良好
な単結晶が育成できることが判明した。
【００１３】そして、単結晶中の特にＬａ2 Ｏ3 組成が
重量％で、４５．６〜４７．５重量％、好適には４５．
９〜４６．５重量％の結晶は、インクルージョンの混入
も無くインゴット内の組成が広い結晶領域において均一
であることが判明した。
重量％で、４５．６〜４７．５重量％、好適には４５．
９〜４６．５重量％の結晶は、インクルージョンの混入
も無くインゴット内の組成が広い結晶領域において均一
であることが判明した。
【００１４】上述の組成の結晶を育成することにより、
従来のコングルエント組成で生じていた結晶上下部分で
の組成のバラツキが非常に小さくなり、ひいては弾性表
面波速度のバラツキの少ない結晶が供給可能となり、Ｓ
ＡＷデバイス等の圧電デバイス基板の製造においてその
歩留まりを大きく向上させることが出来る。
従来のコングルエント組成で生じていた結晶上下部分で
の組成のバラツキが非常に小さくなり、ひいては弾性表
面波速度のバラツキの少ない結晶が供給可能となり、Ｓ
ＡＷデバイス等の圧電デバイス基板の製造においてその
歩留まりを大きく向上させることが出来る。
【００１５】さらに、このような圧電基板上に弾性表面
波を発生させる励振電極を設けた弾性表面波装置におい
て特性が良好であることが期待できる。
波を発生させる励振電極を設けた弾性表面波装置におい
て特性が良好であることが期待できる。
【００１６】
〔実施例１〕内径１００ｍｍ高さ１００ｍｍのイリジウ
ム坩堝に上記組成の原料を充填し、２インチサイズで直
胴部の長さ１００ｍｍの結晶の育成を行った。この時の
単結晶組成は、Ｌａ2 Ｏ3 が４５．４重量％、Ｇａ2 Ｏ
3 が４８．６重量％、Ｎｂ2Ｏ5 が６．０重量％であっ
た。この育成結晶中にはインクルージョンの混入も無く
育成結晶の上下でのバラツキは0.2 ％程度であり、測定
誤差を考えるとほぼ均一であった。
ム坩堝に上記組成の原料を充填し、２インチサイズで直
胴部の長さ１００ｍｍの結晶の育成を行った。この時の
単結晶組成は、Ｌａ2 Ｏ3 が４５．４重量％、Ｇａ2 Ｏ
3 が４８．６重量％、Ｎｂ2Ｏ5 が６．０重量％であっ
た。この育成結晶中にはインクルージョンの混入も無く
育成結晶の上下でのバラツキは0.2 ％程度であり、測定
誤差を考えるとほぼ均一であった。
【００１７】また、この育成結晶の組成は、測定誤差を
考慮しても、化学量論組成（Ｌａ3Ｇａ5.5 Ｎｂ0.5 Ｏ1
4重量比でＬａ2 Ｏ3 が 45.65％ ，Ｇａ2 Ｏ3 が48.15
％，Ｎｂ2 Ｏ5 が 6.21 ％）とは異なっていた。
考慮しても、化学量論組成（Ｌａ3Ｇａ5.5 Ｎｂ0.5 Ｏ1
4重量比でＬａ2 Ｏ3 が 45.65％ ，Ｇａ2 Ｏ3 が48.15
％，Ｎｂ2 Ｏ5 が 6.21 ％）とは異なっていた。
【００１８】また、このような組成の単結晶から成る基
板を所定角度で切り出して基板として、この基板の弾性
表面波の速度を超音波顕微鏡で測定したところ、少なく
ともＺカットＹ伝搬、及び０°〜１０°回転Ｙカット６
０°〜８０°Ｘ伝搬の弾性表面波の速度のばらつきはほ
とんどないものであった。
板を所定角度で切り出して基板として、この基板の弾性
表面波の速度を超音波顕微鏡で測定したところ、少なく
ともＺカットＹ伝搬、及び０°〜１０°回転Ｙカット６
０°〜８０°Ｘ伝搬の弾性表面波の速度のばらつきはほ
とんどないものであった。
【００１９】さらに、図２に示すように、０°〜１０°
回転Ｙカット６０°〜８０°Ｘ伝搬の基板１上に厚さ１
μm 程度のアルミ電極から成る５０対の励振電極２及び
１５０本のグレーティング反射器３を設け共振子特性を
測定したところ良好な結果が得られた。なお、図中Ｄは
弾性表面波の伝搬方向を示す。
回転Ｙカット６０°〜８０°Ｘ伝搬の基板１上に厚さ１
μm 程度のアルミ電極から成る５０対の励振電極２及び
１５０本のグレーティング反射器３を設け共振子特性を
測定したところ良好な結果が得られた。なお、図中Ｄは
弾性表面波の伝搬方向を示す。
【００２０】〔実施例２〕実施例１と同様に２インチサ
イズで直胴部の長さ１００ｍｍの結晶の育成を行った。
この育成単結晶の組成は、Ｌａ2 Ｏ3 が４６．４重量
％、Ｇａ2 Ｏ3 が４７．８重量％、Ｎｂ2 Ｏ5 が５．８
重量％であった。育成結晶の上下部でほとんどばらつき
もなく、この育成結晶中にもインクルージョンの混入は
なく、弾性表面波速度のバラツキにおいてもほとんど変
動は見られなかった。さらに、実施例１と同様に作製し
た共振子特性も良好なものであった。
イズで直胴部の長さ１００ｍｍの結晶の育成を行った。
この育成単結晶の組成は、Ｌａ2 Ｏ3 が４６．４重量
％、Ｇａ2 Ｏ3 が４７．８重量％、Ｎｂ2 Ｏ5 が５．８
重量％であった。育成結晶の上下部でほとんどばらつき
もなく、この育成結晶中にもインクルージョンの混入は
なく、弾性表面波速度のバラツキにおいてもほとんど変
動は見られなかった。さらに、実施例１と同様に作製し
た共振子特性も良好なものであった。
【００２１】〔比較例１〕実施例１と同様に２インチサ
イズで直胴部の長さ１００ｍｍの結晶の育成を行った。
この育成単結晶の組成は、育成結晶のＬａ2 Ｏ3 の上部
組成が重量比で４５．５重量％以下であり、育成結晶の
中部から下部にかけて酸化ガリウムのインクルージョン
が発生し、結晶下部との組成変動が大きかった。この結
果、弾性表面波装置として使用できないものであった。
イズで直胴部の長さ１００ｍｍの結晶の育成を行った。
この育成単結晶の組成は、育成結晶のＬａ2 Ｏ3 の上部
組成が重量比で４５．５重量％以下であり、育成結晶の
中部から下部にかけて酸化ガリウムのインクルージョン
が発生し、結晶下部との組成変動が大きかった。この結
果、弾性表面波装置として使用できないものであった。
【００２２】〔比較例２〕実施例１と同様に２インチサ
イズで直胴部の長さ１００ｍｍの結晶の育成を行った。
育成結晶のＬａ2 Ｏ3 の上部組成が重量比で４７．６％
重量以上であり、育成結晶全体でランタンニオベイト及
び酸化ガリウムのインクルージョンが発生し、弾性表面
波装置として使用できないもであった。
イズで直胴部の長さ１００ｍｍの結晶の育成を行った。
育成結晶のＬａ2 Ｏ3 の上部組成が重量比で４７．６％
重量以上であり、育成結晶全体でランタンニオベイト及
び酸化ガリウムのインクルージョンが発生し、弾性表面
波装置として使用できないもであった。
【００２３】
【発明の効果】以上詳述したように、特にＬａ2 Ｏ3 が
４５．６〜４７．５重量％含有するランタン−ガリウム
−ニオブ系のランガサイト型の単結晶から成る圧電デバ
イス用基板によれば、結晶中のインクルージョンの発生
が無く、ひいては弾性表面波速度のバラツキも十分に小
さいものを得ることができ、非常に好適な圧電デバイス
用基板及び特性の優れた弾性表面波装置を提供できる。
４５．６〜４７．５重量％含有するランタン−ガリウム
−ニオブ系のランガサイト型の単結晶から成る圧電デバ
イス用基板によれば、結晶中のインクルージョンの発生
が無く、ひいては弾性表面波速度のバラツキも十分に小
さいものを得ることができ、非常に好適な圧電デバイス
用基板及び特性の優れた弾性表面波装置を提供できる。
【図１】本発明に係わる高周波加熱方式育成炉の一例を
説明する部分断面図である。
説明する部分断面図である。
【図２】本発明に係わる弾性表面波装置を説明する平面
図である。
図である。
１：耐熱材 ２：坩堝 ３：バブル ４：高周波コイル Ａ：育成棒 Ｌ：原料 Ｓ：種結晶 Ｆ：育成炉
Claims (2)
- 【請求項１】 Ｌａ2 Ｏ3 が４５．６〜４７．５重量
％、Ｇａ2 Ｏ3 が４６．４〜４８．６重量％、Ｎｂ2 Ｏ
5 が５．８〜６．１重量％から成るランガサイト型構造
の単結晶で形成された圧電デバイス用基板。 - 【請求項２】 請求項１に記載の圧電デバイス用基板上
に弾性表面波を発生させる励振電極を設けたことを特徴
とする弾性表面波装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26759397A JPH11106294A (ja) | 1997-10-01 | 1997-10-01 | 圧電デバイス用基板及びそれを用いた弾性表面波装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26759397A JPH11106294A (ja) | 1997-10-01 | 1997-10-01 | 圧電デバイス用基板及びそれを用いた弾性表面波装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11106294A true JPH11106294A (ja) | 1999-04-20 |
Family
ID=17446912
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26759397A Pending JPH11106294A (ja) | 1997-10-01 | 1997-10-01 | 圧電デバイス用基板及びそれを用いた弾性表面波装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11106294A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6514336B1 (en) | 2000-10-12 | 2003-02-04 | Utar Scientific, Inc. | Method of growing piezoelectric lanthanide gallium crystals |
| JP2006238290A (ja) * | 2005-02-28 | 2006-09-07 | Mitsubishi Materials Corp | 共振子 |
-
1997
- 1997-10-01 JP JP26759397A patent/JPH11106294A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6514336B1 (en) | 2000-10-12 | 2003-02-04 | Utar Scientific, Inc. | Method of growing piezoelectric lanthanide gallium crystals |
| JP2006238290A (ja) * | 2005-02-28 | 2006-09-07 | Mitsubishi Materials Corp | 共振子 |
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