JPH1127015A - Superconductive element - Google Patents

Superconductive element

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Publication number
JPH1127015A
JPH1127015A JP9174554A JP17455497A JPH1127015A JP H1127015 A JPH1127015 A JP H1127015A JP 9174554 A JP9174554 A JP 9174554A JP 17455497 A JP17455497 A JP 17455497A JP H1127015 A JPH1127015 A JP H1127015A
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JP
Japan
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film
strip conductor
electrode
substrate
comb
Prior art date
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Pending
Application number
JP9174554A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroyuki Fukuya
浩之 福家
Mutsuki Yamazaki
六月 山崎
Yoshiaki Terajima
喜昭 寺島
Yuki Kudo
由紀 工藤
Hisashi Yoshino
久士 芳野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP9174554A priority Critical patent/JPH1127015A/en
Publication of JPH1127015A publication Critical patent/JPH1127015A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To increase the Q value of a superconductive element which contains a superconductive resonance element, a dielectric member which is added to the resonance element and varies its dielectric constant according to the applied voltage and an electrode which applies the voltage to the dielectric member by setting the electrode and a strip conductor to satisfy a prescribed relation between them. SOLUTION: The YBCO superconductive films 12a and 12b are formed on both upper and rear side surfaces of an LaAlO3 monocrystal substrate 11. The film 12a formed on the upper surface of the substrate 11 is processed into a stripe shape as a strip conductor 12a. Then an SrTiO3 film 13 of 1 μm is formed on the upper surface of the substrate 11, and the conductive films are formed and processed into the comb-line electrodes 14a to 14d on the film 13. In such cases, the size of an area where the conductor 12a is overlapping the electrodes 14a to 14d is set less than 20% of the area size of the conductor 12a when viewed at a point set above a superconductive element.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、超電導素子に係わ
り、特に超電導共振素子で構成された共振器、フィルタ
などの超電導素子に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a superconducting element, and more particularly to a superconducting element such as a resonator and a filter constituted by a superconducting resonance element.

【0002】[0002]

【従来の技術】無線、有線にかかわらず、情報通信を行
なう通信機器において、所望の周波数帯のみを取り出す
フィルタは重要な構成要素の一つである。周波数の有効
利用および省エネルギーのためには、この種のフィルタ
ーには、減衰特性に優れ、挿入損失が小さいことが要求
される。このようなフィルターを構成するためには、Q
値の高い共振器が必要となる。
2. Description of the Related Art A filter for extracting only a desired frequency band is one of important components in communication equipment for performing information communication regardless of whether it is wireless or wired. For effective use of frequency and energy saving, this type of filter is required to have excellent attenuation characteristics and small insertion loss. To construct such a filter, Q
A high value resonator is required.

【0003】Q値の高い共振器を実現する一つの方法と
して、共振器を構成する金属導体に超電導体を用い、誘
電体基板にサファイアやMgOなどの非常に低損失な材
料を用いる方法がある。この方法の場合に得られるQ値
は、10000以上となり、共振特性は非常に鋭くな
る。特に超電導体として、冷却コストの安い酸化物超電
導体を用いた共振器の開発が行なわれている。
One method of realizing a resonator having a high Q value is to use a superconductor as a metal conductor constituting the resonator and use a very low-loss material such as sapphire or MgO for a dielectric substrate. . The Q value obtained by this method is 10,000 or more, and the resonance characteristics are very sharp. Particularly, a resonator using an oxide superconductor having a low cooling cost as a superconductor has been developed.

【0004】また、この種のQ値の高い共振器を利用
し、GHz帯の高周波信号を直接フィルタリングし、周
波数変換器を無くすことにより、フィルタの低コスト化
を図ることが可能である。さらに、共振器の共振周波数
を積極的に変化させ、任意の周波数を選択的に取り出す
ようにすれば、さらになる低コスト化を図ることができ
る。
Further, by using such a resonator having a high Q value and directly filtering a high frequency signal in the GHz band and eliminating the frequency converter, it is possible to reduce the cost of the filter. Further, if the resonance frequency of the resonator is positively changed and an arbitrary frequency is selectively extracted, the cost can be further reduced.

【0005】このように共振周波数の可変機能を有する
共振器(フィルタ)としては、以下のようなものが知ら
れている。
[0005] The following are known as resonators (filters) having a function of changing the resonance frequency.

【0006】例えば、特開平1−190001号公報に
は、共振器が2つの異なる臨界磁場の値を持つ超電導体
で構成され、これらの超電導体に印加する磁界の強さを
調整することで超電導特性を崩し、これにより共振周波
数を可変させる方法が開示されている。
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-190001 discloses that a resonator is composed of a superconductor having two different values of a critical magnetic field, and the strength of a magnetic field applied to these superconductors is adjusted to adjust the superconductivity. A method is disclosed in which characteristics are broken and the resonance frequency is thereby changed.

【0007】しかし、この方法では、超電導特性を変え
るために、強磁界を発生する磁界発生装置が必要とな
り、装置が大がかりなものとなり、小型化が困難である
という問題があった。
However, this method requires a magnetic field generator for generating a strong magnetic field in order to change the superconducting characteristics, and has a problem that the device becomes large-scale and it is difficult to reduce the size.

【0008】また、Applied Physics
Letters第63巻(1993年)第6号第830
頁には、超電導体で構成される共振器の近傍に発熱体を
設け、熱によって超電導特性を崩す方法が開示されてい
る。この方法によれば、先の方法よりも、装置構成を簡
略化できる。
[0008] Applied Physics
Letters Vol. 63 (1993) No. 6 830
The page discloses a method in which a heating element is provided in the vicinity of a resonator formed of a superconductor, and the superconducting characteristics are destroyed by heat. According to this method, the device configuration can be simplified as compared with the previous method.

【0009】しかし、発熱体に電流を流して発熱を生じ
させる必要があるために、動作速度が遅くなるという問
題があった。ここで、動作速度を上げるためには、共振
器の環境温度を超電導体の臨界温度付近に維持すれば良
いが、このような環境温度の維持は非常に困難である。
[0009] However, there is a problem that the operating speed becomes slow because it is necessary to generate a heat by applying a current to the heating element. Here, in order to increase the operation speed, the environmental temperature of the resonator may be maintained near the critical temperature of the superconductor, but it is very difficult to maintain such an environmental temperature.

【0010】また、上記二つの方法に共通の問題として
は、超電導体の利点である低損失性が犠牲になることが
あげられる。その理由は、共振周波数を可変にするため
に、超電導体の超電導特性を崩しているからである。
A common problem of the above two methods is that the low loss property, which is an advantage of the superconductor, is sacrificed. The reason is that the superconducting characteristics of the superconductor are broken in order to make the resonance frequency variable.

【0011】また、IEEE MTT−S Diges
t(1993年)第1421頁には、伝送線路の中央に
ギャップを設け、このギャップ部分に印加電圧によって
誘電率が変化する誘電体部材を取り付け、伝送線路に電
圧を印加することで共振周波数を変化させる方法が開示
されている。
[0011] Also, IEEE MTT-S Digests
t (1993), p. 1421, a gap is provided at the center of the transmission line, a dielectric member whose permittivity changes according to the applied voltage is attached to the gap, and the resonance frequency is set by applying a voltage to the transmission line. A method of changing is disclosed.

【0012】しかし、この方法では、共振素子となる伝
送線路の中央の電流最大点にギャップを設けなければな
らないため、Q値が1000以下となり、鋭い共振器を
得ることができなくなる問題があった。
However, in this method, since a gap must be provided at the maximum current point at the center of the transmission line serving as the resonance element, the Q value becomes 1000 or less, and there is a problem that a sharp resonator cannot be obtained. .

【0013】また、共振器の近傍に、印加電圧によって
誘電率が変化する誘電体部材を取り付け、この誘電体部
材の上下に電磁波の侵入深さより薄い金属薄膜を設けた
り、あるいは誘電体部材上に電磁波の侵入深さより薄い
互いに噛み合う櫛状電極を設け、金属薄膜あるいは櫛状
電極に電圧を印加することで共振周波数を変化させる方
法も提案されている。
A dielectric member whose permittivity changes according to an applied voltage is attached near the resonator, and a metal thin film thinner than the penetration depth of the electromagnetic wave is provided above and below the dielectric member, or on the dielectric member. There has also been proposed a method in which interdigitated comb-shaped electrodes thinner than the penetration depth of an electromagnetic wave are provided, and a resonance frequency is changed by applying a voltage to the metal thin film or the comb-shaped electrodes.

【0014】しかし、たとえ金属薄膜、櫛状電極が電磁
波の侵入深さより薄いものであっても、金属薄膜、線状
電極が共振器のストリップ導体と交わるように配設さ
れ、その交わる部分の長さが共振周波数に相当する波長
の長さの1/2を超えると、共振が見られなくなった
り、Q値が小さくなるという問題があった。
However, even if the metal thin film and the comb-like electrode are thinner than the penetration depth of the electromagnetic wave, the metal thin film and the linear electrode are arranged so as to intersect with the strip conductor of the resonator, and the length of the intersecting portion is set. If the length exceeds one half of the length of the wavelength corresponding to the resonance frequency, there is a problem that resonance is not observed or the Q value is reduced.

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】上述の如く、従来よ
り、超電導体を用いた共振周波数が可変な種々の共振器
が提案されていたが、これらの共振器には、小型化が困
難であったり、動作速度が遅かったり、Q値が低いなど
の問題があった。
As described above, various resonators using a superconductor and having a variable resonance frequency have been proposed, but it is difficult to reduce the size of these resonators. And the operation speed is slow and the Q value is low.

【0016】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、小型化が困難になった
り、動作速度が遅くなるという問題がないQ値が高い共
振周波数が可変な超電導体共振素子からなる超電導素子
を提供することにある。
The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and has as its object to change a resonance frequency having a high Q value, which does not make it difficult to reduce the size or slow down the operation speed. It is an object of the present invention to provide a superconducting element comprising a superconducting resonance element.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る超電導素子(請求項1)は、基板上に
超電導体からなるストリップ導体が設けられ、前記基板
の上または下にグランドを設けられてなる超電導共振素
子と、この超電導共振素子に設けられ、印加電圧に従っ
て誘電率が変化する誘電体部材と、この誘電体部材に電
圧を印加するための電極とを備え、素子の上から見た場
合における、前記ストリップ導体と前記電極とが重なる
領域の面積が、前記ストリップ導体の面積の20%以下
であることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a superconducting element according to the present invention (Claim 1) comprises a substrate on which a strip conductor made of a superconductor is provided, and a strip conductor made of a superconductor is provided above or below the substrate. A superconducting resonant element provided with a ground, a dielectric member provided on the superconducting resonant element, the permittivity of which changes according to an applied voltage, and an electrode for applying a voltage to the dielectric member; When viewed from above, the area of the region where the strip conductor and the electrode overlap is not more than 20% of the area of the strip conductor.

【0018】このような構成であれば、後述詳細に説明
するように、超電導体共振素子のQ値を十分に高くでき
る。また、共振周波数の可変は電圧によって行なうの
で、磁界発生手段、発熱体は不要である。したがって、
小型化が困難になったり、動作速度が遅くなるという問
題もない。
With such a configuration, as will be described in detail later, the Q value of the superconductor resonant element can be sufficiently increased. Further, since the resonance frequency is changed by a voltage, a magnetic field generating means and a heating element are unnecessary. Therefore,
There is no problem that miniaturization is difficult or the operation speed is slow.

【0019】また、本発明に係る他の超電導素子(請求
項2)は、上記超電導素子(請求項1)において、前記
電極のうち、前記ストリップ導体の長手方向に対して垂
直で、かつ前記超電導共振素子の共振周波数に相当する
波長の長さ(以下L0 という)の1/2を越えるものに
ついては、その幅がそれぞれL0 /2の10%以下、か
つ素子の上から見た場合における、前記ストリップ導体
上に存在するものの面積の合計と、前記ストリップ導体
からその長手方向に対して垂直方向にL0 /4まで離れ
た領域内に存在するものの面積の合計との和が、(L0
/2)2 の20%以下であることを特徴とする。
Further, another superconducting element according to the present invention (claim 2) is the superconducting element (claim 1), wherein the electrode is perpendicular to the longitudinal direction of the strip conductor and the superconducting element. When the wavelength exceeds 1/2 of the length of the wavelength (hereinafter referred to as L 0 ) corresponding to the resonance frequency of the resonance element, the width thereof is 10% or less of L 0/2 , and when viewed from above the element. , the sum of the areas of those present on the strip conductors, the sum of the total area of those present in the region away to L 0/4 in a direction perpendicular to the longitudinal direction from said strip conductor, (L 0
/ 2) 20% or less of 2 .

【0020】このような構成でも、後述詳細に説明する
ように、上記超電導素子(請求項1)と同様に、超電導
体共振素子のQ値を十分に高くできる。同様に、小型化
が困難になったり、動作速度が遅くなるという問題もな
い。
With such a configuration, as described in detail later, the Q value of the superconductor resonance element can be made sufficiently high as in the case of the above-described superconductor element (claim 1). Similarly, there is no problem that downsizing becomes difficult or the operation speed becomes slow.

【0021】また、本発明に係る他の超電導素子(請求
項3)は、上記超電導素子(請求項1,2)において、
前記電極が、前記ストリップ導体とその長手方向に対し
て垂直方向に交わる複数の線状電極から構成されている
ことを特徴とする。
Further, another superconducting element according to the present invention (Claim 3) is the above-described superconducting element (Claims 1 and 2).
The electrode is constituted by a plurality of linear electrodes crossing the strip conductor in a direction perpendicular to a longitudinal direction of the strip conductor.

【0022】従来は、ストリップ導体と交わるように電
極を配置すると、Q値が低下し、必要な共振特性が得ら
れないと考えられていたが、本発明(請求項1,2)の
条件を満たしていれば、ストリップ導体と交わるように
電極が配置されていても、必要な共振特性を得ることが
できる(請求項3)。
Conventionally, it was thought that if electrodes were arranged so as to intersect with the strip conductor, the Q value would be reduced and the required resonance characteristics would not be obtained. If it satisfies, the required resonance characteristics can be obtained even if the electrodes are arranged so as to intersect with the strip conductor (claim 3).

【0023】また、本発明に係る他の超電導素子(請求
項4)は、上記超電導素子(請求項1,2)において、
前記電極が、互いに噛み合うように配置された1対の櫛
状電極を2組有し、この櫛状電極の歯部を構成する線状
電極が、前記ストリップ導体の長手方向に対して平行で
あり、かつ前記ストリップ導体の両側の各々に該ストリ
ップ導体に接しないように前記1対の櫛状電極が1組ず
つ配置されていることを特徴とする。
Further, another superconducting element according to the present invention (claim 4) is the superconducting element (claims 1 and 2)
The electrode has two sets of a pair of comb-shaped electrodes arranged so as to mesh with each other, and a linear electrode forming a tooth portion of the comb-shaped electrode is parallel to a longitudinal direction of the strip conductor. The pair of comb-shaped electrodes is arranged on each of both sides of the strip conductor so as not to contact the strip conductor.

【0024】また、本発明に係る他の超電導素子(請求
項4)は、第1の基板と、この第1の基板上に設けられ
グランドと、グランド上に第2の基板を介して設けられ
た超電導体からなるストリップ導体とからなる超電導共
振素子と、前記第2の基板および前記ストリップに接し
ないように前記超電導共振素子に設けられ、かつ印加電
圧に従って誘電率が変化する誘電体部材と、この誘電体
部材に電圧を印加するためのものであって、前記第2の
基板および前記ストリップに接しない電極とを備えてい
ることを特徴とする。
Further, another superconducting element according to the present invention (claim 4) includes a first substrate, a ground provided on the first substrate, and a ground provided on the ground via a second substrate. A superconducting resonance element comprising a strip conductor made of a superconductor, and a dielectric member provided on the superconducting resonance element so as not to be in contact with the second substrate and the strip, and having a dielectric constant that changes in accordance with an applied voltage; It is for applying a voltage to the dielectric member, and is characterized by comprising an electrode not in contact with the second substrate and the strip.

【0025】このような構成であれば、前記ストリップ
導体と前記電極とが重なる領域の面積がゼロなので、上
記超伝導素子(請求項1)と同様な作用効果を奏するこ
とになる。
With such a configuration, the area of the region where the strip conductor and the electrode overlap with each other is zero, so that the same operation and effect as the superconducting element (claim 1) can be obtained.

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態(以下、実施形態という)を説明する。
Embodiments of the present invention (hereinafter, referred to as embodiments) will be described below with reference to the drawings.

【0027】先ず、本発明の基礎となった実験結果など
について説明する。図1は、マイクロストリップ型共振
器の構造を示す断面斜視図である。高周波信号は、基板
1(εr >ε0 )の表面に設けられたストリップ導体2
(幅W、厚さt)と基板1の裏面のグランドプレーン3
との間に、図2に示すような電場を作りながら伝播す
る。
First, experimental results and the like on which the present invention is based will be described. FIG. 1 is a sectional perspective view showing the structure of the microstrip resonator. The high-frequency signal is applied to a strip conductor 2 provided on the surface of the substrate 1 (ε r > ε 0 ).
(Width W, thickness t) and ground plane 3 on the back surface of substrate 1
And propagates while creating an electric field as shown in FIG.

【0028】このとき、ストリップ導体2の近傍、特に
ストリップ導体2の上部に導電性物質が存在すると、た
とえ電磁波がそれを透過したとしても、電磁界に乱れが
生じ共振特性、特にQ値が劣化する。
At this time, if a conductive substance is present in the vicinity of the strip conductor 2, especially on the upper part of the strip conductor 2, even if an electromagnetic wave is transmitted through the conductive substance, the electromagnetic field is disturbed and the resonance characteristics, especially the Q value, are deteriorated. I do.

【0029】図3は、マイクロストリップ型共振器の直
上に1μmの距離をおいて厚さ50nmの導電膜4を配
置した場合における、導電膜4がストリップ導体2を覆
う面積比率(S/S0 )とQ値との関係を示す図であ
る。ここで、Sは共振器の上から見た導電膜4の面積、
0 は共振器の上から見たストリップ導体2の面積であ
る。
FIG. 3 shows an area ratio (S / S 0 ) where the conductive film 4 covers the strip conductor 2 when the conductive film 4 having a thickness of 50 nm is disposed at a distance of 1 μm directly above the microstrip resonator. FIG. 4 is a diagram showing a relationship between the Q value. Here, S is the area of the conductive film 4 as viewed from above the resonator,
S 0 is the area of the strip conductor 2 as viewed from above the resonator.

【0030】図から、面積比率(S/S0 )が小さいほ
ど、つまりストリップ導体2上に配置される導電膜4
(導電性物質)が少ないほどQ値は大きくなり、より良
い共振特性を示すことが分かる。
As shown in the figure, the smaller the area ratio (S / S 0 ), that is, the conductive film 4 disposed on the strip conductor 2
It can be seen that the smaller the (conductive substance), the larger the Q value and the better the resonance characteristics.

【0031】また、図から、導電膜4がストリップ導体
2を覆う面積比率は20%以下、好ましくは10%以
下、さらに好ましくは1%以下が望まれることが分か
る。このような値に設定することで1×103 より大き
な値のQ値を実現できる。
From the figure, it can be seen that the area ratio of the conductive film 4 covering the strip conductor 2 is 20% or less, preferably 10% or less, more preferably 1% or less. By setting such a value, a Q value larger than 1 × 10 3 can be realized.

【0032】図4は、ストリップ導体の近傍に、図5お
よび図6に示すように、幅がW1、長さがLの導電性物
質からなる線状電極5を、W2の間隔ですだれ状にスト
リップ導体2の長手方向に対して垂直方向に配置したと
きの、長さLとQ値との関係を示したものである。図5
では、線状電極5はストリップ導体2と交差し、図6で
は、線状電極5はストリップ導体2と交差しない。共振
周波数を変える場合には、隣り合う線状電極5間で逆極
性になるように電圧を印加する。
FIG. 4 shows a linear electrode 5 made of a conductive material having a width of W1 and a length of L in the vicinity of the strip conductor, as shown in FIGS. 5 shows a relationship between the length L and the Q value when the strip conductor 2 is arranged in a direction perpendicular to the longitudinal direction. FIG.
, The linear electrode 5 intersects the strip conductor 2, and in FIG. 6, the linear electrode 5 does not intersect the strip conductor 2. When changing the resonance frequency, a voltage is applied so that the adjacent linear electrodes 5 have opposite polarities.

【0033】図4から、線状電極5がストリップ導体2
と交差していない場合(図5)、線状電極5の長さL
が、共振器の共振周波数に相当する波長の長さL0 の1
/2以下では、1×105 という高いQ値が得られこと
が分かる。
FIG. 4 shows that the linear electrode 5 is
, (FIG. 5), the length L of the linear electrode 5
Is 1 of the length L 0 of the wavelength corresponding to the resonance frequency of the resonator.
It can be seen that a Q value as high as 1 × 10 5 can be obtained at / 2 or less.

【0034】また、図4から、長さLがL0 の1/2を
超えると、Q値が急激に低下することが分かる。その変
化は、線状電極5の本数つまり線状電極の合計面積が大
きくなるほど顕著である。
FIG. 4 shows that when the length L exceeds 1 / of L 0 , the Q value sharply decreases. The change is more remarkable as the number of the linear electrodes 5, that is, the total area of the linear electrodes increases.

【0035】すなわち、ストリップ導体2上に存在する
線状電極5の面積の合計と、ストリップ導体2からその
長手方向に対して垂直方向にL0 /4まで離れた領域R
(図7参照)内に存在する線状電極5の面積の合計との
和(総合面積)が、(L0 /2)の20%を超えるとQ
値は10000程度に、30%を超えると1000程度
に、そして50%を超えると100程度まで低下するこ
とが分かる。
[0035] That is, the sum of the areas of the linear electrode 5 present on the strip conductor 2, a region R away from the strip conductor 2 to L 0/4 in a direction perpendicular to the longitudinal direction
(See FIG. 7) When the sum (total area) with the total area of the linear electrodes 5 present in the area exceeds 20% of (L 0/2 ), Q
It can be seen that the value drops to around 10,000, above 30% to around 1000 and above 50% to around 100.

【0036】一方、線状電極5がストリップ導体2と交
差している場合(図6)、面積比率(S/S0 )によっ
てはもともとQ値が低下しているが、長さLがL0 の1
/2を超えるとさらに急激にQ値が低下することが分か
る。
On the other hand, when the linear electrode 5 intersects the strip conductor 2 (FIG. 6), the Q value originally decreases depending on the area ratio (S / S 0 ), but the length L is L 0. Of 1
It can be seen that when the value exceeds / 2, the Q value decreases more rapidly.

【0037】これらの現象は、線状電極5のストリップ
導体2の長手方向に対して垂直方向の長さがL0 の1/
2を超えると、電磁波がストリップ導体2と直交する線
状電極5に漏れていくためであると考えられている。
These phenomena are that the length of the linear electrode 5 in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the strip conductor 2 is 1 / L of L 0 .
It is considered that when the value exceeds 2, the electromagnetic wave leaks to the linear electrode 5 orthogonal to the strip conductor 2.

【0038】したがって、Q値を大きくするためには、
基本的には、線状電極5として、ストリップ導体2の長
手方向に対して垂直方向の長さが、L0 の1/2以下の
ものを使用すれば良いことが分かる。
Therefore, to increase the Q value,
Basically, it can be seen that it is sufficient to use a linear electrode 5 having a length in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the strip conductor 2 equal to or less than 1/2 of L 0 .

【0039】しかし、ストリップ導体2の長手方向に対
して垂直方向の長さがL0 の1/2を超えるように、線
状電極5を配置する場合には、単にL0 /2以下するだ
けでは十分なQ値は得られず、Q値の低下を抑制するた
めには、各線状電極5の幅W1がそれぞれ(L0 /2)
の10%、好ましくは1%以下になるようにし、かつ線
状電極5の総合面積が(L0 /2)2 の20%以下、好
ましくは1%以下になるようにすれば良い。
However, when the linear electrodes 5 are arranged such that the length in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the strip conductor 2 exceeds 1/2 of L 0 , the length is simply reduced to L 0/2 or less. in sufficient Q value is not obtained, in order to suppress a decrease in the Q value, the width W1 of the linear electrodes 5 respectively (L 0/2)
10%, preferably set to be 1% or less, and comprehensive area of the linear electrode 5 (L 0/2) 20% of 2 or less, preferably may be such that less than 1%.

【0040】また、図8に示すように、線状電極5によ
り櫛状電極6a〜6dを構成し、線状電極5がストリッ
プ導体2の長手方向に対して平行になるように配置して
も良い。
Also, as shown in FIG. 8, the comb electrodes 6a to 6d are constituted by the linear electrodes 5, and the linear electrodes 5 are arranged so as to be parallel to the longitudinal direction of the strip conductor 2. good.

【0041】この場合、1本の線状電極5の幅W1は1
μm以上1mm以下、線状電極間の間隔W2は1μm以
上1mm以下が望ましい。さらに、櫛状電極6b,6d
の最もストリップ導体2に近い線状電極5とストリップ
導体2との間隔を間隔W2以下、好ましくは間隔W2の
1/2にすることが望ましい。
In this case, the width W1 of one linear electrode 5 is 1
It is desirable that the distance W2 between the linear electrodes is 1 μm or more and 1 mm or less. Further, the comb-shaped electrodes 6b, 6d
It is desirable that the interval between the linear electrode 5 closest to the strip conductor 2 and the strip conductor 2 be equal to or less than the interval W2, and preferably 1/2 of the interval W2.

【0042】このような共振器では、ストリップ導体2
を挟んだ両サイドの線状電極6a,6d間に電圧を印加
しても、この近傍の誘電体膜中に形成される電場は線状
電極6a,6d間の距離ではなく、それからストリップ
導体2の幅を差し引いた距離によって決定されるので、
強い電場を作ることができる。
In such a resonator, the strip conductor 2
When a voltage is applied between the linear electrodes 6a and 6d on both sides of the strip electrode, the electric field formed in the dielectric film in the vicinity is not the distance between the linear electrodes 6a and 6d, Is determined by the distance minus the width of
A strong electric field can be created.

【0043】しかも、特に、上述したようにストリップ
導体2とそれに最も近い両サイドの線状電極5との間の
間隔をそれぞれ間隔W2の1/2にした場合、その電場
の大きさは他の線状電極5間の電場と同一となり、電場
の不均一が発生せず誘電率の制御が容易になる。
In particular, when the distance between the strip conductor 2 and the nearest linear electrode 5 on both sides is set to 1/2 of the distance W2 as described above, the magnitude of the electric field is different from that of the other. The electric field becomes the same as that between the linear electrodes 5, and the electric field does not become non-uniform and the control of the dielectric constant becomes easy.

【0044】さらに、ストリップ導体2の両サイドの近
傍は伝播電磁界が密になるところであり、この部分の誘
電体膜に効果的に電界を印加でき、共振周波数の変化を
より効果的に行なうことができる。
Further, the vicinity of both sides of the strip conductor 2 is where the propagated electromagnetic field becomes dense, and an electric field can be effectively applied to the dielectric film in this portion, so that the resonance frequency can be changed more effectively. Can be.

【0045】なお、誘電率を変化させる領域は、伝播電
磁界が分布する範囲だけでも良く、ストリップ導体2か
ら両側へストリップ導体2の幅の5倍以内の領域であれ
ば良い。
The area where the permittivity is changed may be only the area where the propagation electromagnetic field is distributed, and may be an area within 5 times the width of the strip conductor 2 from the strip conductor 2 to both sides.

【0046】また、ストリップ導体の上を避けて電極を
配置しても、電極の影響をゼロにすることはできない。
ストリップ導体に近い位置の電極は、誘電率の変化つま
り共振周波数の変化には効果が大きいがQ値が低下を招
きやすい。したがって、用途において要求される共振周
波数の変化量とQ値に応じて電極の配置を考慮するのが
よい。
Further, even if the electrodes are arranged so as not to be on the strip conductor, the influence of the electrodes cannot be reduced to zero.
An electrode near the strip conductor has a large effect on a change in the dielectric constant, that is, a change in the resonance frequency, but tends to cause a decrease in the Q value. Therefore, the arrangement of the electrodes should be considered in accordance with the amount of change in the resonance frequency and the Q value required for the application.

【0047】以上のように面積比率、総合面積を設定す
ることにより、高いQ値を保ったままで、共振周波数を
可変にすることが可能となる。また、共振周波数の可変
は電圧によって行なうので、磁界発生手段、発熱体は不
要である。したがって、小型化が困難になったり、動作
速度が遅くなるという問題もない。
By setting the area ratio and the total area as described above, it is possible to make the resonance frequency variable while maintaining a high Q value. Further, since the resonance frequency is changed by a voltage, a magnetic field generating means and a heating element are unnecessary. Therefore, there is no problem that downsizing is difficult or the operation speed is slow.

【0048】(第1の実施形態)図9、図10は、本発
明の第1の実施形態に係る超電導体共振器(以下、単に
共振器という)の製造方法を示す平面図および断面図で
ある。各図の(a)は平面図、各図の(b)は同平面図
のA−A´断面図を示している。
(First Embodiment) FIGS. 9 and 10 are a plan view and a sectional view showing a method for manufacturing a superconductor resonator (hereinafter simply referred to as a resonator) according to a first embodiment of the present invention. is there. (A) of each figure is a plan view, and (b) of each figure is a cross-sectional view taken along the line AA 'of the plan view.

【0049】まず、図9に示すように、直径30mm、
厚さ0.5mmのLaAlO3 単結晶基板11の表面お
よび裏面にそれぞれ厚さ300nmのYBCO超電導膜
12a,12bを形成した後、表面のYBCO超電導膜
12aをストライプ状に加工し、ストリップ導体12a
を形成する。YBCO超電導膜12bはグランドプレー
ンとして用いられる。
First, as shown in FIG.
After forming YBCO superconducting films 12a and 12b each having a thickness of 300 nm on the front surface and back surface of a LaAlO 3 single crystal substrate 11 having a thickness of 0.5 mm, the YBCO superconducting film 12a on the front surface is processed into a stripe shape, and strip conductor 12a is formed.
To form The YBCO superconducting film 12b is used as a ground plane.

【0050】ここで、YBCO超電導膜12a,12b
の成膜方法として、例えば、スパッタリング法、レーザ
ー蒸着法、CVD法などがあげられる。
Here, the YBCO superconducting films 12a and 12b
Examples of the film forming method include a sputtering method, a laser evaporation method, and a CVD method.

【0051】次に図10に示すように、LaAlO3
結晶基板11の表面に厚さ1μmのSrTiO3 膜13
を形成する。SrTiO3 膜13の成膜方法は、YBC
O超電導膜12a,12bのそれと同様である。
Next, as shown in FIG. 10, a 1 μm thick SrTiO 3 film 13 is formed on the surface of the LaAlO 3 single crystal substrate 11.
To form The method for forming the SrTiO 3 film 13 is YBC
This is the same as that of the O superconducting films 12a and 12b.

【0052】次に同図に示すように、SrTiO3 膜1
3上に櫛状電極14a〜14dとなる厚さ50nmの導
電膜を形成した後、この導電膜をリソグラフィおよびエ
ッチングを用いて加工することにより、櫛状電極14a
〜14dを形成する。
[0052] Then, as shown in the figure, SrTiO 3 film 1
After forming a conductive film having a thickness of 50 nm to be the comb-shaped electrodes 14a to 14d on the third electrode 3, the conductive film is processed by using lithography and etching, so that the comb-shaped electrode 14a is formed.
To 14d.

【0053】ここで、櫛状電極14a,14bは互いに
噛み合うように配置され、この1対の櫛状電極14a,
14bはストリップ導体12aに接しないようにその横
に配置されている。櫛状電極14a,14bを構成する
線状電極はストリップ導体12aの長手方向に対して平
行に配置されている。櫛状電極14c,14dも同様の
構成になっている。
Here, the comb electrodes 14a and 14b are arranged so as to mesh with each other, and the pair of comb electrodes 14a and 14b
14b is arranged beside the strip conductor 12a so as not to contact it. The linear electrodes forming the comb electrodes 14a and 14b are arranged in parallel to the longitudinal direction of the strip conductor 12a. The comb electrodes 14c and 14d have the same configuration.

【0054】また、櫛状電極14a〜14dとなる上記
導電膜の材料としては、例えば、Au、Ag、Pt、C
u、Al、導電性セラミクスなどの電極材料があげられ
る。また、櫛状電極14a〜14dを構成する線状電極
は幅10μm、線状電極間の間隔は10μm、ストリッ
プ導体12aとこれに最も近い線状電極までの距離は5
μmである。
The material of the conductive film to be the comb electrodes 14a to 14d is, for example, Au, Ag, Pt, C
electrode materials such as u, Al, and conductive ceramics. The linear electrodes constituting the comb electrodes 14a to 14d have a width of 10 μm, the interval between the linear electrodes is 10 μm, and the distance between the strip conductor 12a and the nearest linear electrode is 5 μm.
μm.

【0055】最後に、同図に示すように、櫛状電極14
a〜14dに接続するパッド電極15a〜15dを形成
して、共振周波数が4.3GHzの共振器が完成する。
Finally, as shown in FIG.
By forming pad electrodes 15a to 15d connected to a to 14d, a resonator having a resonance frequency of 4.3 GHz is completed.

【0056】このようにして形成された共振器のQ値を
調べたところ、50000という高い値が得られた。し
たがって、本実施形態の共振器を用いることにより、減
衰特性に優れ、挿入損失が小さいフィルタを実現するこ
とができる。このような高いQ値が得られた理由は、櫛
状電極14a〜14dがストリップ導体12a上を避け
て配置されているからである。また、共振周波数の可変
は電圧によって行なうので、磁界発生手段、発熱体は不
要である。したがって、小型化が困難になったり、動作
速度が遅くなるという問題もない。
When the Q value of the resonator thus formed was examined, a high value of 50,000 was obtained. Therefore, by using the resonator of the present embodiment, it is possible to realize a filter having excellent attenuation characteristics and small insertion loss. The reason why such a high Q value is obtained is that the comb-shaped electrodes 14a to 14d are arranged so as to avoid over the strip conductor 12a. Further, since the resonance frequency is changed by a voltage, a magnetic field generating means and a heating element are unnecessary. Therefore, there is no problem that downsizing is difficult or the operation speed is slow.

【0057】また、ストリップ導体12aの両側に近い
方の櫛状電極14b,14d間に電位差が生じるよう
に、パッド電極15aとパッド電極15dに同電位を印
加し、パッド電極15bにパッド電極15aよりも50
V高い電圧を印加し、パッド電極15cにパッド電極1
5dよりも50V高いの電圧を印加した。このとき、櫛
状電極14b,14d間にも同様の電位差が生じる。
The same potential is applied to the pad electrode 15a and the pad electrode 15d so that a potential difference occurs between the comb electrodes 14b and 14d closer to both sides of the strip conductor 12a. Also 50
V higher voltage is applied, and the pad electrode 1c is applied to the pad electrode 15c.
A voltage of 50 V higher than 5d was applied. At this time, a similar potential difference occurs between the comb-like electrodes 14b and 14d.

【0058】上記の如き電圧を印加すると、櫛形電極間
に50KV/cmの電界が発生し、SrTiO3 膜13
の誘電率が変化する。その結果、共振周波数が約2.3
%高くなり、4.4GHzで共振する。
When the above-mentioned voltage is applied, an electric field of 50 KV / cm is generated between the comb-shaped electrodes, and the SrTiO 3 film 13
Changes. As a result, the resonance frequency becomes about 2.3.
% And resonates at 4.4 GHz.

【0059】(第2の実施形態)図11、図12は、本
発明の第2の実施形態に係る共振器の製造方法を示す平
面図および断面図である。各図の(a)は平面図、各図
の(b)は同平面図のA−A´断面図を示している。な
お、基本構造は第1の実施形態と同様なので、図9、図
10と同一符号を用いる。
(Second Embodiment) FIGS. 11 and 12 are a plan view and a sectional view showing a method for manufacturing a resonator according to a second embodiment of the present invention. (A) of each figure is a plan view, and (b) of each figure is a cross-sectional view taken along the line AA 'of the plan view. Since the basic structure is the same as that of the first embodiment, the same reference numerals as in FIGS. 9 and 10 are used.

【0060】まず、図11に示すように、直径30m
m、厚さ0.5mmのLaAlO3 単結晶基板11の表
面および裏面にそれぞれ厚さ300nmのYBCO超電
導膜12a,12bを形成した後、表面のYBCO超電
導膜12aをストライプ状に加工し、ストリップ導体1
2aを形成する。YBCO超電導膜12a,12bの成
膜方法は、第1の実施形態と同様である。
First, as shown in FIG.
After the YBCO superconducting films 12a and 12b having a thickness of 300 nm are formed on the front and back surfaces of the LaAlO 3 single crystal substrate 11 having a thickness of 0.5 mm, the YBCO superconducting film 12a on the front surface is processed into a stripe shape, and the strip conductor is formed. 1
2a is formed. The method of forming the YBCO superconducting films 12a and 12b is the same as in the first embodiment.

【0061】次に図12に示すように、LaAlO3
結晶基板11の表面に厚さ1μmのSrTiO3 膜13
を形成する。SrTiO3 膜13の成膜方法は、YBC
O超電導膜12a,12bのそれと同様である。
Next, as shown in FIG. 12, a 1 μm thick SrTiO 3 film 13 is formed on the surface of the LaAlO 3 single crystal substrate 11.
To form The method for forming the SrTiO 3 film 13 is YBC
This is the same as that of the O superconducting films 12a and 12b.

【0062】ここまでは第1の実施形態と同じである。The operation up to this point is the same as in the first embodiment.

【0063】次に同図に示すように、SrTiO3 膜1
3上に櫛状電極14a〜14dとなる厚さ50nmの導
電膜を形成した後、この導電膜をリソグラフィおよびエ
ッチングを用いて加工することにより、互いに噛み合う
櫛状電極14a,14bおよび櫛状電極14c,14d
を形成する。
[0063] Then, as shown in the figure, SrTiO 3 film 1
After forming a conductive film having a thickness of 50 nm to be the comb-shaped electrodes 14a to 14d on the substrate 3, the conductive film is processed using lithography and etching, so that the interdigitated comb-shaped electrodes 14a and 14b and the comb-shaped electrode 14c are formed. , 14d
To form

【0064】ここで、櫛状電極14a〜14dを構成す
る線状電極および各線状電極の間隔は第1の実施形態と
同じようにそれぞれ10μmとするが、ストリップ導体
12aとこれに最も近い櫛状電極14b,14dの線状
電極までの距離は100μmとし、第1の実施形態より
も20倍長くする。なお、上記導電膜の材料は、第1の
実施形態と同様である。
Here, the linear electrodes constituting the comb-shaped electrodes 14a to 14d and the interval between the linear electrodes are each set to 10 μm as in the first embodiment, but the strip conductor 12a and the nearest comb-shaped The distance between the electrodes 14b and 14d to the linear electrodes is 100 μm, which is 20 times longer than in the first embodiment. The material of the conductive film is the same as that of the first embodiment.

【0065】最後に、同図に示すように、櫛状電極14
a〜14dに接続するパッド電極15a〜15dを形成
して、共振周波数が4.3GHzの共振器が完成する。
Finally, as shown in FIG.
By forming pad electrodes 15a to 15d connected to a to 14d, a resonator having a resonance frequency of 4.3 GHz is completed.

【0066】このようにして形成された共振器のQ値を
調べたところ、60000という高い値が得られた。こ
のような高いQ値が得られた理由は、櫛状電極14a〜
14dがストリップ導体12a上を避けて配置されてい
るからである。
When the Q value of the resonator thus formed was examined, a high value of 60000 was obtained. The reason why such a high Q value was obtained is that the comb electrodes 14a to 14a
This is because 14d is arranged so as not to be on the strip conductor 12a.

【0067】また、ストリップ導体12aの両側に近い
方の櫛状電極14b,14d間に電位差が生じるよう
に、パッド電極15aとパッド電極15dに同電位を印
加し、パッド電極15bにパッド電極15aよりも50
V高い電圧を印加し、パッド電極15cにパッド電極1
5dよりも50V高いの電圧を印加した。このとき、櫛
状電極14b,14d間にも同様の電位差が生じる。
The same potential is applied to the pad electrode 15a and the pad electrode 15d so that a potential difference occurs between the comb electrodes 14b and 14d closer to both sides of the strip conductor 12a. Also 50
V higher voltage is applied, and the pad electrode 1c is applied to the pad electrode 15c.
A voltage of 50 V higher than 5d was applied. At this time, a similar potential difference occurs between the comb-like electrodes 14b and 14d.

【0068】上記の如き電圧を印加すると、櫛形電極間
に50KV/cmの電界が発生し、SrTiO3 膜13
の誘電率が変化する。その結果、共振周波数は変化し、
4.38GHzで共振する。
When the voltage as described above is applied, an electric field of 50 KV / cm is generated between the comb electrodes, and the SrTiO 3 film 13
Changes. As a result, the resonance frequency changes,
Resonates at 4.38 GHz.

【0069】(第3の実施形態)図13、図14は、本
発明の第3の実施形態に係る共振器の製造方法を示す平
面図および断面図である。各図の(a)は平面図、各図
の(b)は同平面図のA−A´断面図を示している。
(Third Embodiment) FIGS. 13 and 14 are a plan view and a sectional view showing a method for manufacturing a resonator according to a third embodiment of the present invention. (A) of each figure is a plan view, and (b) of each figure is a cross-sectional view taken along the line AA 'of the plan view.

【0070】まず、図13に示すように、第1の実施形
態と同様に、直径30mm、厚さ0.5mmのLaAl
3 単結晶基板21の表面および裏面にそれぞれ厚さ3
00nmのYBCO超電導膜22a,22bを形成した
後、表面のYBCO超電導膜12aをストライプ状に加
工し、ストリップ導体22aを形成する。YBCO超電
導膜22bはグランドプレーンとして用いられる。YB
CO超電導膜22の成膜方法は第1の実施形態と同様で
ある。
First, as shown in FIG. 13, similarly to the first embodiment, a LaAl having a diameter of 30 mm and a thickness of 0.5 mm was used.
Each of the O 3 single crystal substrate 21 has a thickness of 3
After forming the YBCO superconducting films 22a and 22b of 00 nm, the YBCO superconducting film 12a on the surface is processed into a stripe shape to form a strip conductor 22a. The YBCO superconducting film 22b is used as a ground plane. YB
The method of forming the CO superconducting film 22 is the same as in the first embodiment.

【0071】次に図14に示すように、LaAlO3
結晶基板21の表面に厚さ1μmのSrTiO3 膜23
を形成する。SrTiO3 膜23の成膜方法は、YBC
O超電導膜22のそれと同様である。
Next, as shown in FIG. 14, an SrTiO 3 film 23 having a thickness of 1 μm is formed on the surface of the LaAlO 3 single crystal substrate 21.
To form The method of forming the SrTiO 3 film 23 is YBC
It is the same as that of the O superconducting film 22.

【0072】次に同図に示すように、SrTiO3 膜2
3上にL字状電極24a,24bとなる厚さ50nmの
導電膜を形成した後、この導電膜をリソグラフィおよび
エッチングを用いて加工することにより、L字状電極2
4a,24bを形成する。
[0072] Then, as shown in the figure, SrTiO 3 film 2
After forming a conductive film having a thickness of 50 nm to become the L-shaped electrodes 24a and 24b on the L-shaped electrode 3, the conductive film is processed using lithography and etching, thereby forming the L-shaped electrode 2
4a and 24b are formed.

【0073】ここで、L字状電極24a,24bとなる
上記導電膜の材料としては、例えば、Au、Ag、P
t、Cu、Al、導電性セラミクスなどの電極材料があ
げられる。
Here, as the material of the conductive film to be the L-shaped electrodes 24a and 24b, for example, Au, Ag, P
Examples of the electrode material include t, Cu, Al, and conductive ceramics.

【0074】また、L状電極24a,24bの幅は10
μm、L状電極24a,24bとストリップ導体22a
との間隔はそれぞれ10μmである。
The width of the L-shaped electrodes 24a and 24b is 10
μm, L-shaped electrodes 24a, 24b and strip conductor 22a
Is 10 μm.

【0075】最後に、L状電極24a,24bにそれぞ
れ接続するパッド電極(不図示)を形成して、共振周波
数が4.3GHzの共振器が完成する。
Finally, pad electrodes (not shown) connected to the L-shaped electrodes 24a and 24b are formed, and a resonator having a resonance frequency of 4.3 GHz is completed.

【0076】このようにして形成された共振器のQ値を
調べたところは、50000という高い値が得られた。
したがって、本実施形態の共振器を用いることにより、
減衰特性に優れ、挿入損失が小さいフィルタを実現する
ことができる。このような高いQ値が得られた理由は、
L状電極24a,24bがストリップ導体22a上を避
けて配置されているからである。
When the Q value of the resonator thus formed was examined, a high value of 50,000 was obtained.
Therefore, by using the resonator of the present embodiment,
A filter having excellent attenuation characteristics and low insertion loss can be realized. The reason why such a high Q value was obtained is that
This is because the L-shaped electrodes 24a and 24b are arranged so as not to be on the strip conductor 22a.

【0077】また、パッド電極を介してL状電極24
a,24b間に100Vの電圧を印加した。
Further, the L-shaped electrode 24 is connected via a pad electrode.
A voltage of 100 V was applied between a and 24b.

【0078】このとき、L字状電極24の近傍のSrT
iO3 膜23中に形成される電場は、L状電極24a,
24b間の距離ではなく、それよりストリップ導体22
aの幅を差し引いた距離(この場合は20μm)によっ
て決定されるために、強い電場(この場合は50kV/
cm)を作ることができた。その結果、共振周波数は変
化し、共振周波数4.38GHzで共振した。
At this time, the SrT near the L-shaped electrode 24
The electric field formed in the iO 3 film 23 has L-shaped electrodes 24a,
24b, not the distance between the strip conductors 22
a is determined by the distance (in this case, 20 μm) after subtracting the width of a, so that a strong electric field (in this case, 50 kV /
cm). As a result, the resonance frequency changed, and resonance occurred at a resonance frequency of 4.38 GHz.

【0079】(第4の実施形態)図15、図16は、本
発明の第4の実施形態に係る共振器の製造方法を示す平
面図および断面図である。各図の(a)は平面図、各図
の(b)は同平面図のA−A´断面図を示している。
(Fourth Embodiment) FIGS. 15 and 16 are a plan view and a sectional view showing a method for manufacturing a resonator according to a fourth embodiment of the present invention. (A) of each figure is a plan view, and (b) of each figure is a cross-sectional view taken along the line AA 'of the plan view.

【0080】まず、図15に示すように、第1の実施形
態と同様に、直径30mm、厚さ0.5mmのLaAl
3 単結晶基板31の表面および裏面にそれぞれ厚さ3
00nmのYBCO超電導膜32を形成する。YBCO
超電導膜32の成膜方法は第1の実施形態と同様であ
る。
First, as shown in FIG. 15, similarly to the first embodiment, a LaAl having a diameter of 30 mm and a thickness of 0.5 mm was used.
A thickness of 3 on each of the front and back surfaces of the O 3 single crystal substrate 31
A 00 nm YBCO superconducting film 32 is formed. YBCO
The method of forming the superconducting film 32 is the same as in the first embodiment.

【0081】次に図16に示すように、表面のYBCO
超電導膜32をストライプ状および櫛状に加工し、櫛状
電極32a〜32d、ストリップ導体32eを形成す
る。裏面のYBCO超電導膜32はグランドプレーンと
して用いられる。
Next, as shown in FIG.
The superconducting film 32 is processed into a stripe shape and a comb shape to form comb electrodes 32a to 32d and a strip conductor 32e. The YBCO superconducting film 32 on the back surface is used as a ground plane.

【0082】櫛状電極32a,32bは互いに噛み合う
ように配置され、この1対の櫛状電極32a,32bは
ストリップ導体32eに接しないようにその横に配置さ
れている。櫛状電極32a,32bを構成する線状電極
はストリップ導体32eの長手方向に対して平行に配置
されている。櫛状電極32c,32dも同様の構成にな
っている。
The comb-shaped electrodes 32a and 32b are arranged so as to mesh with each other, and the pair of comb-shaped electrodes 32a and 32b are arranged beside the strip conductor 32e so as not to be in contact with the strip conductor 32e. The linear electrodes forming the comb electrodes 32a and 32b are arranged in parallel to the longitudinal direction of the strip conductor 32e. The comb electrodes 32c and 32d have the same configuration.

【0083】また、櫛状電極32a〜32dを構成する
線状電極の幅10μm、各線状電極の間隔は10μmで
ある。また、ストリップ導体32eとこれに最も近い線
状電極までの距離は5μmである。
The width of the linear electrodes forming the comb electrodes 32a to 32d is 10 μm, and the interval between the linear electrodes is 10 μm. The distance between the strip conductor 32e and the closest linear electrode is 5 μm.

【0084】最後に、櫛状電極32a〜32dにそれぞ
れ接続するパッド電極(不図示)を形成した後、全面に
厚さ1μmのSrTiO3 膜(不図示)を形成し、パッ
ド電極に対するコンタクトホール(不図示)を開口し
て、共振周波数が4.3GHzの共振器が完成する。
Finally, after a pad electrode (not shown) connected to each of the comb electrodes 32a to 32d is formed, a 1 μm thick SrTiO 3 film (not shown) is formed on the entire surface, and a contact hole (not shown) for the pad electrode is formed. (Not shown), and a resonator having a resonance frequency of 4.3 GHz is completed.

【0085】このようにして形成された共振器のQ値を
調べたところ、50000という高い値が得られた。し
たがって、本実施形態の共振器を用いることにより、減
衰特性に優れ、挿入損失が小さいフィルタを実現するこ
とができる。このような高いQ値が得られた理由は、櫛
状電極32a〜32dがストリップ導体32a上を避け
て配置されているからである。
When the Q value of the resonator thus formed was examined, a high value of 50,000 was obtained. Therefore, by using the resonator of the present embodiment, it is possible to realize a filter having excellent attenuation characteristics and small insertion loss. The reason why such a high Q value is obtained is that the comb-shaped electrodes 32a to 32d are arranged so as to avoid over the strip conductor 32a.

【0086】また、ストリップ導体32eの両側に近い
方の櫛状電極24b,24d間に電位差が生じるよう
に、パッド電極33aとパッド電極33dに同電圧を印
加し、パッド電極33bにパッド電極33aよりも50
V高い電圧を印加し、パッド電極33cにパッド電極3
3dよりも50V高いの電圧を印加した。このとき、櫛
状電極34b,34d間にも同様の電位差が生じる。
The same voltage is applied to the pad electrode 33a and the pad electrode 33d so that a potential difference occurs between the comb electrodes 24b and 24d closer to both sides of the strip conductor 32e. Also 50
V higher voltage is applied, and the pad electrode 3c is applied to the pad electrode 33c.
A voltage of 50 V higher than 3d was applied. At this time, a similar potential difference occurs between the comb-shaped electrodes 34b and 34d.

【0087】上記の如き電圧を印加すると、櫛形電極間
に50KV/cmの電界が発生し、SrTiO3 膜の誘
電率が変化する。その結果、共振周波数は約2.3%高
くなり、4.4GHzで共振する。
When the above voltage is applied, an electric field of 50 KV / cm is generated between the comb-shaped electrodes, and the dielectric constant of the SrTiO 3 film changes. As a result, the resonance frequency increases by about 2.3% and resonates at 4.4 GHz.

【0088】なお、櫛状電極(YBCO超電導膜)を3
2a〜32dは、薄い方が好ましいため、全面に図示し
ないSrTiO3 膜の成膜前に、ストリップ導体32e
をレジストまたはメタルマスクを用いてマスキングし、
櫛状電極32a〜32dを厚さ50nm以下、好ましく
は厚さ10nm以下になるように、櫛状電極32a〜3
2dをイオンミリング加工またはスパッタエッチングし
ておくとさらに良い。ここで、スパッタエッチングは、
例えば、0.1Torrから1.0Torr程度のAr
雰囲気中において、LaAlO3 単結晶基板31に1
3.56MHzの高周波電力を印加し、Arプラズマを
形成して行なうのが良い。
Note that the comb-shaped electrode (YBCO superconducting film)
Since 2a to 32d are preferably thinner, the strip conductor 32e is formed before forming an SrTiO 3 film (not shown) on the entire surface.
Is masked using a resist or metal mask,
The comb-shaped electrodes 32a to 32d have a thickness of 50 nm or less, preferably 10 nm or less.
It is more preferable that 2d be subjected to ion milling or sputter etching. Here, the sputter etching
For example, about 0.1 Torr to about 1.0 Torr of Ar
In the atmosphere, the LaAlO 3 single crystal substrate 31
It is preferable to apply a high frequency power of 3.56 MHz to form Ar plasma.

【0089】これらの方法により薄く削られた櫛状電極
32a〜32dの超電導特性は劣化するが、導電性まで
失われることはない。この状態のほうが電磁界に与える
悪影響が小さく都合が良い。すなわち、YBCO超電導
膜を電極としている場合には、その超電導特性を劣化さ
せて常伝導物質にすることが好ましい。
Although the superconducting characteristics of the comb-shaped electrodes 32a to 32d which are thinly cut by these methods are deteriorated, the conductivity is not lost. In this state, the adverse effect on the electromagnetic field is small, which is convenient. That is, when the YBCO superconducting film is used as an electrode, it is preferable to degrade the superconducting characteristics and use a normal conducting material.

【0090】また、SrTiO3 膜を形成する下地に、
このような櫛状電極(YBCO超伝導膜)32a〜32
dを用いることには、以下のような利点がある。
Further, as a base for forming the SrTiO 3 film,
Such comb-like electrodes (YBCO superconducting films) 32a to 32
The use of d has the following advantages.

【0091】SrTiO3 膜はスパッタリング、CV
D、レーザー蒸着法などの成膜方法により形成すること
ができるが、いずれの成膜方法においても、0.001
Torrから10Torr以下程度の酸素雰囲気中にお
いてLaAlO3 単結晶基板31を300℃から700
℃程度まで加熱する。
The SrTiO 3 film is formed by sputtering, CV
D, and can be formed by a film forming method such as a laser vapor deposition method.
The LaAlO 3 single crystal substrate 31 is heated from 300 ° C. to 700 ° C. in an oxygen atmosphere of about 10 Torr to about 10 Torr or less.
Heat to about ° C.

【0092】このとき、LaAlO3 単結晶基板31上
に金属膜があるとこれらは一般には酸化されたり、ある
いは薄い金属膜は球状に凝集し、金属が島状に点在する
膜となってしまう。このような金属膜の導電性は低いの
で必要な機能を得ることはできない。
At this time, if there is a metal film on the LaAlO 3 single crystal substrate 31, these are generally oxidized, or the thin metal film is aggregated into a spherical shape, resulting in a film in which the metal is scattered in an island shape. . The required function cannot be obtained because the conductivity of such a metal film is low.

【0093】しかし、YBCO超伝導膜は、イオンミリ
ングなどでダメージを受け、かつ薄くなっても、酸素雰
囲気中にて上記温度まで加熱されても導電性を失うこと
はなく、むしろ高くなるという利点がある。
However, the YBCO superconducting film is damaged by ion milling or the like, and does not lose its conductivity even if it is thinned or heated to the above temperature in an oxygen atmosphere. There is.

【0094】(第5の実施形態)図17〜図19は、本
発明の第5の実施形態に係る共振器の製造方法を示す平
面図および断面図である。各図の(a)は平面図、各図
の(b)は同平面図のA−A´断面図を示している。
(Fifth Embodiment) FIGS. 17 to 19 are a plan view and a sectional view showing a method for manufacturing a resonator according to a fifth embodiment of the present invention. (A) of each figure is a plan view, and (b) of each figure is a cross-sectional view taken along the line AA 'of the plan view.

【0095】まず、図17に示すように、直径30m
m、厚さ0.5mmのLaAlO3 単結晶基板41の表
面および裏面にそれぞれ厚さ300nmのYBCO超電
導膜42a,42bを形成した後、表面のYBCO超電
導膜42aをストライプ状に加工し、ストリップ導体4
2aを形成する。裏面のYBCO超電導膜42bはグラ
ンドプレーンとして用いられる。YBCO超電導膜42
a,42bの成膜方法は、第1の実施形態と同様であ
る。
First, as shown in FIG.
After the YBCO superconducting films 42a and 42b having a thickness of 300 nm are formed on the front and back surfaces of the LaAlO 3 single crystal substrate 41 having a thickness of 0.5 mm, the YBCO superconducting film 42a on the front surface is processed into a striped shape. 4
2a is formed. The YBCO superconducting film 42b on the back surface is used as a ground plane. YBCO superconducting film 42
The film forming methods a and b are the same as those in the first embodiment.

【0096】次に図18に示すように、LaAlO3
結晶基板41の表面に厚さ2μmのSrTiO3 膜43
を形成した後、SrTiO3 膜43をリソグラフィおよ
びエッチングを用いて加工することにより、基板面に達
し、ピッチ10μm、幅2μmの電極溝を形成する。す
なわち、後工程で形成する櫛状電極44a〜44dと同
じパターンの電極溝を形成する。なお、SrTiO3
43の成膜方法は、YBCO超電導膜42のそれと同様
である。
Next, as shown in FIG. 18, a 2 μm thick SrTiO 3 film 43 is formed on the surface of the LaAlO 3 single crystal substrate 41.
Is formed, the SrTiO 3 film 43 is processed by lithography and etching to reach the substrate surface and form an electrode groove having a pitch of 10 μm and a width of 2 μm. That is, an electrode groove having the same pattern as the comb-shaped electrodes 44a to 44d to be formed in a later step is formed. The method of forming the SrTiO 3 film 43 is the same as that of the YBCO superconducting film.

【0097】次に図19に示すように、全面に櫛状電極
44a〜44dとなる厚さ10nmの導電膜を形成した
後、この導電膜を化学的研磨、機械的研磨、または化学
的機械的研磨により削って、電極溝内に櫛状電極44a
〜44dを埋め込み形成する。
Next, as shown in FIG. 19, after a conductive film having a thickness of 10 nm to be the comb electrodes 44a to 44d is formed on the entire surface, the conductive film is subjected to chemical polishing, mechanical polishing, or chemical mechanical polishing. After grinding, the comb-like electrode 44a is placed in the electrode groove.
To 44d are buried.

【0098】櫛状電極42a,42bは互いに噛み合う
ように配置され、この1対の櫛状電極42a,42bは
ストリップ導体42aに接しないようにその横に配置さ
れている。櫛状電極42a,42bを構成する線状電極
はストリップ導体42aの長手方向に対して平行に配置
されている。櫛状電極42c,42dも同様の構成にな
っている。
The comb-shaped electrodes 42a and 42b are arranged so as to mesh with each other, and the pair of comb-shaped electrodes 42a and 42b are arranged beside the strip conductor 42a so as not to contact the strip conductor 42a. The linear electrodes forming the comb electrodes 42a and 42b are arranged in parallel with the longitudinal direction of the strip conductor 42a. The comb-shaped electrodes 42c and 42d have the same configuration.

【0099】また、櫛状電極42a〜42dとなる上記
導電膜の材料としては、例えば、Au、Ag、Pt、C
u、Al、導電性セラミクスなどの電極材料があげられ
る。また、研磨の代わりに、エッチングを用いて上記導
電膜を削っても良い。例えば、0.1Torrから1.
0Torr程度のAr雰囲気中において、LaAlO3
単結晶基板41に13.56MHzの高周波電力を印加
し、Arプラズマを形成することで、表面の導電膜を削
ることもできる。
The material of the conductive film to be the comb electrodes 42a to 42d is, for example, Au, Ag, Pt, C
electrode materials such as u, Al, and conductive ceramics. Further, instead of polishing, the conductive film may be removed by etching. For example, from 0.1 Torr to 1.
In an Ar atmosphere of about 0 Torr, LaAlO 3
By applying 13.56 MHz high-frequency power to the single crystal substrate 41 to form Ar plasma, the conductive film on the surface can be removed.

【0100】導電膜が同一平面内にあるとき、この方法
では全部削れてしまうが、本実施形態では、基板表面に
電極溝が形成され、この電極溝の底まではイオンは到達
しないので、導電膜の表面だけが削れ、全部削れてしま
うことはない。
When the conductive film is on the same plane, the entirety is removed by this method. However, in this embodiment, an electrode groove is formed on the substrate surface, and ions do not reach the bottom of the electrode groove. Only the surface of the film is shaved, not all.

【0101】最後に、第1の実施形態と同様に、パッド
電極(不図示)を形成して共振器が完成する。
Finally, similarly to the first embodiment, a pad electrode (not shown) is formed to complete the resonator.

【0102】本実施形態では、櫛状電極44a〜44d
がLaAlO3 単結晶基板41の表面に直接形成されて
いることから、以下のような効果が得られる。
In this embodiment, the comb-shaped electrodes 44a to 44d
Are formed directly on the surface of the LaAlO 3 single crystal substrate 41, the following effects can be obtained.

【0103】通常、LaAlO3 単結晶基板41等の基
板上に形成したSrTiO3 膜の表面には数十から10
0nm程度の凹凸ができる。このようなSrTiO3
上に櫛状電極44a〜44dとなる導電膜を形成した場
合、導電膜のうち膜厚が薄いところでは、SrTiO3
膜の表面の凹凸により寸断が起こる。
Normally, the surface of the SrTiO 3 film formed on a substrate such as the LaAlO 3 single crystal substrate 41 has several tens to 10
Unevenness of about 0 nm is formed. When forming a conductive film to be the comb electrode 44a~44d such a SrTiO 3 film, Where thin thickness of the conductive film, SrTiO 3
Shredding occurs due to irregularities on the surface of the film.

【0104】その結果、櫛状電極44a〜44dの導通
が十分に取れなくなるという問題が起こる。抵抗率を1
×10-1ohm.cm以下にするには、導電膜の膜厚を
50nm程度にする必要がある。
As a result, a problem arises in that the conduction of the comb electrodes 44a to 44d cannot be sufficiently obtained. Resistivity 1
× 10 -1 ohm. cm or less, the thickness of the conductive film needs to be about 50 nm.

【0105】しかし、本実施形態では、表面の平坦性が
高い(大きくても数nmの凹凸)LaAlO3 単結晶基
板41の表面に櫛状電極44a〜44dとなる導電膜を
直接形成しているので、同じ抵抗率を得るにもより薄い
膜厚で済む。
However, in this embodiment, a conductive film to be the comb-shaped electrodes 44a to 44d is directly formed on the surface of the LaAlO 3 single crystal substrate 41 having a high surface flatness (roughness of at most several nm). Therefore, a smaller film thickness is required to obtain the same resistivity.

【0106】YBCO超電導膜42aの近傍にある線状
電極の厚さが薄いほど、Q値は高くなる。本実施形態で
は、導電膜の膜厚は10nmで、これによりさらに高い
Q値(60000)が得られた。したがって、本実施形
態の共振器を用いることにより、さらに、減衰特性に優
れ、挿入損失が小さいフィルタを実現することができ
る。
The smaller the thickness of the linear electrode near the YBCO superconducting film 42a, the higher the Q value. In the present embodiment, the thickness of the conductive film was 10 nm, and thereby a higher Q value (60000) was obtained. Therefore, by using the resonator of the present embodiment, it is possible to realize a filter having excellent attenuation characteristics and small insertion loss.

【0107】また、櫛状電極44a〜44dに電圧を印
加しない場合には、4.3GHzで共振したが、櫛状電
極44a〜44dに100Vの電圧を印加した場合に
は、共振周波数が4.38GHzに変化した。なお、電
圧を印加する際の櫛状電極44a〜44dの大小関係は
第1の実施形態と同じである。
When no voltage is applied to the comb-shaped electrodes 44a to 44d, resonance occurs at 4.3 GHz. However, when a voltage of 100 V is applied to the comb-shaped electrodes 44a to 44d, the resonance frequency becomes 4. It changed to 38 GHz. Note that the magnitude relationship between the comb-shaped electrodes 44a to 44d when applying a voltage is the same as in the first embodiment.

【0108】(第6の実施形態)図20、図21は、本
発明の第6の実施形態に係る共振器の製造方法を示す平
面図および断面図である。各図の(a)は平面図、各図
の(b)は同平面図のA−A´断面図を示している。
(Sixth Embodiment) FIGS. 20 and 21 are a plan view and a sectional view showing a method for manufacturing a resonator according to a sixth embodiment of the present invention. (A) of each figure is a plan view, and (b) of each figure is a cross-sectional view taken along the line AA 'of the plan view.

【0109】まず、図20に示すように、直径30m
m、厚さ0.5mmのLaAlO3 単結晶基板51の表
面および裏面にそれぞれ厚さ300nmのYBCO超電
導膜52a,52bを形成した後、表面のYBCO超電
導膜52aをストライプ状に加工し、ストリップ導体5
2aを形成する。裏面のYBCO超電導膜52bはグラ
ンドプレーンとして用いられる。YBCO超電導膜52
a,52bの成膜方法は、第1の実施形態と同様であ
る。
First, as shown in FIG.
After the YBCO superconducting films 52a and 52b having a thickness of 300 nm are respectively formed on the front and back surfaces of the LaAlO 3 single crystal substrate 51 having a thickness of 0.5 mm, the YBCO superconducting film 52a on the front surface is processed into a stripe shape and strip conductors are formed. 5
2a is formed. The YBCO superconducting film 52b on the back surface is used as a ground plane. YBCO superconducting film 52
The method for forming the films a and 52b is the same as in the first embodiment.

【0110】次に図21に示すように、LaAlO3
結晶基板51の表面に厚さ1μmのSrTiO3 膜53
を形成する。SrTiO3 膜53の成膜方法は、YBC
O超電導膜52a,52bのそれと同様である。
Next, as shown in FIG. 21, a 1 μm thick SrTiO 3 film 53 is formed on the surface of the LaAlO 3 single crystal substrate 51.
To form The method of forming the SrTiO 3 film 53 is YBC
This is the same as that of the O superconducting films 52a and 52b.

【0111】次に同図に示すように、SrTiO3 膜5
3上に櫛状電極54a,54bとなる厚さ50nmの導
電膜を形成した後、この導電膜をリソグラフィおよびエ
ッチングを用いて加工することにより、互いに噛み合う
櫛状電極54a,54bを形成する。
[0111] Then, as shown in the figure, SrTiO 3 film 5
After a conductive film having a thickness of 50 nm to be the comb-shaped electrodes 54a and 54b is formed on 3, the conductive film is processed by using lithography and etching to form the comb-shaped electrodes 54a and 54b that mesh with each other.

【0112】ここで、櫛状電極54a,54bを構成す
る線状電極は、ストリップ導体52aと直交するように
形成されている。また、線状電極の長さは1μm、幅は
10μm、線状電極間の間隔は90μmである。また、
上記導電膜の材料としては、例えば、Au、Ag、P
t、Cu、Al、導電性セラミクスなどの電極材料があ
げられる。
Here, the linear electrodes constituting the comb electrodes 54a and 54b are formed so as to be orthogonal to the strip conductor 52a. The length of the linear electrodes is 1 μm, the width is 10 μm, and the interval between the linear electrodes is 90 μm. Also,
As the material of the conductive film, for example, Au, Ag, P
Examples of the electrode material include t, Cu, Al, and conductive ceramics.

【0113】最後に、第1の実施形態と同様に、パッド
電極を形成して共振器が完成する。このようにして形成
された共振器のQ値を調べたところは、50000とい
う高い値が得られた。したがって、本実施形態の共振器
を用いることにより、減衰特性に優れ、挿入損失が小さ
いフィルタを実現することができる。
Finally, similarly to the first embodiment, a pad electrode is formed to complete the resonator. When the Q value of the resonator thus formed was examined, a high value of 50,000 was obtained. Therefore, by using the resonator of the present embodiment, it is possible to realize a filter having excellent attenuation characteristics and small insertion loss.

【0114】また、櫛状電極54a,54b間に200
Vの電圧を印加したところ、共振周波数4.35GHz
で共振した。
Further, a voltage of 200 between the comb electrodes 54a and 54b is set.
When a voltage of V was applied, the resonance frequency was 4.35 GHz.
Resonated.

【0115】本実施形態の共振器を以下の2つの共振器
(比較例1,2)と比較して評価してみた。
The resonator of this embodiment was evaluated by comparing it with the following two resonators (Comparative Examples 1 and 2).

【0116】図22に、比較例1の共振器の平面図を示
す。なお、図20、図21の本実施形態の共振器と対応
する部分には、図20、図21と同一符号を付してあ
り、詳細な説明は省略する。
FIG. 22 is a plan view of the resonator of Comparative Example 1. FIG. 20 and FIG. 21 are denoted by the same reference numerals as those in FIG. 20 and FIG. 21, and detailed description is omitted.

【0117】比較例1の共振器が本実施形態のそれと異
なる点は、櫛状電極54a,54bの寸法であり、比較
例1の共振器では、櫛状電極54a,54bを構成する
線状電極の長さが10μm、幅が10μm、線状電極間
の間隔が40μmとなっている。
The difference between the resonator of Comparative Example 1 and that of the present embodiment is the dimensions of the comb electrodes 54a and 54b. In the resonator of Comparative Example 1, the linear electrodes forming the comb electrodes 54a and 54b are different. Has a length of 10 μm, a width of 10 μm, and an interval between linear electrodes of 40 μm.

【0118】すなわち、櫛状電極54a,54bがスト
リップ導体52aを覆う面積比率は約20%程度である
が、櫛状電極54a,54bのうち、ストリップ導体5
2aの長手方向に対して垂直で、かつその長さがL0
2を越える線状電極については、ストリップ導体52a
上に存在する線状電極の面積の合計と、ストリップ導体
52aからその長手方向に対して垂直方向にL0 /4ま
で離れた領域内に存在する線状電極の面積の合計との和
(総合面積)が、(L0 /2)2 の約20%である(本
実施形態では20%未満)。その結果、Q値は本実形態
に比べて遥かに小さい80程度になった。
That is, although the area ratio of the comb-shaped electrodes 54a and 54b covering the strip conductor 52a is about 20%, of the comb-shaped electrodes 54a and 54b,
2a, which is perpendicular to the longitudinal direction and whose length is L 0 /
For more than two linear electrodes, strip conductors 52a
The sum of the sum of the areas of the linear electrode present above the sum of the areas of the linear electrode present in distant regions to L 0/4 in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the strip conductor 52a (Overall Area) is about 20% of (L 0/2 ) 2 (less than 20% in the present embodiment). As a result, the Q value was about 80, which is much smaller than that of the present embodiment.

【0119】(比較例2)図23に、比較例1の共振器
の平面図を示す。なお、図20、図21の本実施形態の
共振器と対応する部分には、図20、図21と同一符号
を付してあり、詳細な説明は省略する。
Comparative Example 2 FIG. 23 is a plan view of a resonator of Comparative Example 1. 20 and FIG. 21 are denoted by the same reference numerals as those in FIG. 20 and FIG. 21, and detailed description is omitted.

【0120】比較例2の共振器が本実施形態のそれと異
なる点は、櫛状電極54a,54bの寸法であり、比較
例2の共振器では、櫛状電極54a,54bを構成する
線状電極の長さが10μm、幅が10μm、線状電極間
の間隔が10μmとなっている。
The difference between the resonator of Comparative Example 2 and that of the present embodiment is the dimensions of the comb electrodes 54a and 54b. In the resonator of Comparative Example 2, the linear electrodes forming the comb electrodes 54a and 54b are different. Has a length of 10 μm, a width of 10 μm, and an interval between the linear electrodes is 10 μm.

【0121】すなわち、櫛状電極54a,54bはスト
リップ導体52aと交わられないが、つまり面積比率が
ゼロであるが、櫛状電極54a,54bのうち、ストリ
ップ導体52aの長手方向に対して垂直で、かつその長
さがL0 /2を越える線状電極については、ストリップ
導体52aからその長手方向に対して垂直方向にL0
4まで離れた領域内に存在する線状電極の面積の和が、
(L0 /2)2 の約50%である。その結果、Q値は本
実形態に比べて遥かに小さい50程度になった。
That is, although the comb-shaped electrodes 54a and 54b do not cross the strip conductor 52a, that is, the area ratio is zero, but the comb-shaped electrodes 54a and 54b are perpendicular to the longitudinal direction of the strip conductor 52a. and for the linear electrodes whose length exceeds L 0/2, L in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the strip conductor 52a 0 /
The sum of the area of the linear electrodes existing in the region up to 4
It is about 50% of (L 0/2 ) 2 . As a result, the Q value was about 50, which is much smaller than that of the present embodiment.

【0122】(第7の実施形態)図24は、本発明の第
7の実施形態に係る共振器を示す平面図および断面図で
ある。同図(a)は平面図、同図(b)はそのA−A´
断面図である。
(Seventh Embodiment) FIGS. 24A and 24B are a plan view and a sectional view showing a resonator according to a seventh embodiment of the present invention. FIG. 3A is a plan view, and FIG.
It is sectional drawing.

【0123】これを製造工程に従い説明すると、まず、
直径30mm、厚さ0.1mmの第1のLaAlO3
板61の裏面に厚さ300nmのYBCO超電導体膜6
2をスパッタリング法、レーザー蒸着法またはCVD法
などの成膜法を用いて形成する。YBCO超電導体膜6
2はグランドプレーンとして用いられる。
This will be described according to the manufacturing process.
A YBCO superconductor film 6 having a thickness of 300 nm is formed on the back surface of a first LaAlO 3 substrate 61 having a diameter of 30 mm and a thickness of 0.1 mm.
2 is formed by a film formation method such as a sputtering method, a laser evaporation method, or a CVD method. YBCO superconductor film 6
2 is used as a ground plane.

【0124】次にLaAlO3 基板61の表面に厚さ1
μmのSrTiO3 膜63、厚さ50nmのAu、A
g、Pt、Cu、Alなどの金属あるいは導電性セラミ
クスなどからなる導電膜64を順次形成する。SrTi
3 膜63、導電膜64の成膜法は、YBCO超電導体
膜62のそれと同様である。
Next, the thickness of the LaAlO 3 substrate 61 is
μm SrTiO 3 film 63, 50 nm thick Au, A
A conductive film 64 made of a metal such as g, Pt, Cu, or Al or a conductive ceramic is formed sequentially. SrTi
The method of forming the O 3 film 63 and the conductive film 64 is the same as that of the YBCO superconductor film 62.

【0125】なお、SrTiO3 膜63、導電膜64を
形成した後、YBCO超電導体膜62を形成しても良
い。
After forming the SrTiO 3 film 63 and the conductive film 64, the YBCO superconductor film 62 may be formed.

【0126】一方、表面に厚さ300nmのYBCO超
電導体膜(ストリップ導体)66が形成された長方体の
第2のLaAlO3 基板65を用意する。この第2のL
aAlO3 基板65の寸法は、幅1mm、長さ30m
m、厚さ0.4mmである。
On the other hand, a rectangular second LaAlO 3 substrate 65 having a YBCO superconductor film (strip conductor) 66 having a thickness of 300 nm formed on the surface is prepared. This second L
a The dimensions of the AlO 3 substrate 65 are 1 mm in width and 30 m in length.
m, thickness 0.4 mm.

【0127】次に第1のLaAlO3 基板61上に形成
した導電膜64およびSrTiO3膜63をエッチング
し、導電膜64からなる形状が長方形の電極64を形成
するとともに、第1のLaAlO3 基板61に達する溝
を形成する。
Next, the conductive film 64 and the SrTiO 3 film 63 formed on the first LaAlO 3 substrate 61 are etched to form an electrode 64 having a rectangular shape formed of the conductive film 64 and the first LaAlO 3 substrate. A groove reaching 61 is formed.

【0128】最後に、この溝内に第2のLaAlO3
板65を埋め込み、第2のLaAlO3 基板65と第1
のLaAlO3 基板61とをエポキシ系の接着剤を用い
て接着して、共振器が完成する。
[0128] Finally, the second LaAlO 3 substrate 65 in the groove embedding the second LaAlO 3 substrate 65 first
A LaAlO 3 substrate 61 and bonded using an epoxy adhesive, the resonator is completed.

【0129】このとき、接着面である溝の底部にSrT
iO3 膜63、電極64またはこれらの両方が残存して
いても良いが、共振特性の劣化を防止する観点からは、
リソグラフィを用いて取り除いた方が好ましい。
At this time, the SrT
The iO 3 film 63, the electrode 64, or both of them may remain, but from the viewpoint of preventing the deterioration of the resonance characteristics,
It is preferable to remove it using lithography.

【0130】このようにして得られた共振器において
は、YBCO超電導膜62と電極64との間に図示の如
く電源を接続して電圧を印加することにより、SrTi
3 膜63の誘電率を可変することができる。この場
合、膜厚方向に電圧が印加されるので、誘電率の変化が
大きく、共振帯域が広くなるという利点がある。
In the resonator obtained in this manner, a power source is connected between the YBCO superconducting film 62 and the electrode 64 as shown in FIG.
The dielectric constant of the O 3 film 63 can be changed. In this case, since a voltage is applied in the thickness direction, there is an advantage that the change in the dielectric constant is large and the resonance band is widened.

【0131】電極64は、共振周波数を決めるYBCO
超電導膜66の横、つまり第2のLaAlO3 基板65
の横に設けられ、これらの間の距離dが短いと低い電圧
で広い可変域が得られるが、Q値は低下し易い。一方、
距離dが長いとQ値の低下は少ないが、広い可変域を得
るには高い電圧が必要になる。
The electrode 64 is made of YBCO which determines the resonance frequency.
Next to the superconducting film 66, that is, the second LaAlO 3 substrate 65
And if the distance d between them is short, a wide variable range can be obtained with a low voltage, but the Q value tends to decrease. on the other hand,
If the distance d is long, the Q value does not decrease much, but a high voltage is required to obtain a wide variable range.

【0132】また、電極64が設けられている領域の面
積S2 が広いと低い電圧で広い可変域が得られるが、Q
値は低下し易い。一方、面積S2 が狭いとQ値の低下は
少ないが、広い可変域を得るには高い電圧が必要にな
る。
If the area S 2 of the region where the electrode 64 is provided is large, a wide variable range can be obtained with a low voltage.
The value tends to decrease. On the other hand, the reduction of narrow and Q value area S 2 smaller, it requires a higher voltage to obtain a wide variable range.

【0133】図25、図26にこれらの関係を示す。図
25は、Q値および可変帯域の距離dの依存性を示す特
性図である。また、図26は、Q値および可変帯域の面
積比(S2 /S1 )の依存性を示す特性図である。ここ
で、S1 はYBCO超電導膜66の面積である。
FIG. 25 and FIG. 26 show these relationships. FIG. 25 is a characteristic diagram illustrating the dependence of the Q value and the distance d of the variable band. FIG. 26 is a characteristic diagram showing the dependency of the Q value and the area ratio of the variable band (S 2 / S 1 ). Here, S 1 is the area of the YBCO superconducting film 66.

【0134】図25から、距離dは10μm以上(絶縁
を取るのに必要な最小な距離)、5mm以下、好ましく
は50μm以上1mm以下が望まれること分かる。ま
た、図26から、面積比は0.5倍以上100倍以下、
好ましくは1.0倍以上50倍以下が良いことが分か
る。
From FIG. 25, it can be seen that the distance d is required to be 10 μm or more (the minimum distance required for insulation) and 5 mm or less, preferably 50 μm or more and 1 mm or less. From FIG. 26, the area ratio is 0.5 times or more and 100 times or less,
It is understood that the ratio is preferably 1.0 times or more and 50 times or less.

【0135】ところで、YBCO超電導膜62と電極6
4との間に印加する電圧を低くし、かつSrTiO3
63中の電場を大きくするには、第1のLaAlO3
板61の厚さをできる限り薄くすることが必要である。
By the way, the YBCO superconducting film 62 and the electrode 6
In order to lower the voltage applied between the first AlAlO 3 substrate 4 and the electric field in the SrTiO 3 film 63, it is necessary to reduce the thickness of the first LaAlO 3 substrate 61 as much as possible.

【0136】その場合、機械的強度が弱くなるので全体
を樹脂でモールドするか、どちらかの面あるいは両面に
絶縁性が高く、かつ誘電損失の低い材料、例えば、La
AlO3 、YAlO3 、Al2 3 などの材料からなる
サポートを接着することが望まれる。ただし、このとき
に用いられる上記材料は必ずしも単結晶でなくとも良
い。
In this case, the mechanical strength is weakened, so that the whole is molded with a resin, or a material having high insulation properties and low dielectric loss, for example, La on either or both surfaces is used.
It is desired to adhere a support made of a material such as AlO 3 , YAlO 3 , Al 2 O 3 . However, the material used at this time does not necessarily have to be a single crystal.

【0137】本実施形態の共振器を基本周波数1.5G
Hzの移動通信基地局用フィルターに使用することで、
100MHzの帯域幅において100以上のチャンネル
を設けても、クロストークのない通信を行なえることを
確認した。
The resonator according to the present embodiment has a fundamental frequency of 1.5 G
Hz for mobile communication base station filters,
It was confirmed that even if 100 or more channels were provided in a 100 MHz bandwidth, communication without crosstalk could be performed.

【0138】(第8の実施形態)図27は、本発明の第
8の実施形態に係る共振器を示す平面図および断面図で
ある。同図(a)は平面図、同図(b)はそのA−A´
断面図である。なお、図24の共振器と対応する部分に
は図24と同一符号を付してあり、詳細な説明は省略す
る。
(Eighth Embodiment) FIG. 27 is a plan view and a sectional view showing a resonator according to an eighth embodiment of the present invention. FIG. 3A is a plan view, and FIG.
It is sectional drawing. Note that parts corresponding to the resonators in FIG. 24 are denoted by the same reference numerals as in FIG. 24, and detailed descriptions thereof will be omitted.

【0139】本実施形態が第7の本実施形態と異なる点
は、電極64の形状にある。すなわち第1の実施形態で
は電極64の形状を面状(長方形)としたが、本実施形
態では複数の細線(線状電極64a)から構成された櫛
状にしている。このほうが共振特性の劣化が少ないので
好ましい。
This embodiment is different from the seventh embodiment in the shape of the electrode 64. That is, in the first embodiment, the shape of the electrode 64 is planar (rectangular), but in the present embodiment, the electrode 64 is comb-shaped composed of a plurality of fine wires (linear electrodes 64a). This is preferable because the deterioration of the resonance characteristics is small.

【0140】また、電極64を構成する線状電極64a
の幅は0.5mm、線状電極64a間の距離は1mmで
ある。この場合の面積比(電極64の面積/YBCO超
電導膜66の面積)は約35%である。
Further, the linear electrode 64a constituting the electrode 64
Is 0.5 mm, and the distance between the linear electrodes 64a is 1 mm. In this case, the area ratio (the area of the electrode 64 / the area of the YBCO superconducting film 66) is about 35%.

【0141】また、表1に、図27の共振器における面
積比(電極64の面積/YBCO超電導膜66の面積)
とQ値との関係を示す。
Table 1 shows the area ratio (area of electrode 64 / area of YBCO superconducting film 66) in the resonator shown in FIG.
And the relationship between the Q value.

【0142】 表1 面積比 0.5% 1% 5% 10% 20% 30% 50% Q値 80000 70000 40000 30000 20000 15000 10000 面積比 60% 70% 80% 90% 100% Q値 6000 2000 1000 500 300 表1から、面積比は50%以下、好ましくは10%以下
であることが望まれることが分かる。
Table 1 Area ratio 0.5% 1% 5% 10% 20% 30% 50% Q value 80000 70000 40000 30000 20000 15000 10000 Area ratio 60% 70% 80% 90% 100% Q value 6000 2000 1000 500 300 Table From 1 it can be seen that the area ratio is desirably 50% or less, preferably 10% or less.

【0143】表2に面積比と可変幅との関係を示す。な
お、印加電圧は100Vである。
Table 2 shows the relationship between the area ratio and the variable width. The applied voltage is 100V.

【0144】 表2 面積比 0.5% 1% 5% 10% 20% 30% 50% 可変幅 1 20 50 60 80 100 150 (MHz) 面積比 60% 70% 80% 90% 100% 可変幅 200 250 300 350 400 (MHz) 表2から、面積比が大きいほど低い電圧でSrTiO3
膜63の誘電率を大きく変化させることができ、共振周
波数の可変幅を広くすることができることが分かる。
Table 2 Area ratio 0.5% 1% 5% 10% 20% 30% 50% Variable width 1 20 50 60 80 100 150 (MHz) Area ratio 60% 70% 80% 90% 100% Variable width 200 250 300 350 400 (MHz) From Table 2, the larger the area ratio, the lower the voltage of SrTiO 3
It can be seen that the dielectric constant of the film 63 can be greatly changed, and the variable width of the resonance frequency can be widened.

【0145】これらの結果より、面積比は1%以上60
%以下、好ましくは5%以上20%以下であることが望
まれる。
According to these results, the area ratio was 1% or more and 60% or more.
%, Preferably 5% or more and 20% or less.

【0146】また、本実施形態の共振器を基本周波数
1.5GHzの移動通信基地局用フィルターに使用する
ことで、100MHzの帯域幅において200以上のチ
ャンネルを設けても、クロストークのない通信を行なえ
ることを確認した。
Further, by using the resonator of this embodiment as a filter for a mobile communication base station having a fundamental frequency of 1.5 GHz, communication without crosstalk can be performed even when 200 or more channels are provided in a 100 MHz bandwidth. I confirmed that I could do it.

【0147】図28に本実施形態の変形例を示す。これ
は電極64としての導電膜をエッチングし、露出したS
rTiO3 膜63の表面に第2のLaAlO3 基板65
を接着したものである。
FIG. 28 shows a modification of this embodiment. This is because the conductive film serving as the electrode 64 is etched and the exposed S
A second LaAlO 3 substrate 65 is provided on the surface of the rTiO 3 film 63.
Is adhered.

【0148】この場合、以下のような効果が得られる。In this case, the following effects can be obtained.

【0149】YBCO超電導膜62と導電膜64との間
に電圧を印加した時に、第2のLaAlO3 基板65の
下のSrTiO3 膜63にも電圧が印加され、誘電率が
変化する。この領域の誘電率の変化は、共振周波数を変
化させるのに大きく影響するので、可変幅を広くするの
に適する。
When a voltage is applied between the YBCO superconducting film 62 and the conductive film 64, a voltage is also applied to the SrTiO 3 film 63 under the second LaAlO 3 substrate 65, and the dielectric constant changes. Since the change in the dielectric constant in this region greatly affects the change in the resonance frequency, it is suitable for widening the variable width.

【0150】なお、このような変形は第7の実施形態に
適用でき、同様な効果が得られる。また、本実施形態も
第7の実施形態と同様に種々変形が可能である。
Incidentally, such a modification can be applied to the seventh embodiment, and a similar effect can be obtained. Also, this embodiment can be variously modified similarly to the seventh embodiment.

【0151】(第9の実施形態)図29は、本発明の第
9の実施形態に係る共振器を示す平面図および断面図で
ある。同図(a)は平面図、同図(b)はそのA−A´
断面図である。
(Ninth Embodiment) FIG. 29 is a plan view and a sectional view showing a resonator according to a ninth embodiment of the present invention. FIG. 3A is a plan view, and FIG.
It is sectional drawing.

【0152】これを製造工程に従い説明すると、まず、
直径30mm、厚さ0.5mmの第1のLaAlO3
板71の表面に、厚さ300nmのYBCO超電導体膜
72、厚さ1μmのSrTiO3 膜73、厚さ50nm
のAu、Ag、Pt、Cu、Alなどの金属あるいは導
電性セラミクスなどからなる導電膜74を順次形成す
る。YBCO超電導体膜72はグランドプレーンとして
用いられる。
This will be described in accordance with the manufacturing process.
On a surface of a first LaAlO 3 substrate 71 having a diameter of 30 mm and a thickness of 0.5 mm, a YBCO superconductor film 72 having a thickness of 300 nm, an SrTiO 3 film 73 having a thickness of 1 μm, and a thickness of 50 nm
A conductive film 74 made of a metal such as Au, Ag, Pt, Cu, or Al, or a conductive ceramic is sequentially formed. The YBCO superconductor film 72 is used as a ground plane.

【0153】一方、表面に厚さ300nmのYBCO超
電導体膜76が形成された長方体の第2のLaAlO3
基板75を用意する。この第2のLaAlO3 基板75
の寸法は、幅1mm、長さ30mm、厚さ0.4mmで
ある。
On the other hand, a rectangular second LaAlO 3 having a YBCO superconductor film 76 having a thickness of 300 nm formed on the surface thereof
A substrate 75 is prepared. This second LaAlO 3 substrate 75
Are 1 mm in width, 30 mm in length, and 0.4 mm in thickness.

【0154】次に第1のLaAlO3 基板71上に形成
した導電膜74およびSrTiO3膜73をエッチング
し、導電膜74からなる形状が長方形の電極を形成する
とともに、YBCO超電導体膜72に達する溝を形成す
る。
Next, the conductive film 74 and the SrTiO 3 film 73 formed on the first LaAlO 3 substrate 71 are etched to form a rectangular electrode formed of the conductive film 74 and reach the YBCO superconductor film 72. Form a groove.

【0155】最後に、この溝内に第2のLaAlO3
板75を埋め込み、YBCO超電導体膜72と第1のL
aAlO3 基板71とをエポキシ系の接着剤を用いて接
着して、共振器が完成する。
Finally, a second LaAlO 3 substrate 75 is buried in the groove, and the YBCO superconductor film 72 and the first L
The resonator is completed by bonding the aAlO 3 substrate 71 with an epoxy-based adhesive.

【0156】このとき、共振特性の劣化を少なくするた
めに、接着面である溝の底部に残存する導電膜74をリ
ソグラフィを用いて取り除く必要がある。
At this time, in order to reduce the deterioration of the resonance characteristics, it is necessary to remove the conductive film 74 remaining at the bottom of the groove as the bonding surface by using lithography.

【0157】なお、共振特性の劣化を少なくするために
は、SrTiO3 膜73も溝の底部に残存しないように
することが好ましい。しかし、SrTiO3 膜73は、
YBCO超電導体膜72と第1のLaAlO3 基板71
とを接着する際に、YBCO超電導体膜72に傷が付か
ないように保護する役目もあるので、必ずしも取り除く
必要はない。ただし、電源を接続する領域のSrTiO
3 膜73は除去する必要がある。
In order to reduce the deterioration of the resonance characteristics, it is preferable that the SrTiO 3 film 73 does not remain at the bottom of the groove. However, the SrTiO 3 film 73
YBCO superconductor film 72 and first LaAlO 3 substrate 71
It is not necessary to remove the YBCO superconductor film 72 because it also has a role of protecting the YBCO superconductor film 72 from being scratched when it is bonded. However, the SrTiO in the area to connect the power supply
The three films 73 need to be removed.

【0158】このようにして得られた共振器において
は、YBCO超電導膜72と電極74との間に図示の如
く電源を接続して電圧を印加することにより、SrTi
3 膜73の誘電率を可変することができる。
In the thus obtained resonator, a power supply is connected between the YBCO superconducting film 72 and the electrode 74 as shown in FIG.
The dielectric constant of the O 3 film 73 can be changed.

【0159】この場合も、第7の実施形態と同様に、膜
厚方向に電圧が印加されるので、誘電率の変化が大き
く、共振帯域が広くなるという利点がある。
Also in this case, as in the seventh embodiment, since a voltage is applied in the film thickness direction, there is an advantage that the change in the dielectric constant is large and the resonance band is widened.

【0160】また、本実施形態では、YBCO超電導膜
72と電極74との間に、第1のLaAlO3 基板71
が存在しないので、第7の実施形態よりも低い電圧でも
SrTiO3 膜73の電場を大きくすることができる。
これにより、容量の少ない電源で共振周波数を変えるこ
とが可能となる。
In this embodiment, the first LaAlO 3 substrate 71 is provided between the YBCO superconducting film 72 and the electrode 74.
Does not exist, the electric field of the SrTiO 3 film 73 can be increased even at a lower voltage than in the seventh embodiment.
This makes it possible to change the resonance frequency with a power supply having a small capacity.

【0161】また、本実施形態の共振器を基本周波数
1.5GHzの移動通信基地局用フィルターに使用する
ことで、100MHzの帯域幅において100以上のチ
ャンネルを設けても、クロストークのない通信を行なえ
ることを確認した。
Further, by using the resonator of this embodiment as a filter for a mobile communication base station having a fundamental frequency of 1.5 GHz, communication without crosstalk can be performed even when 100 or more channels are provided in a 100 MHz bandwidth. I confirmed that I could do it.

【0162】(第10の実施形態)図30、本発明の第
10の実施形態に係る共振器を示す平面および断面図で
ある。同図(a)は平面図、同図(b)はそのA−A´
断面図である。なお、図29の共振器と対応する部分に
は図29と同一符号を付してあり、詳細な説明は省略す
る。
(Tenth Embodiment) FIG. 30 is a plan view and a sectional view showing a resonator according to a tenth embodiment of the present invention. FIG. 3A is a plan view, and FIG.
It is sectional drawing. Note that parts corresponding to the resonators in FIG. 29 are denoted by the same reference numerals as in FIG. 29, and detailed description will be omitted.

【0163】本実施形態が第9の本実施形態と異なる点
は、電極74の形状にある。すなわち第8の実施形態で
は電極74の形状を面状(長方形)としたが、本実施形
態では複数の細線(線状電極74a)から構成された櫛
状にしている。
The present embodiment differs from the ninth embodiment in the shape of the electrode 74. That is, in the eighth embodiment, the shape of the electrode 74 is planar (rectangular), but in the present embodiment, the electrode 74 is comb-shaped composed of a plurality of fine wires (linear electrodes 74a).

【0164】ここで、電極74を構成する線状電極74
aの幅は0.5mm、線状電極74a間の距離(ピッ
チ)は1mmである。この場合の面積比(電極74の面
積/YBCO超電導膜76の面積)は約35%である。
Here, the linear electrode 74 constituting the electrode 74
The width of a is 0.5 mm, and the distance (pitch) between the linear electrodes 74a is 1 mm. In this case, the area ratio (the area of the electrode 74 / the area of the YBCO superconducting film 76) is about 35%.

【0165】本実施形態でも第9の実施形態と同様な効
果が得られるが、本実形態では電極74の形状を櫛状に
していることから、共振特性の劣化がより少なくなり、
その効果はより高いものとなる。
In this embodiment, the same effects as those of the ninth embodiment can be obtained. However, in the present embodiment, since the shape of the electrode 74 is comb-shaped, the deterioration of the resonance characteristics is further reduced.
The effect is higher.

【0166】また、本実施形態の共振器を基本周波数
1.5GHzの移動通信基地局用フィルターに使用する
ことで、100MHzの帯域幅において150以上のチ
ャンネルを設けても、クロストークのない通信を行なえ
ることを確認した。
Further, by using the resonator of the present embodiment as a filter for a mobile communication base station having a fundamental frequency of 1.5 GHz, communication without crosstalk can be performed even when 150 or more channels are provided in a 100 MHz bandwidth. I confirmed that I could do it.

【0167】図31に本実施形態の変形例を示す。これ
は電極74としての導電膜をエッチングし、露出したS
rTiO3 膜73の表面に第2のLaAlO3 基板55
を接着したものである。
FIG. 31 shows a modification of the present embodiment. This is because the conductive film serving as the electrode 74 is etched and exposed S
A second LaAlO 3 substrate 55 is provided on the surface of the rTiO 3 film 73.
Is adhered.

【0168】共振特性の劣化を少なくするためには、S
rTiO3 膜73も溝の底部に残存しないようにするこ
とが好ましい。しかし、SrTiO3 膜73は、第1の
LaAlO3 基板71にYBCO超電導体膜76を設け
る際に、YBCO超電導体膜72に傷が付かないように
保護する役目もあるので、図31に示すように、必ずし
も取り除く必要はない。
To reduce the deterioration of the resonance characteristics, S
It is preferable that the rTiO 3 film 73 also does not remain at the bottom of the groove. However, the SrTiO 3 film 73 also has a function of protecting the YBCO superconductor film 72 from being damaged when the YBCO superconductor film 76 is provided on the first LaAlO 3 substrate 71, as shown in FIG. However, it is not necessary to remove it.

【0169】なお、本実施形態も第7の実施形態と同様
に種々変形が可能である。
This embodiment can be variously modified in the same manner as the seventh embodiment.

【0170】なお、本発明は上記実施形態に限定される
ものではない。例えば、基板材料はLaAlO3 に限定
されることはなく、他の基板材料としては例えばLaA
lO3 、MgO、サファイアなどの低誘電率の材料があ
げられる。
Note that the present invention is not limited to the above embodiment. For example, the substrate material is not limited to LaAlO 3.
Low dielectric constant materials such as 10 3 , MgO, and sapphire can be used.

【0171】また、超電導膜は、YBCO膜に限定され
るものではなく、酸化物超電導体膜であれば良い。
The superconducting film is not limited to the YBCO film, but may be any oxide superconducting film.

【0172】また、誘電体材料はSrTiO3 に限定さ
れることはなく、電界印加によって誘電率が変化するも
のであれば良く、例えばSrTiO3 、BaTiO3
基とするBaxSr1−xTiO3 (xは0以上1以
下)やPSZTなどをが挙げられる。
The dielectric material is not limited to SrTiO 3 , but may be any material as long as its dielectric constant changes when an electric field is applied. For example, BaxSr1-xTiO 3 (x is based on SrTiO 3 or BaTiO 3) 0 to 1) and PSZT.

【0173】また、共振器子の構造はマイクロストリッ
プライン構造に限定されるものではなく、他の構造とし
ては例えばコプレーナーウエーブガイド構造、ストリッ
プライン構造、サスペンデッド線路構造、スロット線路
構造などが挙げられる。
The structure of the resonator is not limited to the microstrip line structure. Other structures include, for example, a coplanar waveguide structure, a strip line structure, a suspended line structure, and a slot line structure. .

【0174】図32に、コプレーナーウエーブガイド構
造の共振器の斜視図を示す。これは共振周波数が固定さ
れたものである。図33に本発明を適用したコプレーナ
ーウエーブガイド構造の共振器の斜視図を示す。これは
共振周波数を可変できるものである。図中、81は基
板、82は超電導ストリップ導体、83はグランドプレ
ーン、84は誘電体膜、85は本発明の条件を満たす電
極を示している。
FIG. 32 is a perspective view of a resonator having a coplanar waveguide structure. This has a fixed resonance frequency. FIG. 33 is a perspective view of a resonator having a coplanar waveguide structure to which the present invention is applied. This can change the resonance frequency. In the figure, 81 is a substrate, 82 is a superconducting strip conductor, 83 is a ground plane, 84 is a dielectric film, and 85 is an electrode satisfying the conditions of the present invention.

【0175】また、図34、図35に示すように、第2
のLaAlO3 基板75の幅は、その上に形成されたY
BCO超電導体膜76の幅と異なっていても良く、共振
器をなすラインの幅の100倍以下、好ましくは10倍
以下であれば良い。これ以上になると、誘電体の誘電率
を変化させるための電力投入用電源がストリップライン
共振器から離れ、可変幅が狭くなるので好ましくない。
As shown in FIGS. 34 and 35, the second
The width of the LaAlO 3 substrate 75 of Y
The width may be different from the width of the BCO superconductor film 76, and may be 100 times or less, preferably 10 times or less the width of the line forming the resonator. Above this, the power supply for power supply for changing the dielectric constant of the dielectric is undesirably separated from the stripline resonator and the variable width becomes narrow.

【0176】例えば、0.1mmのラインを1mm幅の
基板に作成した場合には図26に示したデータより帯域
幅は90MHz程度が得られる。また、0.01mm幅
のラインを1mm幅の基板上に作成した場合でも、ほぼ
同様になる。
For example, when a 0.1 mm line is formed on a substrate having a width of 1 mm, a bandwidth of about 90 MHz can be obtained from the data shown in FIG. The same applies to the case where a line having a width of 0.01 mm is formed on a substrate having a width of 1 mm.

【0177】しかし、2mm幅以上の基板に作成すると
帯域幅は10MHz以下に低下するので好ましくない。
ただし、図36に示すように、第2のLaAlO3 基板
75の下に導電膜74がある場合には基板の幅は限定さ
れない。ただし、YBCO超電導体膜76の直下および
その近傍の導電膜74は取り除く必要がある。その幅は
共振器をなすラインの幅の5倍以上、好ましくは50倍
以上であることがQ値の劣化が少ないので望ましい。
However, it is not preferable to form a substrate having a width of 2 mm or more, since the bandwidth is reduced to 10 MHz or less.
However, as shown in FIG. 36, when the conductive film 74 is provided under the second LaAlO 3 substrate 75, the width of the substrate is not limited. However, it is necessary to remove the conductive film 74 immediately below the YBCO superconductor film 76 and in the vicinity thereof. It is desirable that the width be at least 5 times, preferably at least 50 times, the width of the line forming the resonator, since the deterioration of the Q value is small.

【0178】その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲
で、種々変形して実施できる。
In addition, various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

【0179】[0179]

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、基
板上に超電導体からなるストリップ導体を設けるととも
に、基板の上または下にグランドを設けてなる超電導共
振素子と、この共振素子に設けられ、印加電圧に従って
誘電率が変化する誘電体部材と、この誘電体部材に電圧
を印加するための電極とを備えた超電導素子において、
上記電極と上記ストリップ導体とが所定の関係を満たす
ように設定することにより、超電導共振素子のQ値を高
くすることができる。
As described above in detail, according to the present invention, a superconducting resonance element in which a strip conductor made of a superconductor is provided on a substrate, and a ground is provided on or under the substrate, Provided, in a superconducting element having a dielectric member whose permittivity changes according to an applied voltage, and an electrode for applying a voltage to the dielectric member,
By setting the electrode and the strip conductor so as to satisfy a predetermined relationship, the Q value of the superconducting resonance element can be increased.

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

【図1】マイクロストリップ型共振器の構造を示す断面
斜視図
FIG. 1 is a sectional perspective view showing the structure of a microstrip resonator.

【図2】マイクロストリップ型共振器を流れる高周波信
号による電場を示す図
FIG. 2 is a diagram showing an electric field due to a high-frequency signal flowing through a microstrip resonator.

【図3】面積比率(S/S0 )とQ値との関係を示す図FIG. 3 is a diagram showing a relationship between an area ratio (S / S 0 ) and a Q value.

【図4】長さLとQ値との関係を示す図FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a length L and a Q value.

【図5】線状電極とストリップ導体とが交差する共振器
を示す平面図
FIG. 5 is a plan view showing a resonator in which a linear electrode and a strip conductor intersect.

【図6】線状電極とストリップ導体とが交差しない共振
器を示す平面図
FIG. 6 is a plan view showing a resonator in which a linear electrode and a strip conductor do not intersect.

【図7】ストリップ導体からその長手方向に対して垂直
方向にL0 /4まで離れた領域を示す図
FIG. 7 is a diagram showing a region away from the strip conductor in a direction perpendicular to its longitudinal direction to L 0/4 .

【図8】櫛状電極とストリップ導体とが交差しない共振
器を示す平面図
FIG. 8 is a plan view showing a resonator in which a comb electrode and a strip conductor do not intersect.

【図9】本発明の第1の実施形態に係る共振器の製造方
法を示す平面図および断面図
FIG. 9 is a plan view and a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing the resonator according to the first embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第1の実施形態に係る共振器の製造
方法を示す平面図および断面図
FIGS. 10A and 10B are a plan view and a cross-sectional view illustrating the method of manufacturing the resonator according to the first embodiment of the invention.

【図11】本発明の第2の実施形態に係る共振器の製造
方法を示す平面図および断面図
FIG. 11 is a plan view and a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing a resonator according to a second embodiment of the present invention.

【図12】本発明の第2の実施形態に係る共振器の製造
方法を示す平面図および断面図
FIG. 12 is a plan view and a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing a resonator according to the second embodiment of the present invention.

【図13】本発明の第3の実施形態に係る共振器の製造
方法を示す平面図および断面図
FIG. 13 is a plan view and a cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a resonator according to the third embodiment of the present invention.

【図14】本発明の第3の実施形態に係る共振器の製造
方法を示す平面図および断面図
14A and 14B are a plan view and a cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a resonator according to the third embodiment of the present invention.

【図15】本発明の第4の実施形態に係る共振器の製造
方法を示す平面図および断面図
FIG. 15 is a plan view and a cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a resonator according to a fourth embodiment of the present invention.

【図16】本発明の第4の実施形態に係る共振器の製造
方法を示す平面図および断面図
FIG. 16 is a plan view and a cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a resonator according to a fourth embodiment of the present invention.

【図17】本発明の第5の実施形態に係る共振器の製造
方法を示す平面図および断面図
17A and 17B are a plan view and a cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a resonator according to a fifth embodiment of the present invention.

【図18】本発明の第5の実施形態に係る共振器の製造
方法を示す平面図および断面図
FIGS. 18A and 18B are a plan view and a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing a resonator according to a fifth embodiment.

【図19】本発明の第5の実施形態に係る共振器の製造
方法を示す平面図および断面図
FIG. 19 is a plan view and a cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a resonator according to a fifth embodiment of the present invention.

【図20】本発明の第6の実施形態に係る共振器の製造
方法を示す平面図および断面図
FIG. 20 is a plan view and a cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a resonator according to the sixth embodiment of the present invention.

【図21】本発明の第6の実施形態に係る共振器の製造
方法を示す平面図および断面図
FIG. 21 is a plan view and a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing a resonator according to a sixth embodiment of the present invention.

【図22】比較例1の共振器を示す平面図FIG. 22 is a plan view showing the resonator of Comparative Example 1.

【図23】比較例1の共振器を示す平面図FIG. 23 is a plan view showing the resonator of Comparative Example 1.

【図24】本発明の第7の実施形態に係る共振器を示す
平面図および断面図
FIG. 24 is a plan view and a sectional view showing a resonator according to a seventh embodiment of the present invention.

【図25】Q値および可変帯域の距離dの依存性を示す
特性図
FIG. 25 is a characteristic diagram showing the dependency of the Q value and the distance d of the variable band.

【図26】値および可変帯域の面積比(S2 /S1 )の
依存性を示す特性図
FIG. 26 is a characteristic diagram showing the dependence of the value and the area ratio of the variable band (S 2 / S 1 ).

【図27】本発明の第8の実施形態に係る共振器を示す
平面図および断面図
FIG. 27 is a plan view and a sectional view showing a resonator according to an eighth embodiment of the present invention.

【図28】第8の実施形態に係る共振器の変形例を示す
平面図および断面図
FIG. 28 is a plan view and a cross-sectional view showing a modification of the resonator according to the eighth embodiment.

【図29】本発明の第9の実施形態に係る共振器を示す
平面図および断面図
FIG. 29 is a plan view and a sectional view showing a resonator according to a ninth embodiment of the present invention.

【図30】本発明の第10の実施形態に係る共振器を示
す平面および断面図
FIG. 30 is a plan view and a sectional view showing a resonator according to a tenth embodiment of the present invention.

【図31】第10の実施形態に係る共振器の変形例を示
す平面図および断面図
FIG. 31 is a plan view and a cross-sectional view showing a modification of the resonator according to the tenth embodiment.

【図32】コプレーナーウエーブガイド構造の共振器
(共振周波数固定)を示す斜視図
FIG. 32 is a perspective view showing a resonator having a coplanar waveguide structure (fixed resonance frequency).

【図33】コプレーナーウエーブガイド構造の共振器
(共振周波数可変)を示す斜視図
FIG. 33 is a perspective view showing a resonator having a coplanar waveguide structure (variable resonance frequency).

【図34】本発明の変形例の共振器を示す平面図および
断面図
FIG. 34 is a plan view and a sectional view showing a resonator according to a modification of the present invention.

【図35】本発明の他の変形例の共振器を示す平面図お
よび断面図
FIG. 35 is a plan view and a sectional view showing a resonator according to another modification of the present invention.

【図36】本発明のさらに別の変形例の共振器を示す平
面図および断面図
FIG. 36 is a plan view and a sectional view showing a resonator according to yet another modification of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…基板 2…ストリップ導体 3…グランドプレーン 4…導電膜 5…線状電極 6a〜6d…櫛状電極 11…LaAlO3 単結晶基板 12a…YBCO超電導膜(ストリップ導体) 12b…YBCO超電導膜(グランドプレーン) 13…SrTiO3 膜(誘電体部材) 14a〜14d…櫛状電極 15a〜15d…パッド電極 21…LaAlO3 単結晶基板 22a…YBCO超電導膜(ストリップ導体) 22b…YBCO超電導膜(グランドプレーン) 23…SrTiO3 膜(誘電体部材) 24a,24b…L字状電極 31…LaAlO3 単結晶基板 32…YBCO超電導膜(グランドプレーン) 32a〜32d…YBCO超電導膜(櫛状電極) 32e…YBCO超電導膜(ストリップ導体) 33a〜33d…パッド電極 41…LaAlO3 単結晶基板 42a…YBCO超電導膜(ストリップ導体) 42b…YBCO超電導膜(グランドプレーン) 43…SrTiO3 膜(誘電体部材) 44a〜44d…櫛状電極 51…LaAlO3 単結晶基板 52a…YBCO超電導膜(ストリップ導体) 52b…YBCO超電導膜(グランドプレーン) 53…SrTiO3 膜(誘電体部材) 54a,54b…櫛状電極 61…LaAlO3 基板 62…YBCO超電導膜(グランドプレーン) 63…SrTiO3 膜(誘電体部材) 64…導電膜(電極) 65…LaAlO3 基板 66…YBCO超電導体膜(ストリップ導体) 71…LaAlO3 基板 72…YBCO超電導膜(グランドプレーン) 73…SrTiO3 膜(誘電体部材) 74…導電膜(電極) 75…LaAlO3 基板 76…YBCO超電導体膜(ストリップ導体)1 ... substrate 2 ... strip conductors 3 ... ground plane 4 ... conductive film 5 ... linear electrodes 6 a to 6 d ... comb-shaped electrodes 11 ... LaAlO 3 single crystal substrate 12a ... YBCO superconducting film (strip conductors) 12b ... YBCO superconducting film (ground plane) 13 ... SrTiO 3 film (dielectric member) 14a to 14d ... comb-shaped electrodes 15 a to 15 d ... pad electrodes 21 ... LaAlO 3 single crystal substrate 22a ... YBCO superconducting film (strip conductors) 22b ... YBCO superconducting film (ground plane) 23: SrTiO 3 film (dielectric member) 24a, 24b: L-shaped electrode 31: LaAlO 3 single crystal substrate 32: YBCO superconducting film (ground plane) 32a to 32d: YBCO superconducting film (comb-shaped electrode) 32e: YBCO superconducting Films (strip conductors) 33a to 33d: pad electrodes 41: LaA O 3 single crystal substrate 42a ... YBCO superconducting film (strip conductors) 42b ... YBCO superconducting film (ground plane) 43 ... SrTiO 3 film (dielectric member) 44 a to 44 d ... comb-shaped electrodes 51 ... LaAlO 3 single crystal substrate 52a ... YBCO superconducting film (strip conductors) 52 b ... YBCO superconducting film (ground plane) 53 ... SrTiO 3 film (dielectric member) 54a, 54b ... comb-shaped electrodes 61 ... LaAlO 3 substrate 62 ... YBCO superconducting film (ground plane) 63 ... SrTiO 3 Film (dielectric member) 64 Conductive film (electrode) 65 LaAlO 3 substrate 66 YBCO superconductor film (strip conductor) 71 LaAlO 3 substrate 72 YBCO superconducting film (ground plane) 73 SrTiO 3 film (dielectric) member) 74 ... conductive film (electrode) 75 ... LaAlO 3 substrate 76 ... BCO superconductor film (strip conductors)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 工藤 由紀 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 芳野 久士 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Yuki Kudo 1st address, Komukai Toshiba-cho, Saiwai-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Prefecture Inside of Toshiba Research & Development Center Co., Ltd. No. 1 town Toshiba R & D Center

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】基板上に超電導体からなるストリップ導体
が設けられ、前記基板の上または下にグランドが設けら
れてなる超電導共振素子と、 この超電導共振素子に設けられ、印加電圧に従って誘電
率が変化する誘電体部材と、 この誘電体部材に電圧を印加するための電極とを具備し
てなる超電導素子であって、 素子の上から見た場合における、前記ストリップ導体と
前記電極とが重なる領域の面積が、前記ストリップ導体
の面積の20%以下であることを特徴とする超電導素
子。
1. A superconducting resonance element in which a strip conductor made of a superconductor is provided on a substrate, and a ground is provided on or below the substrate. A superconducting element comprising a variable dielectric member and an electrode for applying a voltage to the dielectric member, wherein a region where the strip conductor and the electrode overlap when viewed from above the element. Is less than 20% of the area of the strip conductor.
【請求項2】前記電極のうち、前記ストリップ導体の長
手方向に対して垂直で、かつ前記超電導共振素子の共振
周波数に相当する波長の長さ(以下L0 という)の1/
2を越えるものについては、その幅がそれぞれL0 /2
の10%以下、かつ素子の上から見た場合における、前
記ストリップ導体上に存在するものの面積の合計と、前
記ストリップ導体からその長手方向に対して垂直方向に
0 /4まで離れた領域内に存在するものの面積の合計
との和が、(L0 /2)2 の20%以下であることを特
徴とする請求項1に記載の超電導素子。
2. A length (hereinafter, referred to as L 0 ) of a wavelength of the electrode, which is perpendicular to a longitudinal direction of the strip conductor and corresponds to a resonance frequency of the superconducting resonance element.
For those exceeding 2, the width is L 0/2, respectively.
10% or less, and the total area of the elements present on the strip conductor when viewed from above the element, and the area perpendicular to the longitudinal direction of the strip conductor to L 0/4 . 2. The superconducting element according to claim 1, wherein the sum of the total area of the elements existing in the superconductor is not more than 20% of (L 0/2 ) 2 .
【請求項3】前記電極は、前記ストリップ導体とその長
手方向に対して垂直方向に交わる複数の線状電極から構
成されていることを特徴とする請求項1または請求項2
に記載の超電導素子。
3. The electrode according to claim 1, wherein the electrode comprises a plurality of linear electrodes intersecting the strip conductor in a direction perpendicular to a longitudinal direction of the strip conductor.
3. The superconducting element according to claim 1.
【請求項4】前記電極は、互いに噛み合うように配置さ
れた1対の櫛状電極を2組有し、この櫛状電極の歯部を
構成する線状電極は、前記ストリップ導体の長手方向に
対して平行であり、かつ前記ストリップ導体の両側の各
々に該ストリップ導体に接しないように前記1対の櫛状
電極が1組ずつ配置されていることを特徴とする請求項
1または請求項2に記載の超電導素子。
4. The electrode has two pairs of comb-shaped electrodes arranged so as to mesh with each other, and the linear electrodes forming the teeth of the comb-shaped electrodes are arranged in the longitudinal direction of the strip conductor. The pair of comb-shaped electrodes are arranged on each of both sides of the strip conductor so as not to be in contact with the strip conductor. 3. The superconducting element according to claim 1.
【請求項5】第1の基板と、この第1の基板上に設けら
れグランドと、グランド上に第2の基板を介して設けら
れた超電導体からなるストリップ導体とからなる超電導
共振素子と、 前記第2の基板および前記ストリップに接しないように
前記超電導共振素子に設けられ、かつ印加電圧に従って
誘電率が変化する誘電体部材と、 この誘電体部材に電圧を印加するためのものであって、
前記第2の基板および前記ストリップに接しない電極と
を具備してなることを特徴とする超電導素子。
5. A superconducting resonance element comprising: a first substrate; a ground provided on the first substrate; and a strip conductor composed of a superconductor provided on the ground via a second substrate. A dielectric member provided on the superconducting resonance element so as not to be in contact with the second substrate and the strip, and having a dielectric constant that changes according to an applied voltage; and for applying a voltage to the dielectric member. ,
A superconducting element comprising: the second substrate and an electrode not in contact with the strip.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2002064312A (en) * 2000-08-23 2002-02-28 Japan Science & Technology Corp Electromagnetic wave element
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WO2007043590A1 (en) * 2005-10-11 2007-04-19 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Phased array antenna
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