JPS59161084A - 光制御圧電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は光が照射されると圧電性を示す光導電性材料を
使用した光制御圧電装置に関する。

従来技術 従来より、圧電共振子や表面波装置に使用される圧電材
料は、一般に、光が照射されてもその圧電性に変化はな
く、光の照射によってその動作をオン、オフさせるよう
な光制御圧電装置は提案されてはいなかった。

発明の目的 本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その
目的は、光が照射されると圧電性を示す光導電性材料を
圧電材料として使用することにより、光で圧電装置の動
作をオン、オフすることである。

発明の要旨 本発明を要約すれば、入射する光の強さによって圧電基
板の誘電緩和周波数が変化し、該誘電緩和周波数か使用
周波数よりも低くなると圧電四を示し、上記誘電緩和周
波数が使用周波数よりも高くなると圧電性か消滅する光
導電性材料を圧電材料とした光制御圧電装置である。

実施例 以下、添付図面を参照して本発明の詳細な説明する。

まず、本発明の詳細な説明する。

たとえは、硫化カドミウム（以下、ＣｄＳと記す。）や
セレンカドミウム等の単結晶もしくは薄膜は圧電性と光
導電性の２つの性質を有する。

一般に、ＣｄＳは、第１図および第２図に夫々示すよう
に、照射される光の強さが強くなるほどその比抵抗ρは
小さく、導電率σ（＝１／ρ）は大きくなる。この光導
電性は、ＣｄＳに銅（Ｃｕ）をドープすると顕著に現れ
る。

一方、ＣｄＳの圧電性に注目したとき、その誘電緩和周
波数ｆｃは、誘電率をε、比抵抗をρ。

導電率をσとすれば、 ｆｃ　＝　σ／２πｅ　＝　１／２πεｐ　　　　　　
−（１１となる。

ＣｄＳを用いたデバイスの使用周波数を１０とするとｆ
ｏ＞ＥＣの場合にはＣｄＳに圧電性が現れ、ｆｏ＜ｆｃ
の場合は、ＣｄＳに圧電性は現れない。

ところで、上記誘電緩和周波数ＥＣは、上記第１式から
分るように、Ｃｄ５０比抵抗ρもしくは導電率σにより
変化するが、この比抵抗ρおよび導電率σは上記ＣｄＳ
に入射される光によって変化する。

従って、ＣｄＳへの光を遮断すると、ＥＯ：）　Ｅｃと
なって、上記ＣｄＳに圧電′性が現れ、上記ＣｄＳるこ
とになり、この性質を利用して、光が入射するか否かに
よりその動作がオン、４、オフする音片振動子、圧電音
叉、圧電ブザー、表面弾性波装置および圧電共振子等の
圧電ｉ置を作ることができる。

第３図、第４図、第５図および第６図に夫々上記原理に
よる音片振動子、圧電音叉、表面弾性波装置および圧電
共振子を示す。

第３図において、３１は恒弾性材料基板、３２はＣｄＳ
薄膜、３３は該ＣｄＳ薄膜３２の下部電極、３４は上記
ＣｄＳ薄膜３２の上部電極である。

上記恒弾性材料基板３１はエリンバ等の恒弾性金属から
なり、その一つの主面には上記下部電極３３を形成し、
その上にスパッタリング等の手法でＣｄ　、５薄膜３２
を形成している。

上記ＣｄＳ薄膜３２には補償アクセプタ不純物となる銅
（Ｃｕ　）等がドープされる。

上記ＣｄＳ薄膜３２の上には、さらに、上部電極３４を
形成している。

上記の如き構成を有する音片振動子において、下部電極
３３と上部電極３４との間に信号Ｓを与えたとき、上記
ＣｄＳ薄膜３２への光りが遮断されている場合は、上記
ＣｄＳ薄膜３２は圧電性を示し、恒弾性材料基板３１は
その固有振動周波数で振動する。また、上記ＣｄＳ薄膜
３２へ光りが入射すると、上記ＣｄＳ薄膜３２の圧電性
は消滅し、恒弾性材料基板３１の上記振動は停止する。

すなわち、第３図の装置は光によりその動作かオン、オ
フする音片振動子となるっ 次に、第４図において、４１は音叉、４１ａ。

４１ｂは該音叉４１の振動片、４２．４３はＣｄＳ薄膜
、４４．４５は上部電極である。

上記音叉４１はエリンバ等の恒弾性金属からなる周知の
ものであって、その振動片４１ａ、４１ｂの振動の節部
には、スパッタリング等の手法により、ＣｄＳ薄膜４２
．４３を夫々形成するとともに、これらＣｄＳ薄膜４２
．４３上に夫々上部電極４４．４５を形成している。

上記ＣｄＳ薄、膜４２．４３には、銅（Ｃｕ）等の不純
物がドープされる。

第４図の圧電音叉において、上電極４４と音叉４１との
間に信号Ｓｉ　を与えたとき、上記ＣｄＳ薄膜４４，４
５への光Ｌｉ　、　Ｌｏが遮断されている場合は、これ
ら薄膜４４．４５は圧電性を示し、音叉４１と上部電極
４５との間からは、上記信号Ｓｉ　の周波数成分のうち
、音叉４１の固有振動により定まる周波数を有する信号
ＳＯが出力する。

上記光Ｌｉ、Ｌｏが照射されると、ＣｄＳ薄膜４４．４
５の圧電性が消滅し、信号Ｓｏの出力は停止する。

従って、第４図の装置は光によってその動作かオン、オ
フする圧電音叉となる。

次に、本発明を表面波装置に適用した実施例番第５図に
示す。

第５図において、５１はガラス基板、５２．５３はイン
タデジタル電極、５４はＣｄＳ薄膜である。

上記ガラス基板５１の一つの主面には、蒸着およびフォ
トエツチングの手法により上記インタデジタル電極５２
．５３を形成し、その上に、スパッタリング等の手法に
より、上記ＣｄＳ薄膜５４を形成するとともに、銅（Ｃ
ｕ）等の不純物をドープしている。

上記表面波装置において、ガラス基板５１およびＣｄＳ
薄膜５４を伝播する表面波の伝播速度を■、インタデジ
タル電極５．２　、５３の櫛歯のピッチをλ０　とする
と、中心周波数ｆｏ　は、ｆ□−ｖ／λ０　となる。

上記ＣｄＳ薄膜５４に直接、もしくはガラス基板５１を
通して入射する光りが遮断され、ｔｏ）ｆ（（ｆｃはＣ
ｄＳ薄膜５４の誘電緩和周波数〕となると、上記ＣｄＳ
薄膜５４は圧電性が現われ、光りが入射してＥｏ＜Ｅｃ
となると圧電性が消滅する。

従って、第５図の装置は、光によりその動作がオン、オ
フする表面波装置となる。

次に、第６図にバルク波利用の圧電共振子に本発明を適
用した具体的実施例を示す。

第６図において、６１は銅（Ｃ：ｕ　）がドープされた
ＣｄＳの単結晶からなるＣｄＳ基板であって、その基板
寸法は１３Ｘ３Ｘ１ｍｍに構成されている。

その相対向する主面には非透明電極６２．６３が形成さ
れている。電ｆｆ１６２．６３は透明であれはより好ま
しい。上記圧電共振子を光から全く遮断することにより
ｆｏ　＝　１２２　ＫＨｚの共振特性が得られた。この
ときの共振子の導電率σは６×１０（Ｏｖ／Ｃ＋＋＋で
、誘電緩和周波数Ｅｃ　は０．０１Ｈｚ　となり、ｆｏ
＞ｆｃ　の条件を十分溝たしている。

一方、圧電共振子番とタングステンランプで１０００ル
ツクスの光を５７００Ａの色フィルタを通して照射した
ところ、共振特性は全く得られなかった。

このときの導電率σは７　Ｘ　１Ｏ−２ｖ／ｃｍ、　Ｅ
ｃ　＝１２２２）Ｇ（ｚでＥ　ｏ　（［ｃ　　の条件を
十分満足している。

以上のことから、本発明に基づく圧電共振子は、光照射
により、その動作がオン、オフ出来ることは明らかであ
る。

もちろん光強度を変えることにより、導電率σおよび誘
電緩和周波数ＥＣを制御させることもできる。

なお、以上の実施例において、ＣｄＳ薄膜３２゜４２．
４３．５４およびＣｄＳ基板６１の材料であるＣｄＳに
代えて、ＣｄＳｅ等の光導電性材料を使用することもで
き、ドープする材料も銅（Ｃｕ）に限定されない。

発明の効果 以上、詳述したことからも明らかなように、本発明は、
光が照射されると圧電性を示さない光導電性材料を圧電
装置の圧電材料とするようにしたから、光が入射するか
否かにより動作がオン、オフされる従来にない装置を得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はＣｄＳの入射する光の強さに対する抵抗率の変
化特性図、第２図はＣｄＳの入射する光の強さに対する
導電率の変化特性図、第３図、第４図、第５図および第
６図は夫々本発明の種々の実施例の説明図である。 ３２．４２．４３．５４・・・ＣｄＳ薄膜、６１・・・
ＣｄＳ基板。 特　許　呂　願　人　株式会社村田製作所代　理　人　
弁理士　青　山　　葆　ほか２名第６図 署 第１図　　　　　　第２図 一左の強ｊ　　　　　　　　−光／）戎さ第３．、、ｌ 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）入射する光の強さによって圧電基板の誘電緩和周
   波数が変化し、該誘電緩和周波数が使用周波数よりも低
   （なると圧電性を示し、上記誘電緩和周波数が使用周波
   数よりも高くなると圧電性が消滅する光導電性材料を圧
   電材料とした光制御圧電装置。