JPS60111513A - ベルリナイト単結晶およびそれを含む表面音響波デバイス - Google Patents
ベルリナイト単結晶およびそれを含む表面音響波デバイスInfo
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- JPS60111513A JPS60111513A JP59227613A JP22761384A JPS60111513A JP S60111513 A JPS60111513 A JP S60111513A JP 59227613 A JP59227613 A JP 59227613A JP 22761384 A JP22761384 A JP 22761384A JP S60111513 A JPS60111513 A JP S60111513A
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- LUTSRLYCMSCGCS-BWOMAWGNSA-N [(3s,8r,9s,10r,13s)-10,13-dimethyl-17-oxo-1,2,3,4,7,8,9,11,12,16-decahydrocyclopenta[a]phenanthren-3-yl] acetate Chemical compound C([C@@H]12)C[C@]3(C)C(=O)CC=C3[C@@H]1CC=C1[C@]2(C)CC[C@H](OC(=O)C)C1 LUTSRLYCMSCGCS-BWOMAWGNSA-N 0.000 description 1
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/02—Details
- H03H9/02535—Details of surface acoustic wave devices
- H03H9/02543—Characteristics of substrate, e.g. cutting angles
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は表面音響波(5urface a、coust
ic wave。
ic wave。
5AW)デバイス用のベルリナイト(α−オルトリン酸
アルミニ−ラム)の至適配向に関する。
アルミニ−ラム)の至適配向に関する。
信号プロセスに関するSAW技術は十分に発達した。広
範なデバイスが軍事用および商業用の双方に現在大量に
生産されている。VHFおよびUHF領域に用いられる
これらのデバイスには、フィルター、発振器、遅延線、
コンボルバ−(C0nVO1ver )、および各種の
型のセンサーが含まれる。
範なデバイスが軍事用および商業用の双方に現在大量に
生産されている。VHFおよびUHF領域に用いられる
これらのデバイスには、フィルター、発振器、遅延線、
コンボルバ−(C0nVO1ver )、および各種の
型のセンサーが含まれる。
現在のほとんどすべてのSAWデバイスがST−カント
石英製またはニオブ酸リチウム製の基板上に製造される
。STカット石英は優れた熱安定性をもつが圧電給金係
数はかなり低い。ニオブ酸リチウムは強い圧電結合を示
すが温度安定性に乏しい。幾つかのSAWデバイスはタ
ンタル酸リチウム上に形成され、これは中程度の圧電結
合およびかなりの温度安定性をもつ。
石英製またはニオブ酸リチウム製の基板上に製造される
。STカット石英は優れた熱安定性をもつが圧電給金係
数はかなり低い。ニオブ酸リチウムは強い圧電結合を示
すが温度安定性に乏しい。幾つかのSAWデバイスはタ
ンタル酸リチウム上に形成され、これは中程度の圧電結
合およびかなりの温度安定性をもつ。
反転対称の中心を欠く結晶はすべて圧電性である。しか
しこれらが下記の異常な特性のいずれかを有するため、
すなわち(1)1または2以上の弾性定数の温度係数が
正であるか、まだは(2)熱膨張係数が負であるため、
とLらのうち温度補償性配向を示すものはごくわずかで
おる。ベルリナイトはα石英と等構造であシ、石英の場
合のようにその弾性定数のうちの1つ(C66)が正の
温度係数をもつ。パーシュおよびチャン(工EEE T
rans、 5onicsU1trason、 5U−
23,127(1976)) はバルク音響波デバイス
用にカットされた温度補償石英のベルリナイト当量を測
定し、かつベルリナイトの圧電結合が石英のものよりも
数倍大ぎいことを見出した。その後数人の研究者らがバ
ーシュおよびチャンの弾性定数、誘電定数および圧電定
数、およびそれらの温度係数に基つく計算を用いて、S
AWデバイス用にカントされた温度補償ベルリナイトを
予測した。これらの予測には80.4°(米国特許第4
,109,172号明細書、1978年8月22日にオ
=+ンネルKIlt); 87.1°(ヘナフら、フエ
ロエレクトリックス /12. 16x (t9s2)
);および9275°(ジュニュンワラ(Thunjh
unwalla )ら、J。
しこれらが下記の異常な特性のいずれかを有するため、
すなわち(1)1または2以上の弾性定数の温度係数が
正であるか、まだは(2)熱膨張係数が負であるため、
とLらのうち温度補償性配向を示すものはごくわずかで
おる。ベルリナイトはα石英と等構造であシ、石英の場
合のようにその弾性定数のうちの1つ(C66)が正の
温度係数をもつ。パーシュおよびチャン(工EEE T
rans、 5onicsU1trason、 5U−
23,127(1976)) はバルク音響波デバイス
用にカットされた温度補償石英のベルリナイト当量を測
定し、かつベルリナイトの圧電結合が石英のものよりも
数倍大ぎいことを見出した。その後数人の研究者らがバ
ーシュおよびチャンの弾性定数、誘電定数および圧電定
数、およびそれらの温度係数に基つく計算を用いて、S
AWデバイス用にカントされた温度補償ベルリナイトを
予測した。これらの予測には80.4°(米国特許第4
,109,172号明細書、1978年8月22日にオ
=+ンネルKIlt); 87.1°(ヘナフら、フエ
ロエレクトリックス /12. 16x (t9s2)
);および9275°(ジュニュンワラ(Thunjh
unwalla )ら、J。
Appl、 Phys、 48.887 (1977)
)でカントされるX軸ポール(baule)が含゛まれ
る。
)でカントされるX軸ポール(baule)が含゛まれ
る。
本発明に用いるのに適しだベルリナイト結晶を生長させ
−るための熱水法および装置は米国特許第4.382,
840号明細書(1983年5月10日、チャイらに交
付)に記載されている。
−るための熱水法および装置は米国特許第4.382,
840号明細書(1983年5月10日、チャイらに交
付)に記載されている。
本発明によれば、オイラーの角へ−約00、μ−約94
〜104°、θ=約00により定められる実質的に平坦
な面をもつベルリナイト単結晶が得られる。
〜104°、θ=約00により定められる実質的に平坦
な面をもつベルリナイト単結晶が得られる。
これらの結晶は優れた温度補償性、およびSTカット石
英よりも高い圧電結合をもつSAWデバイス用基板基板
て用いられる。
英よりも高い圧電結合をもつSAWデバイス用基板基板
て用いられる。
第1図はベルリナイトのX軸ボールウエノ・−を表わす
。
。
第2図は94°、1.00’および104°のカッティ
ング角度に関する時間的遅れの温度依存性のグラフであ
る。
ング角度に関する時間的遅れの温度依存性のグラフであ
る。
本発明により教示される方向にカントした場合、ベルリ
ナイトは表面音響波(SAW)デバイス用の改良された
基板を与える。好ましくは基板はウェハーの形、すなわ
ち実質的に平坦な2表面を有する薄い切片である。平坦
な面の少なくとも一方(便宜上゛上面゛とする)を本発
明の温度補償カットを与える方向でカットする。SAW
デバイス技術の分野で周知のように、この上面はSAW
回路をこれに乗ぜる前に、たとえば化学研摩によシきわ
めて平らにかつなめらかにすることが好ましい。他方の
平板な面はきわめて平らである必要はなく、事実これは
内部反射するバルク波を最小限に抑えるためにわずかに
粗面化することもできる。
ナイトは表面音響波(SAW)デバイス用の改良された
基板を与える。好ましくは基板はウェハーの形、すなわ
ち実質的に平坦な2表面を有する薄い切片である。平坦
な面の少なくとも一方(便宜上゛上面゛とする)を本発
明の温度補償カットを与える方向でカットする。SAW
デバイス技術の分野で周知のように、この上面はSAW
回路をこれに乗ぜる前に、たとえば化学研摩によシきわ
めて平らにかつなめらかにすることが好ましい。他方の
平板な面はきわめて平らである必要はなく、事実これは
内部反射するバルク波を最小限に抑えるためにわずかに
粗面化することもできる。
バルク波内部反射の影響は平坦な各面を平行でない状態
にすることによっても減少させることができる。ウエノ
・−の厚さは決定的なものではないが、05〜1. m
rnの範囲が一般的である。ウエノ・−周囲の形状も決
定的なものではない。
にすることによっても減少させることができる。ウエノ
・−の厚さは決定的なものではないが、05〜1. m
rnの範囲が一般的である。ウエノ・−周囲の形状も決
定的なものではない。
SAWデバイスは主に高周波(20〜1500MHz)
を伴う多様な電子工学的用途に用いられる。簡単す例は
14sAWフイルターであり、これは圧電基板の反対側
の端に2個の変換器をもつ。入力変換器に与えられた電
気信号は表面に一連の機械的ひずみ(すなわち表面音響
波)を生じ、これが出力変換器の方へ移動し、ここでこ
の機械信号は電気信号に再変換される。信号の1戸波は
変換器がいかにして電気信号を機械信号に変えるかによ
り決定される。
を伴う多様な電子工学的用途に用いられる。簡単す例は
14sAWフイルターであり、これは圧電基板の反対側
の端に2個の変換器をもつ。入力変換器に与えられた電
気信号は表面に一連の機械的ひずみ(すなわち表面音響
波)を生じ、これが出力変換器の方へ移動し、ここでこ
の機械信号は電気信号に再変換される。信号の1戸波は
変換器がいかにして電気信号を機械信号に変えるかによ
り決定される。
一般に最も重要なフィルターパラメーターは中心周波数
およびバンド幅であり、これらの/ξミラメーター一部
は基板拐料およびその結晶配向に依存する。個々の用途
に応じて、中心周波数は実質的に温度と無関係であるこ
とが望ましいか、寸だは必要である。これを言い換える
と、表面音響波の走行時間すなわち遅れの温度係数(T
CD)はゼロでなければならない。TCD=0 である
場合、その材料は温度補償性であると言われる。実用さ
れるデバイスは一般に一定範囲の温度にわたって作動し
なければならない。従って理想的な材料はこの作動温度
範囲にわたってゼロ(またはほぼゼロ)のTCDをもつ
。特定の用途に関してはデバイスは米軍規定(MIL
5PEC8)に適合しなければならず、これは作動温度
範囲を一55〜125℃と指示している。従ってこれら
の用途に関して最適なカッティング角度はこの範囲にわ
たって最良の温度補償を与えるものである。さらにすべ
てが等しいならば、望ましい程度に広いバンド9幅には
大きな圧電結合が必要である。従って望ましい基板は温
度補償と高い圧電結合を組合せたものである。
およびバンド幅であり、これらの/ξミラメーター一部
は基板拐料およびその結晶配向に依存する。個々の用途
に応じて、中心周波数は実質的に温度と無関係であるこ
とが望ましいか、寸だは必要である。これを言い換える
と、表面音響波の走行時間すなわち遅れの温度係数(T
CD)はゼロでなければならない。TCD=0 である
場合、その材料は温度補償性であると言われる。実用さ
れるデバイスは一般に一定範囲の温度にわたって作動し
なければならない。従って理想的な材料はこの作動温度
範囲にわたってゼロ(またはほぼゼロ)のTCDをもつ
。特定の用途に関してはデバイスは米軍規定(MIL
5PEC8)に適合しなければならず、これは作動温度
範囲を一55〜125℃と指示している。従ってこれら
の用途に関して最適なカッティング角度はこの範囲にわ
たって最良の温度補償を与えるものである。さらにすべ
てが等しいならば、望ましい程度に広いバンド9幅には
大きな圧電結合が必要である。従って望ましい基板は温
度補償と高い圧電結合を組合せたものである。
ベルリナイトは温度補償性カットをもつと報告された数
種の圧電材料に含まれる。すなわちそれに関する結晶配
向TCD=0 である。
種の圧電材料に含まれる。すなわちそれに関する結晶配
向TCD=0 である。
結晶の配向けそれらのオイラーの角λ、μおよびθで記
述される。これらは生長軸1.2および3の周りに特定
の順序で回転させ、結晶軸X、4およびZに対しそれぞ
れX、Yおよび2と並列した1、2および3から出発し
て、これら生長軸を変換させる角度を表わす(オコンネ
ルら、IEEETrans、Son]、cs Ultr
ason、 5U−24,376(1977)参照)。
述される。これらは生長軸1.2および3の周りに特定
の順序で回転させ、結晶軸X、4およびZに対しそれぞ
れX、Yおよび2と並列した1、2および3から出発し
て、これら生長軸を変換させる角度を表わす(オコンネ
ルら、IEEETrans、Son]、cs Ultr
ason、 5U−24,376(1977)参照)。
本発明のウェハーの配向けX軸と一致する1゛軸の周り
の単一回転のみによって記述される。この単一回転配向
(゛X軸ボール“と呼ばれる)を第1図に示す。回転角
μが約94〜約104゜の範囲にある場合、ウニ/S−
は広範な温度にわたって優れた温度補償を有する。
の単一回転のみによって記述される。この単一回転配向
(゛X軸ボール“と呼ばれる)を第1図に示す。回転角
μが約94〜約104゜の範囲にある場合、ウニ/S−
は広範な温度にわたって優れた温度補償を有する。
温度の関数としての時間の遅れの分数変化率のグラフ(
第2図)に示されるように、遅れは温度範囲T=−55
°CからT = 125℃で、T−30°Cにおける遅
れから±750pIllNの範囲内にある。従って約9
4〜104°の範囲の角度でカントされたベルリナイト
基板上に形成されたデバイスは、MTLSPEC(−5
5〜125℃)の温度範囲で最良の温度補償を与える。
第2図)に示されるように、遅れは温度範囲T=−55
°CからT = 125℃で、T−30°Cにおける遅
れから±750pIllNの範囲内にある。従って約9
4〜104°の範囲の角度でカントされたベルリナイト
基板上に形成されたデバイスは、MTLSPEC(−5
5〜125℃)の温度範囲で最良の温度補償を与える。
本発明のカット(0°、94〜104°、0°)は蒲1
度補償性のほかに以下に示す幾つかの利点をもつ。
度補償性のほかに以下に示す幾つかの利点をもつ。
1、単一回転カントは特に大量生産方式において、配向
させることおよび精確にスライスすることが実質的にい
っそう容易である。
させることおよび精確にスライスすることが実質的にい
っそう容易である。
2 これらの配向はベルリナイトの最大圧電結合に近似
する。
する。
3 電力流通角はゼロであり、電力流通角の勾配も小さ
い。これはSAWパターン並列誤差(すなわちSAW生
長方向誤差)の許容差が良好であることを示す。
い。これはSAWパターン並列誤差(すなわちSAW生
長方向誤差)の許容差が良好であることを示す。
4、−次温度系数等高線地図の勾配もきわめて小さい。
これはカンティング中に導入されるプレート配向におd
る誤差の許容差が良好であることを示す。
る誤差の許容差が良好であることを示す。
5、塊状ベルリナイト結晶を基礎となる種結晶、すなわ
ち(001)種結晶板から生長させると、これらの配向
はカッティング収率の高い材料を与える。
ち(001)種結晶板から生長させると、これらの配向
はカッティング収率の高い材料を与える。
第1図はベルリナイトのX軸ボールウエノ1−を表わす
。 第2図は94% 100’および104°のカッチ・1
/グ角度に関する時間的遅れの温度依存性のグラフであ
る。 特許出願人 −アライド・コーポレーション販順(蚕1 FIG、1 第1頁の続き [相]発明者 ジョン・フランク・べ □テリノ 0発 明 者 ドナルド・レスター・ ジー [相]発 明 者 レヨフレー・チャールズ・アンドレ rメリカ合衆国メイン州04401.ビージー、デービ
ス・ドライブ 382 γメリカ合衆国メイン州04469.オロノ、ユニバー
ジティー・パーク(番地なし)アパートメント 20ビ
一γメリカ合衆国メイン州04401.パンゴー、コン
ブレス・ストリート 67
。 第2図は94% 100’および104°のカッチ・1
/グ角度に関する時間的遅れの温度依存性のグラフであ
る。 特許出願人 −アライド・コーポレーション販順(蚕1 FIG、1 第1頁の続き [相]発明者 ジョン・フランク・べ □テリノ 0発 明 者 ドナルド・レスター・ ジー [相]発 明 者 レヨフレー・チャールズ・アンドレ rメリカ合衆国メイン州04401.ビージー、デービ
ス・ドライブ 382 γメリカ合衆国メイン州04469.オロノ、ユニバー
ジティー・パーク(番地なし)アパートメント 20ビ
一γメリカ合衆国メイン州04401.パンゴー、コン
ブレス・ストリート 67
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 [11オイラーの角λ=約0°;μ=約94〜104°
、θ=約00により定められる実質的に平坦な面を有す
るベルリナイト単結晶。 (2)オイラーの角λ=約O0;μ=約94〜104°
、0−約08により定められる実質的に平坦な面を有す
るベルリナイト単結晶の該平坦な面上に回路を有してな
る表面着替波デバイス。 (3)結晶がウェハーの形である、特許請求の範囲第2
項記載のデバイス。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US06/546,677 US4525643A (en) | 1983-10-28 | 1983-10-28 | Temperature compensated orientations of berlinite for surface acoustic wave devices |
US546677 | 1983-10-28 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS60111513A true JPS60111513A (ja) | 1985-06-18 |
Family
ID=24181505
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59227613A Pending JPS60111513A (ja) | 1983-10-28 | 1984-10-29 | ベルリナイト単結晶およびそれを含む表面音響波デバイス |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4525643A (ja) |
EP (1) | EP0144544B1 (ja) |
JP (1) | JPS60111513A (ja) |
AU (1) | AU3265584A (ja) |
CA (1) | CA1233094A (ja) |
DE (1) | DE3466911D1 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07154194A (ja) * | 1993-07-20 | 1995-06-16 | Avl Ges Verbrennungskraftmas & Messtech Mbh | 圧電結晶素子 |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19518704C2 (de) * | 1995-05-22 | 1997-04-03 | Siemens Ag | Piezoelektrisches Kristallelement aus Galliumorthophosphat |
EP0758818B1 (en) * | 1995-08-15 | 2000-03-22 | CTS Corporation | Surface-skimming bulk wave substrate and device including same |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4109173A (en) * | 1977-08-19 | 1978-08-22 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | High piezoelectric coupling, low diffraction loss, temperature compensated berlinite substrate members for surface acoustic wave devices |
US4109172A (en) * | 1977-08-19 | 1978-08-22 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | High piezoelectric coupling-temperature compensated berlinite substrate member for surface acoustic wave devices |
JPS56116317A (en) * | 1980-02-19 | 1981-09-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Material for elastic surface wave |
US4382840A (en) * | 1981-01-30 | 1983-05-10 | Allied Corporation | Hydrothermal crystal growing process and apparatus |
-
1983
- 1983-10-28 US US06/546,677 patent/US4525643A/en not_active Expired - Fee Related
-
1984
- 1984-08-27 EP EP84110177A patent/EP0144544B1/en not_active Expired
- 1984-08-27 DE DE8484110177T patent/DE3466911D1/de not_active Expired
- 1984-09-03 AU AU32655/84A patent/AU3265584A/en not_active Abandoned
- 1984-10-12 CA CA000465289A patent/CA1233094A/en not_active Expired
- 1984-10-29 JP JP59227613A patent/JPS60111513A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07154194A (ja) * | 1993-07-20 | 1995-06-16 | Avl Ges Verbrennungskraftmas & Messtech Mbh | 圧電結晶素子 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US4525643A (en) | 1985-06-25 |
CA1233094A (en) | 1988-02-23 |
AU3265584A (en) | 1985-05-02 |
DE3466911D1 (en) | 1987-11-26 |
EP0144544A1 (en) | 1985-06-19 |
EP0144544B1 (en) | 1987-10-21 |
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