JPS6141168B2 - - Google Patents
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- JPS6141168B2 JPS6141168B2 JP52104189A JP10418977A JPS6141168B2 JP S6141168 B2 JPS6141168 B2 JP S6141168B2 JP 52104189 A JP52104189 A JP 52104189A JP 10418977 A JP10418977 A JP 10418977A JP S6141168 B2 JPS6141168 B2 JP S6141168B2
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- Japan
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- litao
- crystal
- ppm
- piezoelectric material
- acoustic wave
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H3/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators
- H03H3/007—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks
- H03H3/08—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of resonators or networks using surface acoustic waves
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は弾性表面波素子用圧電体に係り、特
にカラーTV、PIF表面波フイルター表子用圧電
体に適用して好適である弾性表面波素子用圧電体
に関する。
にカラーTV、PIF表面波フイルター表子用圧電
体に適用して好適である弾性表面波素子用圧電体
に関する。
弾性表面波（SAW）デバイスの性能は、用い
られている圧電体の特性に大きく左右される。弾
性表面波素子用圧電体として望まれる特性は次の
通りである。
られている圧電体の特性に大きく左右される。弾
性表面波素子用圧電体として望まれる特性は次の
通りである。
(1) 電気−表面波結合係数ｋ２ Ｓが適切である。
(2) 遅延時間での温度係数（１／τ・ｄｔ／ｄＴ）が
20ppm／℃以下である。
(3) 誘電率が小さい。
(4) 表面波以外の振動が少ない。
(5) 面がよい。
(6) 製造プロセスに耐える。
(7) 再現性に富み
(8) コストが安い
従来この素子の材料として使用されるものは数
多くある。
多くある。
(5)〜(7)の特性に優れた単結晶では例えば水晶は
(2)の特性は〜0ppm／℃で非常によいが、(1)の特
性が0.116％で小さすぎる。また、Bi2SiO20では
(4)の特性はスプリアス応答はよいが、(2)の特性の
温度特性は90ppm／℃で大きすぎる。さらに
LiNbO3では(1)の特性はよいが、(2)の特性は
90ppm／℃で大きすぎる。さらにまた多結晶系
材料では(8)の基板コストが安いが、実際使用時に
要求される(7)の特性の信頼性（含経時変化）再現
性に欠ける。最も有望な材料の一つは本出願人等
が開発したＸカツトのＹ軸に対し112.2度の方向
に表面波を伝播したLiTaO3単結晶である（特願
昭51−29889号）。この単結晶を用いた素子は上記
条件をほぼ満足し、カラーTV PIFフイルター素
子として充分使用できる。
(2)の特性は〜0ppm／℃で非常によいが、(1)の特
性が0.116％で小さすぎる。また、Bi2SiO20では
(4)の特性はスプリアス応答はよいが、(2)の特性の
温度特性は90ppm／℃で大きすぎる。さらに
LiNbO3では(1)の特性はよいが、(2)の特性は
90ppm／℃で大きすぎる。さらにまた多結晶系
材料では(8)の基板コストが安いが、実際使用時に
要求される(7)の特性の信頼性（含経時変化）再現
性に欠ける。最も有望な材料の一つは本出願人等
が開発したＸカツトのＹ軸に対し112.2度の方向
に表面波を伝播したLiTaO3単結晶である（特願
昭51−29889号）。この単結晶を用いた素子は上記
条件をほぼ満足し、カラーTV PIFフイルター素
子として充分使用できる。
しかし、(1)の特性の結合係数ｋ２ ｓが0.7％位で若
干小さいので、これをさらに大きくすれば、より
優れた弾性表面波素子を得ることができる。
干小さいので、これをさらに大きくすれば、より
優れた弾性表面波素子を得ることができる。
この発明の目的はSAW用素子材料として、前
記SAW用材料に要求される条件を充分に満し、
特に上記条件のうちの結合係数をLiTaO3単結晶
では得られない高い値を示す基板を提供すること
にある。
記SAW用材料に要求される条件を充分に満し、
特に上記条件のうちの結合係数をLiTaO3単結晶
では得られない高い値を示す基板を提供すること
にある。
本発明はNbを例えばNb2O5として50000ppm以
下添加したNbを含むLiTaO3圧電体を表面波素子
の基板として用いることを特徴としている。即ち
例えばLi2OとTa2O5とを調和溶融比（Li2O／
Ta2O5＝0.95）に混合した原料にNb2O5を添加し
て作成した結晶の結合係数を調べた。Ｘカツト
LiTaO3板のＹ軸に対し112.2度の方向に表面波を
伝播した素子の場合、Nbが多くなると結合係数
（ｋ２ ｓ）は大きくなる。例えば第１図に示すように
重量でNb2O520000ppm含むと、結合係数（ｋ２ ｓ）
は0.9％位である。従来の0.7％に比べて３割程度
も大きくなり、カラーTV PIF表面波フイルター
用材料としてはかなり改善された材料となつた。
この他の表面波素子特性、誘電率、温度特性は
Nbを含まないLiTaO3と殆んど変らなかつた。例
えば遅延時間での温度係数は第２図に示す如く、
Nbを含まないLiTaO3結晶と同様20ppm前後であ
る。ただNbの量が多くなるにつれ温度係数のバ
ラツキが多くなる。
下添加したNbを含むLiTaO3圧電体を表面波素子
の基板として用いることを特徴としている。即ち
例えばLi2OとTa2O5とを調和溶融比（Li2O／
Ta2O5＝0.95）に混合した原料にNb2O5を添加し
て作成した結晶の結合係数を調べた。Ｘカツト
LiTaO3板のＹ軸に対し112.2度の方向に表面波を
伝播した素子の場合、Nbが多くなると結合係数
（ｋ２ ｓ）は大きくなる。例えば第１図に示すように
重量でNb2O520000ppm含むと、結合係数（ｋ２ ｓ）
は0.9％位である。従来の0.7％に比べて３割程度
も大きくなり、カラーTV PIF表面波フイルター
用材料としてはかなり改善された材料となつた。
この他の表面波素子特性、誘電率、温度特性は
Nbを含まないLiTaO3と殆んど変らなかつた。例
えば遅延時間での温度係数は第２図に示す如く、
Nbを含まないLiTaO3結晶と同様20ppm前後であ
る。ただNbの量が多くなるにつれ温度係数のバ
ラツキが多くなる。
またNb2O5を多く入れる組成的過冷却がおこり
易くなり、結晶品質が劣化する。Nb2O5が
20000ppm程度ではセル成長による品質劣化は殆
んどなかつた。しかし、Nb2O5の量が多くなり、
50000ppmを超えると品質が悪く、例えば品質の
度合を示す結晶の割れ易さ及び面荒さは第３図に
示すようになつた。この第３図から明らかなよう
にNbを多く入れると、得られる結晶が割れ易く
実用的でなくなる。
易くなり、結晶品質が劣化する。Nb2O5が
20000ppm程度ではセル成長による品質劣化は殆
んどなかつた。しかし、Nb2O5の量が多くなり、
50000ppmを超えると品質が悪く、例えば品質の
度合を示す結晶の割れ易さ及び面荒さは第３図に
示すようになつた。この第３図から明らかなよう
にNbを多く入れると、得られる結晶が割れ易く
実用的でなくなる。
実施例例えばMo又はロジユームを20〜40％含
む白金−ロジユームからなる例えば直径80mm、高
さ80mm、厚さ２mmのルツボに、出発物質として
Li2CO3例えば276.8ｇ、５酸化タンタル例えば
1669.4ｇ、ニオブ例えば５酸化ニオブを例えば
53.3ｇを入れ、混合し、温度例えば1500℃で２時
間焼結した。高周波加熱により融解し、引上げに
適当な温度に調節した後、種子結晶下に成長させ
チヨクラルスキー法によりニオブを含むLiTaO3
単結晶を作成した。このときの結晶回転数は
20rpm、引上げ方位はＸ軸、引上げ速度は１mm／
ｈで作成を行つた。
む白金−ロジユームからなる例えば直径80mm、高
さ80mm、厚さ２mmのルツボに、出発物質として
Li2CO3例えば276.8ｇ、５酸化タンタル例えば
1669.4ｇ、ニオブ例えば５酸化ニオブを例えば
53.3ｇを入れ、混合し、温度例えば1500℃で２時
間焼結した。高周波加熱により融解し、引上げに
適当な温度に調節した後、種子結晶下に成長させ
チヨクラルスキー法によりニオブを含むLiTaO3
単結晶を作成した。このときの結晶回転数は
20rpm、引上げ方位はＸ軸、引上げ速度は１mm／
ｈで作成を行つた。
この結果、直径が50mmで、高さが50mmの円柱状
Nbを含むLiTaO3単結晶が得られた。この結晶を
棒状結晶のままＺ軸方向にＡｇ−Pb電極を円弧
状につけ、加熱例えば約650℃まで再び加熱し、
5V／cmの電圧をかけながら降温し、単分域化を
行つた。
Nbを含むLiTaO3単結晶が得られた。この結晶を
棒状結晶のままＺ軸方向にＡｇ−Pb電極を円弧
状につけ、加熱例えば約650℃まで再び加熱し、
5V／cmの電圧をかけながら降温し、単分域化を
行つた。
上記単分域化した結晶からＸカツトのNbを含
むLiTaO3結晶をとり出し、このNbを含む
LiTaO3結晶を基板として、Ｙ軸に対し112.2度の
方向に表面波を伝播する弾性表面波素子を作成
し、結合係数（ｋ２ ｓ）を測定したところｋ２ ｓ≒0.9
％で、純粋なLiTaO3結晶に比べて３割近く向上
した。温度特性は約18ppm／℃、誘電率εaは約
40で、純粋なLiTaO3結晶と殆んど同じであつ
た。又作成した結晶品質は純粋のLiTaO3結晶と
殆んど同じであつた。
むLiTaO3結晶をとり出し、このNbを含む
LiTaO3結晶を基板として、Ｙ軸に対し112.2度の
方向に表面波を伝播する弾性表面波素子を作成
し、結合係数（ｋ２ ｓ）を測定したところｋ２ ｓ≒0.9
％で、純粋なLiTaO3結晶に比べて３割近く向上
した。温度特性は約18ppm／℃、誘電率εaは約
40で、純粋なLiTaO3結晶と殆んど同じであつ
た。又作成した結晶品質は純粋のLiTaO3結晶と
殆んど同じであつた。
弾性表面波素子用圧電体としてNbを含む
LiTaO3を用いることにより純粋なLiTaO3結晶の
表面波素子用圧電体として難点であつた結合係数
（ｋ２ ｓ）の値は約３割大きくなり、充分実用的な値
になつた。その他の温度特性、誘電率等は殆んど
変化しなかつた。但し、Nbが50000ppmを超えた
LiTaO3単結晶の場合、上述した如く種々の特性
が悪くなり、また引上げ時においてセル成長等が
発生し、結晶の品質を悪くし、実用的でなくな
る。
LiTaO3を用いることにより純粋なLiTaO3結晶の
表面波素子用圧電体として難点であつた結合係数
（ｋ２ ｓ）の値は約３割大きくなり、充分実用的な値
になつた。その他の温度特性、誘電率等は殆んど
変化しなかつた。但し、Nbが50000ppmを超えた
LiTaO3単結晶の場合、上述した如く種々の特性
が悪くなり、また引上げ時においてセル成長等が
発生し、結晶の品質を悪くし、実用的でなくな
る。
なお上記実施例ではLi2OとTa2O5との比はコン
グル―エントメルト比で行つた場合について説明
したが、Li2OとTa2O5との比をストキオメトリツ
ク比（Li／Ta＝1.0）にしても、又Li2OとTa2O5
との比が0.8〜1.2の間ならば上記実施例と同様な
効果が得られる。
グル―エントメルト比で行つた場合について説明
したが、Li2OとTa2O5との比をストキオメトリツ
ク比（Li／Ta＝1.0）にしても、又Li2OとTa2O5
との比が0.8〜1.2の間ならば上記実施例と同様な
効果が得られる。
さらに131゜Ｙ回転板のNbを含むLiTaO3単結
晶例えばNbが20000ppm含んでいるLiTaO3単結
晶でＸ方向に表面波を伝播させた場合、結合係数
は純粋なLiTaO3結晶では0.2％であつたのが、
0.4％と約５割改善された。その他の性質は純粋
なLiTaO3ともほとんど同じであつた。
晶例えばNbが20000ppm含んでいるLiTaO3単結
晶でＸ方向に表面波を伝播させた場合、結合係数
は純粋なLiTaO3結晶では0.2％であつたのが、
0.4％と約５割改善された。その他の性質は純粋
なLiTaO3ともほとんど同じであつた。
第１図はNb2O3の含有量に対する結合係数の変
化を示す図、第２図はNb2O3の含有量に対する温
度係数の変化を示す図、第３図はNb2O3の含有量
に対する結晶の割れ易さ及び面荒さの度合を示す
図である。
化を示す図、第２図はNb2O3の含有量に対する温
度係数の変化を示す図、第３図はNb2O3の含有量
に対する結晶の割れ易さ及び面荒さの度合を示す
図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 重量で50000ppm以下のNbを含むLiTaO3結
量を基板として用いることを特徴とする弾性表面
波素子用圧電体。 ２ Nbを含むLiTaO3基板はＸカツトのＹ軸に対
し112.2度の方向に表面波を伝播するものである
前記特許請求の範囲第１項記載の弾性表面波素子
用圧電体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10418977A JPS5438790A (en) | 1977-09-01 | 1977-09-01 | Piezoelectric material for elastic surface wave element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10418977A JPS5438790A (en) | 1977-09-01 | 1977-09-01 | Piezoelectric material for elastic surface wave element |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5438790A JPS5438790A (en) | 1979-03-23 |
| JPS6141168B2 true JPS6141168B2 (ja) | 1986-09-12 |
Family
ID=14374033
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10418977A Granted JPS5438790A (en) | 1977-09-01 | 1977-09-01 | Piezoelectric material for elastic surface wave element |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5438790A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59194913A (ja) * | 1983-04-19 | 1984-11-05 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | バケツトチエ−ンコンベヤ |
| US4506781A (en) * | 1983-06-07 | 1985-03-26 | Dravo Corporation | Self training belt conveyor with digging elements |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS501997A (ja) * | 1973-04-09 | 1975-01-10 |
-
1977
- 1977-09-01 JP JP10418977A patent/JPS5438790A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS501997A (ja) * | 1973-04-09 | 1975-01-10 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5438790A (en) | 1979-03-23 |
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