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JP3329115B2 - Surface wave device - Google Patents

Surface wave device

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Publication number
JP3329115B2
JP3329115B2 JP01008195A JP1008195A JP3329115B2 JP 3329115 B2 JP3329115 B2 JP 3329115B2 JP 01008195 A JP01008195 A JP 01008195A JP 1008195 A JP1008195 A JP 1008195A JP 3329115 B2 JP3329115 B2 JP 3329115B2
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JP
Japan
Prior art keywords
piezoelectric
plane
substrate
thin film
acoustic wave
Prior art date
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JP01008195A
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Japanese (ja)
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JPH08204499A (en
Inventor
道雄 門田
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.)
Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Murata Manufacturing Co Ltd filed Critical Murata Manufacturing Co Ltd
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Publication of JPH08204499A publication Critical patent/JPH08204499A/en
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  • Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、弾性表面波装置に関
し、特に、LiNbO3 圧電単結晶よりなる圧電基板に
圧電薄膜を積層した構造を利用した表面波装置に関す
る。
The present invention relates to relates to a surface acoustic wave device, and more particularly to a surface acoustic wave device using a structure laminating a piezoelectric thin film on a piezoelectric substrate made of LiNbO 3 piezoelectric single crystal.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、弾性表面波を利用した表面波
装置として、表面波共振子、表面波フィルタあるいはエ
ラスティックコンボルバなどの種々の表面波装置が知ら
れている。エラスティックコンボルバを例にとり、従来
の表面波装置の一例を説明する。
2. Description of the Related Art Conventionally, various surface acoustic wave devices, such as a surface acoustic wave resonator, a surface acoustic wave filter, and an elastic convolver, have been known as surface acoustic wave devices utilizing surface acoustic waves. An example of a conventional surface acoustic wave device will be described using an elastic convolver as an example.

【0003】エラスティックコンボルバは、圧電体の非
線形挙動を利用した信号処理デバイスの一種であり、2
つの入力信号の畳み込み積分を行う演算素子である。こ
のエラスティックコンボルバとして、マルチストリップ
カプラー(以下、MSCと略す。)が組み込まれた構造
が、従来より公知である。この公知のエラスティックコ
ンボルバの一例を図6に示す。
[0003] An elastic convolver is a kind of signal processing device utilizing the nonlinear behavior of a piezoelectric material.
An arithmetic element that performs convolution integration of two input signals. As this elastic convolver, a structure incorporating a multistrip coupler (hereinafter abbreviated as MSC) is conventionally known. FIG. 6 shows an example of this known elastic convolver.

【0004】エラスティックコンボルバ1は、圧電体と
して、LiNbO3 圧電単結晶からなる四角形の圧電基
板2を用いて構成されている。圧電基板2の両端面2
a,2b近傍には、それぞれ、入力用インターデジタル
トランスデューサ(以下、IDTと略す。)3が形成さ
れている。各入力用IDT3は、互いに間挿し合う複数
本の電極指を有する一対のくし歯電極により構成されて
いる。
The elastic convolver 1 is formed by using a rectangular piezoelectric substrate 2 made of LiNbO 3 piezoelectric single crystal as a piezoelectric body. Both end faces 2 of piezoelectric substrate 2
Input interdigital transducers (hereinafter abbreviated as IDTs) 3 are formed near a and 2b, respectively. Each input IDT 3 is constituted by a pair of comb-shaped electrodes having a plurality of electrode fingers interposed between each other.

【0005】また、入力用IDT3,3間の領域中央部
分においては、表面波伝搬方向に平行に延びる導波路4
が形成されている。導波路4と、各入力用IDT3との
間には、それぞれ、MSC5が形成されている。
At the center of the region between the input IDTs 3 and 3, a waveguide 4 extending parallel to the surface wave propagation direction is provided.
Are formed. An MSC 5 is formed between the waveguide 4 and each input IDT 3.

【0006】エラスティックコンボルバ1では、入力用
IDT3,3に入力信号が加えられると、該入力信号に
より励振された弾性表面波が矢印A,B方向に沿って伝
搬されるが、この弾性表面波はMSC5において、それ
ぞれ、圧縮され、しかる後、導波路4において重ね合わ
され、出力信号が取り出される。
In the elastic convolver 1, when an input signal is applied to the input IDTs 3 and 3, the surface acoustic wave excited by the input signal is propagated along the directions of arrows A and B. Are respectively compressed in the MSC 5 and then superimposed in the waveguide 4 to extract the output signal.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】コンボルバの性能は、
一般的に効率F及びBT積(Bは帯域幅、Tは積分ある
いはプロセス時間を示す。)で示され、効率F及びBT
積の向上が望まれている。
The performance of the convolver is as follows:
Generally, the efficiency F and the BT product (B indicates the bandwidth, T indicates the integration or the process time), and the efficiency F and the BT
Improvement of the product is desired.

【0008】エラスティックコンボルバは、弾性表面波
を利用するものであるため、効率Fを高めるには、電気
機械結合係数が大きく、非線形の大きな圧電基板2を用
いればよいと考えられる。
Since the elastic convolver utilizes a surface acoustic wave, it is considered that the efficiency F can be increased by using the piezoelectric substrate 2 having a large electromechanical coupling coefficient and a large nonlinearity.

【0009】他方、LiNbO3 圧電単結晶よりなる圧
電基板上にIDTを形成して弾性表面波を励振する際に
LiNbO3 よりなる圧電基板表面にZnO圧電薄膜を
さらに積層することにより、より大きな電気機械結合係
数の得られることが報告されている(A.Armstr
ong.et al.,Proc.1972 IEEE
Ultrason.Symp.第370頁〜第372
頁(1972)及び中村他:日本音響学会講演論文集、
平成3年10月号、第953〜第954頁)。
On the other hand, when an IDT is formed on a piezoelectric substrate made of a LiNbO 3 piezoelectric single crystal to excite a surface acoustic wave, a ZnO piezoelectric thin film is further laminated on the surface of the piezoelectric substrate made of LiNbO 3, thereby increasing electric power. It is reported that a mechanical coupling coefficient can be obtained (A. Armstr.
ong. et al. Proc. 1972 IEEE
Ultrason. Symp. 370 pages to 372
Page (1972) and Nakamura et al .: Proceedings of the Acoustical Society of Japan,
October 1991, pages 953 to 954).

【0010】そこで、図7に示したエラスティックコン
ボルバ1において、圧電基板2の上面の全面を覆うよう
にZnO圧電薄膜を形成したところ、従来のエラスティ
ックコンボルバ1に比べると効率が高められることが確
かめられた。
Therefore, in the elastic convolver 1 shown in FIG. 7, when a ZnO piezoelectric thin film is formed so as to cover the entire upper surface of the piezoelectric substrate 2, efficiency may be improved as compared with the conventional elastic convolver 1. I was assured.

【0011】しかしながら、ZnO圧電薄膜を上記のよ
うに積層したとしても、エラスティックコンボルバの効
率は未だ充分には高くならず、従って、より一層高効率
のエラスティックコンボルバの登場が望まれる。
[0011] However, even if the ZnO piezoelectric thin films are laminated as described above, the efficiency of the elastic convolver is not yet sufficiently high. Therefore, the appearance of an elastic convolver with higher efficiency is desired.

【0012】上記のように、エラスティックコンボルバ
では、より一層効率を高めることが求められており、従
って、より一層電気機械結合係数が大きな圧電基板の登
場が強く望まれている。また、エラスティックコンボル
バ以外の表面波装置においても、同様に電気機械結合係
数がより一層大きな表面波基板が強く求められている。
As described above, the elastic convolver is required to further improve the efficiency. Therefore, the appearance of a piezoelectric substrate having a larger electromechanical coupling coefficient is strongly desired. Similarly, in a surface acoustic wave device other than an elastic convolver, a surface acoustic wave substrate having a larger electromechanical coupling coefficient is similarly strongly demanded.

【0013】本発明の目的は、LiNbO3 圧電単結晶
よりなる圧電基板上に圧電薄膜を形成してなる表面波基
板を用いた表面波装置であって、より一層大きな電気機
械結合係数が得られる表面波装置を提供することにあ
る。
An object of the present invention is to provide a surface acoustic wave device using a surface acoustic wave substrate in which a piezoelectric thin film is formed on a piezoelectric substrate made of a LiNbO 3 piezoelectric single crystal, and a larger electromechanical coupling coefficient can be obtained. An object of the present invention is to provide a surface acoustic wave device.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本願発明者らは、上記課
題を達成するために鋭意検討した結果、特定のLiNb
3 単結晶よりなる圧電基板上に特定の圧電薄膜を形成
すれば、電気機械結合係数を効果的に高め得ることを見
出し、本発明を成すに至った。
Means for Solving the Problems The inventors of the present application have made intensive studies to achieve the above object, and as a result, have found that a specific LiNb
The present inventors have found that forming a specific piezoelectric thin film on a piezoelectric substrate made of O 3 single crystal can effectively increase the electromechanical coupling coefficient, and have accomplished the present invention.

【0015】すなわち、本願の第1の発明は、Yカット
Z方向伝搬LiNbO3 単結晶よりなる圧電基板と、前
記圧電基板の+Y面上に形成された少なくとも1つのI
DTと、前記圧電基板の+Y面上に形成されており、Z
nO、Ta2 5 及びCdSのうちの1種からなる+面
圧電薄膜とを備える、表面波装置である。
That is, the first invention of the present application provides a piezoelectric substrate made of a single crystal of LiNbO 3 propagated in the Y-cut Z direction, and at least one I-type substrate formed on the + Y plane of the piezoelectric substrate.
DT, and are formed on the + Y surface of the piezoelectric substrate.
This is a surface wave device including a + surface piezoelectric thin film made of one of nO, Ta 2 O 5 and CdS.

【0016】また、本願の第2の発明は、YカットZ方
向伝搬LiNbO3 単結晶よりなる圧電基板と、前記圧
電基板の−Y面上に形成された少なくとも1つのIDT
と、前記圧電基板の−Y面上に形成されており、Zn
O、Ta2 5 及びCdSのうちの1種からなる−面圧
電薄膜とを備える、表面波装置である。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a piezoelectric substrate made of a LiNbO 3 single crystal propagated in a Y-cut Z direction, and at least one IDT formed on a −Y plane of the piezoelectric substrate.
And on the -Y surface of the piezoelectric substrate, Zn
O, consisting of one of Ta 2 O 5 and CdS - and a plane piezoelectric film, a surface acoustic wave device.

【0017】上記のように、YカットZ方向伝搬LiN
bO3 単結晶よりなる圧電基板の+Y面または−Y面上
に、+面または−面の圧電薄膜を形成した場合、電気機
械結合係数が効果的に高められる。また、好ましくは、
上記圧電薄膜の膜厚をH、伝搬する表面波の波長をλと
したときに、H/λは0.08〜0.3の範囲とされ
る。
As described above, the LiN
When a + plane or-plane piezoelectric thin film is formed on a + Y plane or -Y plane of a piezoelectric substrate made of a bO 3 single crystal, the electromechanical coupling coefficient is effectively increased. Also, preferably,
Assuming that the thickness of the piezoelectric thin film is H and the wavelength of the propagating surface wave is λ, H / λ is in the range of 0.08 to 0.3.

【0018】本発明は、上記のように表面波基板を構成
する圧電基板及び圧電基板上に形成される圧電薄膜に特
徴を有するものであり、その他の構成については、特に
限定されるものではない。すなわち、圧電基板上に形成
されるIDTは、目的とする表面波装置に応じて適宜の
数形成されていてもよく、また各IDTの構造について
も特に限定されるものではない。さらに、IDTは、好
ましくは、上記圧電基板と圧電薄膜との間に形成される
が、圧電薄膜上に形成されていてもよい。すなわち、圧
電基板の+Y面上あるいは−Y面上に形成されるIDT
は、+Y面または−Y面上に直接形成されていてもよ
く、圧電薄膜を介して形成されていてもよい。
The present invention is characterized by the piezoelectric substrate constituting the surface acoustic wave substrate and the piezoelectric thin film formed on the piezoelectric substrate as described above, and other configurations are not particularly limited. . That is, an appropriate number of IDTs may be formed on the piezoelectric substrate according to the intended surface acoustic wave device, and the structure of each IDT is not particularly limited. Further, the IDT is preferably formed between the piezoelectric substrate and the piezoelectric thin film, but may be formed on the piezoelectric thin film. That is, the IDT formed on the + Y or -Y surface of the piezoelectric substrate
May be formed directly on the + Y plane or the −Y plane, or may be formed via a piezoelectric thin film.

【0019】[0019]

【作用】上述したように、本願発明者は、LiNbO3
単結晶よりなる圧電基板の+Y面または−Y面上に+Z
面または−Z面の圧電薄膜を形成してなる表面波基板で
は、電気機械結合係数が効果的に高められることを見出
した。このように、LiNbO3 単結晶よりなる圧電基
板の+Y面または−Y面を利用し、かつ圧電薄膜につい
ても+Z面または−Z面の圧電薄膜を組み合わせること
により、電気機械結合係数を高め得ることは、本願発明
者により実験的に確かめられたものであるが、従来、Y
カットZ方向伝搬のLiNbO3 単結晶の+Y面及び−
Y面の相違や、上記圧電薄膜の+Z面及び−Z面の相違
が、電気機械結合係数に影響することは報告されていな
かった。
As described above, the inventor of the present application has made LiNbO 3
+ Z on the + Y plane or -Y plane of the piezoelectric substrate made of a single crystal
It has been found that the electromechanical coupling coefficient can be effectively increased in a surface wave substrate formed with a piezoelectric thin film having a surface or a −Z surface. As described above, the electromechanical coupling coefficient can be increased by using the + Y plane or the −Y plane of the piezoelectric substrate made of LiNbO 3 single crystal and combining the piezoelectric thin film with the + Z plane or the −Z plane. Has been experimentally confirmed by the inventor of the present application.
+ Y plane and-of LiNbO 3 single crystal propagating in cut Z direction
It has not been reported that the difference between the Y plane and the difference between the + Z plane and the −Z plane of the piezoelectric thin film affects the electromechanical coupling coefficient.

【0020】なお、好ましくは、本発明では、圧電薄膜
の膜厚が上記特定の範囲内とされ、それによって電気機
械結合係数がより一層高められる。
Preferably, in the present invention, the thickness of the piezoelectric thin film is set within the above specific range, whereby the electromechanical coupling coefficient is further increased.

【0021】[0021]

【実施例の説明】以下、図面を参照しつつ本発明の非限
定的な実施例を説明することにより、本発明を明らかに
する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be clarified by describing non-limiting embodiments of the present invention with reference to the drawings.

【0022】図1は、本発明の一実施例に係るエラステ
ィックコンボルバを示す平面図である。エラスティック
コンボルバ11は、平面形状が四角形の圧電基板12を
用いて構成されている。圧電基板12は、YカットZ方
向伝搬LiNbO3 単結晶基板により構成されている
が、図示されている面すなわち上面が+Y面とされてい
る。
FIG. 1 is a plan view showing an elastic convolver according to one embodiment of the present invention. The elastic convolver 11 is configured using a piezoelectric substrate 12 having a square planar shape. The piezoelectric substrate 12 is composed of a Y-cut Z-direction propagating LiNbO 3 single crystal substrate, but the surface shown, that is, the upper surface is a + Y surface.

【0023】圧電基板12の端面12a,12bの近傍
には、入力用IDT13,13が形成されている。入力
用IDT13,13は、それぞれ、互いに間挿し合う複
数本の電極指を有する一対のくし歯電極により構成され
ている。また、入力用IDT13,13間の中央には、
表面波伝搬方向に平行に延びる導波路14が形成されて
いる。導波路14と、各入力用IDT13との間にMS
C15,15が形成されている。
Input IDTs 13 and 13 are formed near the end faces 12a and 12b of the piezoelectric substrate 12, respectively. Each of the input IDTs 13 includes a pair of comb-shaped electrodes having a plurality of electrode fingers interposed therebetween. In the center between the input IDTs 13, 13,
A waveguide 14 extending parallel to the surface wave propagation direction is formed. MS between the waveguide 14 and each input IDT 13
C15 and 15 are formed.

【0024】さらに、圧電基板12の上面において、入
力用IDT13,13及びMSC15,15が形成され
ている部分を覆うようにZnO圧電薄膜16,16が被
覆されている。本実施例では、このZnO圧電薄膜は、
上面が+Z面とされている。なお、本実施例では、上記
のようにYカットZ方向伝搬LiNbO3 単結晶基板の
+Y面上に+Z面のZnO圧電薄膜が形成されている
が、逆に、YカットZ方向伝搬LiNbO3 単結晶基板
の−Y面上に、−Z面のZnO圧電薄膜を形成してもよ
い。
Further, on the upper surface of the piezoelectric substrate 12, ZnO piezoelectric thin films 16, 16 are coated so as to cover the portions where the input IDTs 13, 13 and the MSCs 15, 15 are formed. In this embodiment, this ZnO piezoelectric thin film
The upper surface is a + Z plane. In the present embodiment, although Y-cut Z-propagation LiNbO 3 ZnO piezoelectric thin film on the + Y surface on the + Z surface of the single crystal substrate as described above is formed, on the contrary, Y-cut Z-propagation LiNbO 3 single A -Z plane ZnO piezoelectric thin film may be formed on the -Y plane of the crystal substrate.

【0025】ZnO圧電薄膜16,16の膜厚Hは、励
振される表面波の波長をλとしたときに、H/λが0.
08〜0.3の範囲となるように選ばれている。従っ
て、後述の実験例から明らかなように、単にZnO圧電
薄膜を積層形成した場合に比べて、上記特定の範囲の膜
厚の+Y面ZnO圧電薄膜16を形成することにより、
さらに圧電基板の+Y面上にIDT13や圧電薄膜16
等を形成していることにより、エラスティックコンボル
バ11の効率が効果的に高められる。
The thickness H of the ZnO piezoelectric thin films 16, 16 is such that when the wavelength of the surface wave to be excited is λ, H / λ is 0.1.
It is selected to be in the range of 08 to 0.3. Therefore, as is apparent from an experimental example described later, by forming the + Y-plane ZnO piezoelectric thin film 16 having a film thickness in the above specific range as compared with the case where the ZnO piezoelectric thin films are simply formed by lamination,
Further, the IDT 13 and the piezoelectric thin film 16 are formed on the + Y surface of the piezoelectric substrate.
The efficiency of the elastic convolver 11 is effectively increased by forming the above.

【0026】さらに、本実施例のエラスティックコンボ
ルバ11では、ZnO圧電薄膜16,16が導波路14
上には被覆形成されていないため、導波路14上におけ
る伝搬損失が小さくされている。従って、従来のエラス
ティックコンボルバ1に比べて効率が高められるだけで
なく、帯域幅が狭められることもない。
Further, in the elastic convolver 11 of this embodiment, the ZnO piezoelectric thin films 16
Since no coating is formed thereon, the propagation loss on the waveguide 14 is reduced. Therefore, not only the efficiency is improved as compared with the conventional elastic convolver 1, but also the bandwidth is not narrowed.

【0027】次に、上記実施例においてYカットZ方向
伝搬LiNbO3 単結晶よりなる圧電基板の+Y面上に
上記各構造を形成し、さらに+Z面ZnO圧電薄膜16
の膜厚を上記特定の範囲としたことにより電気機械結合
係数が高められる理由を、具体的な実験例に基づき説明
する。
Next, in the above embodiment, each of the above structures is formed on the + Y plane of the piezoelectric substrate made of LiNbO 3 single crystal propagated in the Y cut Z direction, and the + Z plane ZnO piezoelectric thin film 16 is formed.
The reason why the electromechanical coupling coefficient is increased by setting the thickness of the film to the above specific range will be described based on specific experimental examples.

【0028】図2に示すように、YカットZ方向伝搬L
iNbO3 圧電単結晶よりなる圧電基板17の+Y面上
に、+Z面ZnO圧電薄膜18を形成した第1の表面波
基板19を用意した。また、上記第1の表面波基板19
の他、YカットZ方向伝搬LiNbO3 圧電単結晶より
なる圧電基板の+Y面上に、−Z面のZnO圧電薄膜を
形成してなる第2の表面波基板を用意した。IDTはZ
nO圧電膜とLN基板の境界に存在する構造とした。
As shown in FIG. 2, the propagation L in the Y cut Z direction
A first surface wave substrate 19 having a + Z plane ZnO piezoelectric thin film 18 formed on a + Y plane of a piezoelectric substrate 17 made of an iNbO 3 piezoelectric single crystal was prepared. Further, the first surface acoustic wave substrate 19
In addition, a second surface wave substrate in which a ZnO piezoelectric thin film having a -Z plane was formed on a + Y plane of a piezoelectric substrate composed of a YN-cut Z-direction propagation LiNbO 3 piezoelectric single crystal was prepared. IDT is Z
The structure exists at the boundary between the nO piezoelectric film and the LN substrate.

【0029】なお、電気機械結合係数ksは、IDTの
ある境界が電気的に開放の場合の位相速度Vfと、短絡
されている場合の位相速度Vmとの差ΔVから
The electromechanical coupling coefficient ks is obtained from the difference ΔV between the phase speed Vf when a certain boundary of the IDT is electrically open and the phase speed Vm when the boundary is short-circuited.

【0030】[0030]

【数1】 (Equation 1)

【0031】により求めた。図3は、第1の表面波基板
におけるZ方向伝搬のレーリー波の位相速度を示す。図
3において、破線はVf、実線はVmを示す。なお、上
記測定に際しては、12.5対の正規型IDTを一対有
するSAWフィルタの中心周波数から算出した。
[0031] FIG. 3 shows the phase velocity of the Rayleigh wave propagating in the Z direction on the first surface acoustic wave substrate. In FIG. 3, the broken line indicates Vf and the solid line indicates Vm. At the time of the above measurement, calculation was performed from the center frequency of a SAW filter having 12.5 pairs of normal IDTs.

【0032】また、上記第2の表面波基板を用いた場合
のZ方向伝搬レーリー波の位相速度を図4に示す。次
に、図5に、上記式(1)から求めた第1,第2の表面
波基板の電気機械結合係数とZnO圧電薄膜の表面波の
波長で規格された値H/λとの関係を示す。図5におい
て、実線Aが、第1の表面波基板における特性を、破線
Bが第2の表面波基板における特性を示す。
FIG. 4 shows the phase velocity of the Z-direction propagating Rayleigh wave when the second surface acoustic wave substrate is used. Next, FIG. 5 shows the relationship between the electromechanical coupling coefficient of the first and second surface wave substrates obtained from the above equation (1) and the value H / λ standardized by the wavelength of the surface wave of the ZnO piezoelectric thin film. Show. In FIG. 5, the solid line A indicates the characteristic on the first surface acoustic wave substrate, and the broken line B indicates the characteristic on the second surface acoustic wave substrate.

【0033】図5から明らかなように、第1の表面波基
板を用いた場合の方は、第2の表面波基板を用いた場合
に比べて大きな電気機械結合係数ksの得られることが
わかる。すなわち、図5から明らかなように、ZnO圧
電薄膜を形成しない場合の電気機械結合係数ks=0.
22に対し、第1の表面波基板を用いた場合電気機械結
合係数ksは最大で0.32となり、電気機械結合係数
ksが1.43倍、ks2 では2.04倍に高められる
ことがわかる。
As can be seen from FIG. 5, a larger electromechanical coupling coefficient ks can be obtained when the first surface acoustic wave substrate is used than when the second surface acoustic wave substrate is used. . That is, as is apparent from FIG. 5, the electromechanical coupling coefficient ks = 0.0 when no ZnO piezoelectric thin film is formed.
22 to, when the electromechanical coupling coefficient ks with the first surface acoustic wave substrate is at most 0.32, the electromechanical coupling coefficient ks is 1.43 times, be increased to 2.04 times the ks 2 Understand.

【0034】上記のように、YカットZ方向伝搬LiN
bO3 圧電単結晶よりなる圧電基板の+Y面上に+Z面
ZnO圧電薄膜を形成してなる第1の表面波基板19を
用いた場合、電気機械結合係数が効果的に高められるこ
とが実験により確かめられた。また、本願発明者の実験
によれば、YカットZ方向伝搬LiNbO3 圧電単結晶
よりなる圧電基板の−Y面上に、−Z面ZnO圧電薄膜
を形成した表面波基板を用いた場合においても、上記実
施例と同様に電気機械結合係数が効果的に高められるこ
とが確かめられている。
As described above, the Y-cut Z direction propagation LiN
Experiments show that the electromechanical coupling coefficient can be effectively increased when the first surface wave substrate 19 formed by forming a + Z plane ZnO piezoelectric thin film on the + Y plane of a piezoelectric substrate made of a bO 3 piezoelectric single crystal is used. I was assured. Further, according to the present inventor's experiments, Y cut Z-propagation LiNbO 3 piezoelectric single crystal made of a piezoelectric substrate -Y plane, even in the case of using a surface wave substrate with the -Z plane ZnO piezoelectric thin film It has been confirmed that the electromechanical coupling coefficient can be effectively increased as in the above embodiment.

【0035】従って、YカットZ方向伝搬LiNbO3
圧電単結晶よりなる圧電基板の+Y面または−Y面上
に、+Z面または−Z面ZnO圧電薄膜を形成した表面
波基板を用いることにより、例えばエラスティックコン
ボルバに利用した場合には、該エラスティックコンボル
バの効率を効果的に高めることができる。また、エラス
ティックコンボルバ以外の表面波装置においても、充分
な共振特性やフィルタ特性を得ることが可能となる。
Accordingly, LiNbO 3 propagating in the Y-cut Z-direction
By using a surface wave substrate in which a + Z-plane or -Z-plane ZnO piezoelectric thin film is formed on a + Y-plane or a -Y-plane of a piezoelectric substrate made of a piezoelectric single crystal, for example, when used in an elastic convolver, The efficiency of the stick convolver can be effectively increased. Also, in a surface acoustic wave device other than the elastic convolver, sufficient resonance characteristics and filter characteristics can be obtained.

【0036】なお、上述のIEEE Ultraso
n.Symp.と日本音響学会講演論文集に記されてい
る内容は、YカットZ方向伝搬・LiNbO3 基板とZ
nO薄膜のどちらについても+,−面を考慮されていな
かったが、図示されたKsの最大値は共に、kh=1.
0(H/λに換算すると0.16に相当)近傍にあり、
これらの図は本発明における+Y面LiNbO3 と−Z
面ZnO薄膜との組合せに相当することになり、本発明
の範囲とは異なっていることを指摘しておく。
The above-mentioned IEEE Ultraso
n. Symp. And the ASJ Lecture Papers describe the Y-cut Z-direction propagation, LiNbO 3 substrate and Z
Although the + and-planes were not considered for either of the nO thin films, the maximum value of Ks shown in both figures is kh = 1.
0 (corresponding to 0.16 when converted to H / λ),
These figures show the + Y plane LiNbO 3 and -Z in the present invention.
It is pointed out that this corresponds to a combination with a plane ZnO thin film, which is different from the scope of the present invention.

【0037】[0037]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、上記特
定のLiNbO3 単結晶よりなる圧電基板の+Y面また
は−Y面上に、+Z面または−Z面の上記特定の圧電薄
膜が形成されているため、電気機械結合係数が効果的に
高められ、従って効率などの特性に優れた表面波装置を
提供することが可能となる。
As described above, according to the present invention, the specific piezoelectric thin film having the + Z plane or the -Z plane is provided on the + Y plane or the -Y plane of the piezoelectric substrate made of the specific LiNbO 3 single crystal. Since it is formed, the electromechanical coupling coefficient is effectively increased, and therefore, it is possible to provide a surface acoustic wave device having excellent characteristics such as efficiency.

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

【図1】本発明の一実施例の表面波装置としてのエラス
ティックコンボルバを示す平面図。
FIG. 1 is a plan view showing an elastic convolver as a surface acoustic wave device according to one embodiment of the present invention.

【図2】表面波基板を説明するための部分切欠断面図。FIG. 2 is a partially cutaway sectional view for explaining a surface acoustic wave substrate.

【図3】第1の表面波基板におけるZ方向伝搬のレーリ
ー波の位相速度を示す図。
FIG. 3 is a diagram showing a phase velocity of a Rayleigh wave propagating in the Z direction on a first surface acoustic wave substrate.

【図4】第2の表面波基板におけるZ方向伝搬のレーリ
ー波の位相速度をしめす図。
FIG. 4 is a diagram showing the phase velocity of a Rayleigh wave propagating in the Z direction on a second surface acoustic wave substrate.

【図5】第1,第2の表面波基板の電気機械結合係数
と、ZnO圧電薄膜の表面波の波長で規格された値H/
λとの関係を示す図。
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the electromechanical coupling coefficient of the first and second surface wave substrates and the value H / standardized by the wavelength of the surface wave of the ZnO piezoelectric thin film.
The figure which shows the relationship with (lambda).

【図6】従来の表面波装置の一例としてのエラスティッ
クコンボルバを示す平面図。
FIG. 6 is a plan view showing an elastic convolver as an example of a conventional surface acoustic wave device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11…表面波装置としてのエラスティックコンボルバ 12…YカットZ方向伝搬LiNbO3 単結晶基板より
なる圧電基板 13,13…入力用IDT 16…圧電薄膜 17…圧電基板 18…圧電薄膜 19…表面波基板
11 Elastic convolver as surface wave device 12 Piezoelectric substrate made of Y-cut Z-direction propagating LiNbO 3 single crystal substrate 13, 13 Input IDT 16 Piezoelectric thin film 17 Piezoelectric substrate 18 Piezoelectric thin film 19 Surface acoustic wave substrate

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−260882(JP,A) 特開 昭63−102410(JP,A) 特開 平4−258011(JP,A) 特開 平6−268469(JP,A) PHILIPPE DEFRANOU LD,CHARLES MAERFEL D,A SAW Planar Pie zoelectric Convolv er,PROCEEDINGS OF THE IEEE,1976年5月,VO L.64,NO.5,p.748−751 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03H 9/25 H03H 9/145 H03H 9/72 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-6-260882 (JP, A) JP-A-63-10210 (JP, A) JP-A-4-258011 (JP, A) JP-A-6-260 268469 (JP, A) PHILIPPE DEFRANOULD, CHARLES MAERFEL D, A SAW Planar Piezoelectric Electric Convolver, PROCEEDINGS OF THE IEEE, May 1976, VOL. 64, NO. 5, p. 748-751 (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H03H 9/25 H03H 9/145 H03H 9/72

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 YカットZ方向伝搬LiNbO3 単結晶
よりなる圧電基板と、 前記圧電基板の+Y面上に形成された少なくとも1つの
インターデジタルトランスデューサと、 前記圧電基板の+Y面上に形成されており、ZnO、T
2 5 及びCdSのうちの1種からなる+面圧電薄膜
とを備える、表面波装置。
1. A piezoelectric substrate made of a Y-cut Z-direction propagating LiNbO 3 single crystal, at least one interdigital transducer formed on a + Y surface of the piezoelectric substrate, and formed on a + Y surface of the piezoelectric substrate. Yes, ZnO, T
a surface wave device comprising: a + surface piezoelectric thin film made of one of a 2 O 5 and CdS.
【請求項2】 YカットZ方向伝搬LiNbO3 単結晶
よりなる圧電基板と、 前記圧電基板の−Y面上に形成された少なくとも1つの
インターデジタルトランスデューサと、 前記圧電基板の−Y面上に形成されており、ZnO、T
2 5 及びCdSのうちの1種からなる−面圧電薄膜
とを備える、表面波装置。
2. A piezoelectric substrate made of a Y-cut Z-direction propagating LiNbO 3 single crystal, at least one interdigital transducer formed on a −Y surface of the piezoelectric substrate, and formed on a −Y surface of the piezoelectric substrate. And ZnO, T
A surface acoustic wave device comprising: a surface piezoelectric thin film comprising one of a 2 O 5 and CdS.
【請求項3】 前記圧電薄膜の膜厚5をH、伝搬する表
面波の波長をλとしたときに、H/λが0.08〜0.
3の範囲とされている、請求項1または2に記載の表面
波装置。
3. Assuming that the thickness 5 of the piezoelectric thin film is H and the wavelength of a propagating surface wave is λ, H / λ is 0.08-0.
3. The surface acoustic wave device according to claim 1, wherein the range is 3.
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