【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.06.03】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

23TU0199

利用課題名 / Title

高周波弾性波デバイス用高効率音響多層膜に関する研究

利用した実施機関 / Support Institute

東北大学 / Tohoku Univ.

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）-

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed（副 / Sub）-

キーワード / Keywords

高周波デバイス/ High frequency device,光導波路/ Optical waveguide,フォトニクスデバイス/ Nanophotonics device,スパッタリング/ Sputtering

利用者と利用形態 / User and Support Type

利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)

大橋 雄二

所属名 / Affiliation

東北大学未来科学技術共同研究センター

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

大橋雄二

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

利用形態 / Support Type

（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

TU-172：シンクロン スパッタ装置

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

第５世代以降の次世代移動通信システムでは5GHz超の周波数帯の利用が始まっているが、現状では5GHz以上の周波数帯での弾性波フィルタが実現できていない。この弾性波フィルタの限界を打破すると期待されているのが、圧電薄板/音響ブラッグ反射多層膜/支持基板構造のSolidly Mounted Resonator(SMR)である。本研究では、10GHz超の実現可能性を秘めたSMRにおいて重要な役割を担う音響ブラッグ反射多層膜について反射率の高効率化を目指した基礎的研究を行う。

実験 / Experimental

厚さ2 mmのc面水晶基板(CQZ)に対して、アモルファスのSiO₂膜およびTa₂O₅膜をRadical Assisted Sputtering装置により作製した。これら試料に対し平面超音波材料解析(PW-UMC)システムを用いてバルク波音響特性を測定した。

結果と考察 / Results and Discussion

SiO₂薄膜/CQZ基板、Ta₂O₅薄膜/CQZ基板試料に対して、縦波音速の周波数依存性を測定した結果を図1に示す。膜厚をDektakによる測定値で固定し、薄膜の音速、密度を変化させてフィッティングして最も速度差が小さくなるパラメータを見積もった。各膜について見積もった縦波音速および密度は、SiO₂膜に対しては5856 m/s、2341 kg/m³、Ta₂O₅膜に対しては4546 m/s、7887 kg/m³であった。これらの結果はバルク材や文献値とは異なっており、成膜条件を反映して異なる膜質となっていることを示唆しているものと考えられるが、膜厚の測定精度も大きく影響すると考えられる。いずれにしても各薄膜の基礎的音響特性を得ることができた。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

図1 薄膜/CQZ基板構造試料に対するトータル縦波音速測定結果と計算値フィッティング結果． (a) SiO2膜，(b)Ta2O5膜．

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

なし

成果発表・成果利用 / Publication and Patents

論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)

口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.

特許 / Patents

特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件