專利名稱：邊界聲波裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使用斯通利(Stoneley)波的邊界聲波裝置，更具體而言，涉及一種邊界聲波裝置，其使用斯通利波并且具有其中將電極安置在壓電物質(zhì)和介電物質(zhì)之間的邊界處的結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
迄今，各種表面聲波裝置已經(jīng)被用于移動(dòng)電話的RF和IF過濾器、VCO的諧振器、電視中的VIF過濾器等。表面聲波裝置使用沿著介質(zhì)表面?zhèn)鞑サ谋砻媛暡ǎ缛鹄ɑ虻谝宦┬共ā?br>
由于是沿著介質(zhì)表面?zhèn)鞑サ?，表面聲波?duì)于介質(zhì)表面狀態(tài)的變化敏感。因此，為了保護(hù)表面聲波傳播的介質(zhì)表面，將表面聲波元件不透氣地密封于密封裝置中，其中提供空腔部分使其面對(duì)波傳播表面。由于使用具有如上所述的空腔部分的密封裝置，不可避免地增加了表面聲波裝置的成本。另外，由于密封裝置的尺寸遠(yuǎn)大于表面聲波元件的尺寸，從而不可避免地增大了表面聲波裝置的大小。
另一方面，在聲波中，除了上述表面聲波外，還存在沿著固體物質(zhì)之間的邊界傳播的邊界聲波。
例如，在以下的非專利文件1中，公開了一種邊界聲波裝置，其中在126°旋轉(zhuǎn)的Y板X-傳播LiTaO3襯底上形成IDT，并且在LiTaO3襯底和IDT上形成具有預(yù)定厚度的SiO2膜。在該文件中，公開了一種SV+P型邊界聲波，即一種所謂的斯通利波，傳播。在非專利文件1中，公開了當(dāng)將上述SiO2膜的厚度設(shè)置為1.0λ(λ表示邊界聲波的波長)時(shí)，獲得2％的機(jī)電系數(shù)。
邊界聲波以這樣一種狀態(tài)傳播，其中能量集中在固體物質(zhì)之間的邊界部分。因此，由于在上述LiTaO3襯底的底表面和SiO2膜的表面上基本上不存在能量，其性質(zhì)不會(huì)因?yàn)樗鲆r底和薄膜的表面條件的變化而變化。因此，不需要具有空腔部分的密封裝置，從而可以減小邊界聲波裝置的大小。
另外，在以下的非專利文件2中，公開了一種稱作斯通利波的邊界聲波，其在這樣的結(jié)構(gòu)中傳播，其中在128°旋轉(zhuǎn)的Y板X-傳播LiNbO3襯底上形成SiO2膜。根據(jù)非專利文件2的分析，顯示出當(dāng)SiO2處于自然狀態(tài)時(shí)，由于位移不是集中在SiO2層與LiNbO3襯底之間的邊界上，所以不產(chǎn)生邊界聲波，而當(dāng)將表示SiO2彈性的拉梅常數(shù)從其固有值0.3119×1011N/m2改變?yōu)?.4679×1011N/m2時(shí)，位移集中在邊界上，從而產(chǎn)生邊界聲波。另外，根據(jù)非專利文件2的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，還公開了，即使當(dāng)形成SiO2層的條件發(fā)生各種變化時(shí)，也不能形成邊界聲波在其中傳播的SiO2膜。
非專利文件1″Piezoelectric Acoustic Boundary Waves PropagatingAlong the Interface Between SiO2and LiTaO3″IEEE Trans.Sonics andultrason.，VOL.SU-25，No.6，1978 IEEE非專利文件2″Piezoelectric Boundary of Layered Substrate″Nakajo，Yamanouchi和Shibayama著，Technical Report of IEICE，US80-4，1980發(fā)明內(nèi)容在邊界聲波裝置中，需要有大的機(jī)電系數(shù)，小的傳播損耗，小的功率通量角和小的頻率溫度系數(shù)。由邊界聲波傳播造成的損耗，即傳播損耗，可以降低邊界聲波濾波器的插入損耗，或者還可以降低邊界聲波諧振器的抗諧振性或阻抗比，所述的阻抗比是諧振頻率下的阻抗與反諧振頻率下的阻抗的比率。因此，優(yōu)選盡可能降低傳播損耗。
功率通量角是表示邊界聲波的相速度方向和其能量的群速度方向之間差別的角度。當(dāng)功率通量角大時(shí)，必須與功率通量角一致地傾斜安置IDT。因此，電極設(shè)計(jì)變得復(fù)雜。另外，容易產(chǎn)生由角度偏差造成的損耗。
此外，當(dāng)通過溫度改變邊界聲波裝置的工作頻率時(shí)，在邊界聲波濾波器的情形中實(shí)際通帶和阻帶是減小的。在諧振器的情形中，當(dāng)形成振蕩電路時(shí)，上述由溫度引起的工作頻率變化導(dǎo)致異常振蕩。因此，優(yōu)選盡可能地減小每攝氏度的頻率變化，即TCF。
例如，當(dāng)沿著傳播方向和在提供有傳遞IDT和接收IDT的區(qū)域之外安置反射器時(shí)，所述的傳遞IDT和接收IDT分別傳遞和接收邊界聲波，可以形成低損耗的諧振器型濾波器。該諧振器型濾波器的帶寬取決于邊界聲波的機(jī)電系數(shù)。當(dāng)機(jī)電系數(shù)k2大時(shí)，可以獲得寬帶濾波器，而當(dāng)機(jī)電系數(shù)k2小時(shí)，形成窄帶濾波器。因此，必須根據(jù)邊界聲波裝置應(yīng)用的適當(dāng)確定用于它的邊界聲波的機(jī)電系數(shù)k2。當(dāng)形成移動(dòng)電話的RF濾波器時(shí)，要求機(jī)電系數(shù)k2為5％或更大。
但是，在上述非專利文件1公開的使用斯通利波的邊界聲波裝置中，機(jī)電系數(shù)k2小，例如為2％。
另外，在上述非專利文件2公開的SiO2/LiNbO3結(jié)構(gòu)中，使用的是具有大壓電性的LiNbO3襯底。因此，據(jù)信與非專利文件1所述的邊界聲波裝置相比，可以獲得更大的機(jī)電系數(shù)k2；但是，這與形成SiO2膜以便邊界聲波傳播相當(dāng)困難，并且非專利文件2也未公開實(shí)際上形成SiO2膜后斯通利波的測(cè)量結(jié)果。
考慮到上述常規(guī)技術(shù)的目前狀態(tài)，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種使用斯通利波的邊界聲波裝置，其具有足夠大的機(jī)電系數(shù)、小的傳播損耗、小的功率通量角和小的頻率溫度系數(shù)，并且可以用簡(jiǎn)單方法制造。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種使用斯通利波的邊界聲波裝置，其包含壓電物質(zhì)，層壓在壓電物質(zhì)一個(gè)表面上的介電物質(zhì)，和在壓電物質(zhì)與介電物質(zhì)之間邊界處提供的電極。在上述邊界聲波裝置中，確定電極的厚度，使得斯通利波的聲速低于傳播通過介電物質(zhì)的慢橫波的聲速和傳播通過壓電物質(zhì)的慢橫波的聲速。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種使用斯通利波的邊界聲波裝置，其包含壓電物質(zhì)，層壓在壓電物質(zhì)一個(gè)表面上的介電物質(zhì)，和在壓電物質(zhì)與介電物質(zhì)之間邊界處提供的電極。在上述邊界聲波裝置中，確定形成電極的條帶的占空率，以使斯通利波的聲速低于傳播通過介電物質(zhì)的慢橫波的聲速和傳播通過壓電物質(zhì)的慢橫波的聲速。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種使用斯通利波的邊界聲波裝置，其包含主要由LiNbO3組成的壓電物質(zhì)，層壓在壓電物質(zhì)一個(gè)表面上的介電物質(zhì)，和在壓電物質(zhì)與介電物質(zhì)之間邊界處提供的電極。在上述邊界聲波裝置中，主要由LiNbO3組成的壓電物質(zhì)的歐拉角(φ，θ，ψ)處于表1所示的各自范圍中，并且使用聲速為3,757m/sec或更低的斯通利波。
根據(jù)本發(fā)明第二或第三方面的邊界聲波裝置的一種特殊情形，確定電極的厚度，使得斯通利波的聲速低于傳播通過介電物質(zhì)的慢橫波的聲速和傳播通過壓電物質(zhì)的慢橫波的聲速。
根據(jù)本發(fā)明第三方面的邊界聲波裝置的另一種特殊情形，確定形成電極的條帶的占空率，使得斯通利波的聲速低于傳播通過介電物質(zhì)的慢橫波的聲速和傳播通過壓電物質(zhì)的慢橫波的聲速。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供一種使用斯通利波的邊界聲波裝置，其包含主要由LiNbO3組成的壓電物質(zhì)，層壓在壓電物質(zhì)一個(gè)表面上的介電物質(zhì)，和在壓電物質(zhì)與介電物質(zhì)之間邊界處提供的電極。在上述邊界聲波裝置中，當(dāng)電極密度、電極厚度和斯通利波的波長分別用ρ(kg/m3)、H(λ)和λ表示時(shí)，H＞1/[1/(3×107×ρ-2.22+0.017)-0.4]成立。
根據(jù)本發(fā)明第四方面的邊界聲波裝置的一種特殊情形，將電極密度ρ設(shè)置為4,711kg/m3或更大。
根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供一種使用斯通利波的邊界聲波裝置，其包含主要由LiNbO3組成的壓電物質(zhì)，層壓在壓電物質(zhì)一個(gè)表面上的介電物質(zhì)，和在壓電物質(zhì)與介電物質(zhì)之間邊界處提供的電極。在上述邊界聲波裝置中，當(dāng)電極密度、電極厚度和斯通利波的波長分別用ρ(kg/m3)、H(λ)和λ表示時(shí)，H＞0.03λ并且ρ＞2,699kg/m3成立。
在根據(jù)本發(fā)明第一至第五方面的邊界聲波裝置中，所述電極每個(gè)均主要由含有選自Ag、Au、Cu、Fe、Mo、Ni、Ta、W、Ti和Pt中的至少一種的電極層組成。
根據(jù)本發(fā)明第一方面的邊界聲波裝置包含壓電物質(zhì)，層壓在壓電物質(zhì)一個(gè)表面上的介電物質(zhì)，和在壓電物質(zhì)與介電物質(zhì)之間邊界處安置的電極，并且在上述邊界聲波裝置中，確定電極的厚度，使得斯通利波的聲速低于傳播通過介電物質(zhì)的慢橫波的聲速和傳播通過壓電物質(zhì)的慢橫波的聲速。
另外，根據(jù)本發(fā)明第二方面的邊界聲波裝置包含壓電物質(zhì)，層壓在壓電物質(zhì)一個(gè)表面上的介電物質(zhì)，和在壓電物質(zhì)與介電物質(zhì)之間邊界處安置的電極，并且在上述邊界聲波裝置中，確定形成電極的條帶的占空率，使得斯通利波的聲速低于傳播通過介電物質(zhì)的慢橫波的聲速和傳播通過壓電物質(zhì)的慢橫波的聲速。
因此，根據(jù)本發(fā)明的第一或第二方面，由于如上所述地確定電極的厚度或其條帶的占空率，可以提供這樣一種邊界聲波裝置，其中斯通利波傳播通過介電物質(zhì)和壓電物質(zhì)。
根據(jù)本發(fā)明第三方面的邊界聲波裝置包含主要由LiNbO3組成的壓電物質(zhì)，層壓在壓電物質(zhì)一個(gè)表面上的介電物質(zhì)，和在壓電物質(zhì)與介電物質(zhì)之間邊界處安置的電極，并且在上述邊界聲波裝置中，壓電物質(zhì)的歐拉角(φ，θ，ψ)處于表1所示的各自范圍內(nèi)，且使用聲速為3,757m/sec或更低的斯通利波。因此，如從稍后描述的實(shí)施例清楚的是，可以有效抑制假波，并且可以提高斯通利波的機(jī)電系數(shù)k2。
在根據(jù)本發(fā)明第二或第三方面的邊界聲波裝置中，當(dāng)確定電極的厚度或占空率，使得斯通利波的聲速低于傳播通過介電物質(zhì)的慢橫波的聲速和傳播通過壓電物質(zhì)的慢橫波的聲速時(shí)，可以提供這樣一種邊界聲波裝置，其中斯通利波可以可靠地沿著介電物質(zhì)和壓電物質(zhì)之間的邊界傳播。
根據(jù)本發(fā)明第四方面的邊界聲波裝置包含主要由LiNbO3組成的壓電物質(zhì)，層壓在壓電物質(zhì)一個(gè)表面上的介電物質(zhì)，和在壓電物質(zhì)與介電物質(zhì)之間邊界處提供的電極，并且當(dāng)電極密度、電極厚度和斯通利波的波長分別用ρ(kg/m3)、H(λ)和λ表示時(shí)，H＞1/[1/(3×107×ρ-2.22+0.017)-0.4]成立；因此，可以提供一種邊界聲波裝置，其使用具有適宜的機(jī)電系數(shù)k2的斯通利波。具體而言，當(dāng)電極密度ρ為4,711kg/m3或更大時(shí)，可以降低傳播損耗為0時(shí)的電極厚度，因此可容易形成電極。
根據(jù)本發(fā)明第五方面的邊界聲波裝置包含主要由LiNbO3組成的壓電物質(zhì)，層壓在壓電物質(zhì)一個(gè)表面上的介電物質(zhì)，和在壓電物質(zhì)與介電物質(zhì)之間邊界處提供的電極，并且當(dāng)電極密度、電極厚度和斯通利波的波長分別用ρ(kg/m3)、H(λ)和λ表示時(shí)，H＞0.03λ并且ρ＞2,699kg/m3成立；因此，提供一種邊界聲波裝置，其使用由比Al更重的材料組成的電極并且斯通利波在其中傳播。
在本發(fā)明中，當(dāng)電極每個(gè)均主要由含有選自Ag、Au、Cu、Fe、Mo、Ni、Ta、W、Ti和Pt中的至少一種的電極層組成時(shí)，根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種使用斯通利波的邊界聲波裝置。另外，當(dāng)通過選擇形成第二電極層的金屬材料，還提供至少一個(gè)包含除形成上述電極層的金屬之外的金屬的第二電極時(shí)，可以增加電極與介電物質(zhì)或壓電物質(zhì)的附著力，或者可以提高電功率阻抗。
附圖簡(jiǎn)述
圖1是顯示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的邊界聲波裝置的正面橫截面視圖。
圖2是顯示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的邊界聲波裝置的作為電極而形成的IDT和反射器的示意性平面圖。
圖3是顯示實(shí)施例1中形成的表1所示邊界聲波裝置A1的阻抗-頻率特性的圖表。
圖4是顯示實(shí)施例1中形成的表1所示邊界聲波裝置A2的阻抗-頻率特性的圖表。
圖5是顯示實(shí)施例1中形成的表1所示邊界聲波裝置A3的阻抗-頻率特性的圖表。
圖6是顯示實(shí)施例1中形成的表1所示邊界聲波裝置A4的阻抗-頻率特性的圖表。
圖7是顯示實(shí)施例1中形成的表1所示邊界聲波裝置A5的阻抗-頻率特性的圖表。
圖8是顯示實(shí)施例1中形成的表1所示邊界聲波裝置A6的阻抗-頻率特性的圖表。
圖9是顯示實(shí)施例1中形成的表1所示邊界聲波裝置A7的阻抗-頻率特性的圖表。
圖10是顯示歐拉角φ和以下結(jié)構(gòu)中的聲速V之間關(guān)系的圖表，在該結(jié)構(gòu)中，在(φ，0°，0°)的LiNbO3襯底上形成Au電極，并且在其上形成SiO2膜。
圖11是顯示歐拉角φ和以下結(jié)構(gòu)中的機(jī)電系數(shù)k2之間關(guān)系的圖表，在該結(jié)構(gòu)中，在(φ，0°，0°)的LiNbO3襯底上形成Au電極，并且在其上形成SiO2膜。
圖12是顯示歐拉角φ和以下結(jié)構(gòu)中的傳播損耗α之間關(guān)系的圖表，在該結(jié)構(gòu)中，在(φ，0°，0°)的LiNbO3襯底上形成Au電極，并且在其上形成SiO2膜。
圖13是顯示歐拉角φ和以下結(jié)構(gòu)中的頻率溫度系數(shù)TCF之間關(guān)系的圖表，在該結(jié)構(gòu)中，在(φ，0°，0°)的LiNbO3襯底上形成Au電極，并且在其上形成SiO2膜。
圖14是顯示歐拉角φ和以下結(jié)構(gòu)中的功率通量角PFA之間關(guān)系的圖表，在該結(jié)構(gòu)中，在(φ，0°，0°)的LiNbO3襯底上形成Au電極，并且在其上形成SiO2膜。
圖15是顯示歐拉角φ和以下結(jié)構(gòu)中的聲速V之間關(guān)系的圖表，在該結(jié)構(gòu)中，在(φ，0°，90°)的LiNbO3襯底上形成Au電極，并且在其上形成SiO2膜。
圖16是顯示歐拉角φ和以下結(jié)構(gòu)中的機(jī)電系數(shù)k2之間關(guān)系的圖表，在該結(jié)構(gòu)中，在(φ，0°，90°)的LiNbO3襯底上形成Au電極，并且在其上形成SiO2膜。
圖17是顯示歐拉角φ和以下結(jié)構(gòu)中的傳播損耗α之間關(guān)系的圖表，在該結(jié)構(gòu)中，在(φ，0°，90°)的LiNbO3襯底上形成Au電極，并且在其上形成SiO2膜。
圖18是顯示歐拉角φ和以下結(jié)構(gòu)中的頻率溫度系數(shù)TCF之間關(guān)系的圖表，在該結(jié)構(gòu)中，在(φ，0°，90°)的LiNbO3襯底上形成Au電極，并且在其上形成SiO2膜。
圖19是顯示歐拉角φ和以下結(jié)構(gòu)中的功率通量角PFA之間關(guān)系的圖表，在該結(jié)構(gòu)中，在(φ，0°，90°)的LiNbO3襯底上形成Au電極，并且在其上形成SiO2膜。
圖20是顯示歐拉角φ和以下結(jié)構(gòu)中的聲速V之間關(guān)系的圖表，在該結(jié)構(gòu)中，在(φ，90°，0°)的LiNbO3襯底上形成Au電極，并且在其上形成SiO2膜。
圖21是顯示歐拉角φ和以下結(jié)構(gòu)中的機(jī)電系數(shù)k2之間關(guān)系的圖表，在該結(jié)構(gòu)中，在(φ，90°，0°)的LiNbO3襯底上形成Au電極，并且在其上形成SiO2膜。
圖22是顯示歐拉角φ和以下結(jié)構(gòu)中的傳播損耗α之間關(guān)系的圖表，在該結(jié)構(gòu)中，在(φ，90°，0°)的LiNbO3襯底上形成Au電極，并且在其上形成SiO2膜。
圖23是顯示歐拉角φ和以下結(jié)構(gòu)中的頻率溫度系數(shù)TCF之間關(guān)系的圖表，在該結(jié)構(gòu)中，在(φ，90°，0°)的LiNbO3襯底上形成Au電極，并且在其上形成SiO2膜。
圖24是顯示歐拉角φ和以下結(jié)構(gòu)中的功率通量角PFA之間關(guān)系的圖表，在該結(jié)構(gòu)中，在(φ，90°，0°)的LiNbO3襯底上形成Au電極，并且在其上形成SiO2膜。
圖25是顯示歐拉角φ和以下結(jié)構(gòu)中的聲速V之間關(guān)系的圖表，在該結(jié)構(gòu)中，在(φ，90°，90°)的LiNbO3襯底上形成Au電極，并且在其上形成SiO2膜。
圖26是顯示歐拉角φ和以下結(jié)構(gòu)中的機(jī)電系數(shù)k2之間關(guān)系的圖表，在該結(jié)構(gòu)中，在(φ，90°，90°)的LiNbO3襯底上形成Au電極，并且在其上形成SiO2膜。
圖27是顯示歐拉角φ和以下結(jié)構(gòu)中的傳播損耗α之間關(guān)系的圖表，在該結(jié)構(gòu)中，在(φ，90°，90°)的LiNbO3襯底上形成Au電極，并且在其上形成SiO2膜。
圖28是顯示歐拉角φ和以下結(jié)構(gòu)中的頻率溫度系數(shù)TCF之間關(guān)系的圖表，在該結(jié)構(gòu)中，在(φ，90°，90°)的LiNbO3襯底上形成Au電極，并且在其上形成SiO2膜。
圖29是顯示歐拉角φ和以下結(jié)構(gòu)中的功率通量角PFA之間關(guān)系的圖表，在該結(jié)構(gòu)中，在(φ，90°，90°)的LiNbO3襯底上形成Au電極，并且在其上形成SiO2膜。
圖30是顯示歐拉角θ和以下結(jié)構(gòu)中的聲速V之間關(guān)系的圖表，在該結(jié)構(gòu)中，在(0°，θ，0°)的LiNbO3襯底上形成Au電極，并且在其上形成SiO2膜。
圖31是顯示歐拉角θ和以下結(jié)構(gòu)中的機(jī)電系數(shù)k2之間關(guān)系的圖表，在該結(jié)構(gòu)中，在(0°，θ，0°)的LiNbO3襯底上形成Au電極，并且在其上形成SiO2膜。
圖32是顯示歐拉角θ和以下結(jié)構(gòu)中的傳播損耗α之間關(guān)系的圖表，在該結(jié)構(gòu)中，在(0°，θ，0°)的LiNbO3襯底上形成Au電極，并且在其上形成SiO2膜。
圖33是顯示歐拉角θ和以下結(jié)構(gòu)中的頻率溫度系數(shù)TCF之間關(guān)系的圖表，在該結(jié)構(gòu)中，在(0°，θ，0°)的LiNbO3襯底上形成Au電極，并且在其上形成SiO2膜。
圖34是顯示歐拉角θ和以下結(jié)構(gòu)中的功率通量角PFA之間關(guān)系的圖表，在該結(jié)構(gòu)中，在(0°，θ，0°)的LiNbO3襯底上形成Au電極，并且在其上形成SiO2膜。
圖35是顯示歐拉角θ和以下結(jié)構(gòu)中的聲速V之間關(guān)系的圖表，在該結(jié)構(gòu)中，在(0°，θ，90°)的LiNbO3襯底上形成Au電極，并且在其上形成SiO2膜。
圖36是顯示歐拉角θ和以下結(jié)構(gòu)中的機(jī)電系數(shù)k2之間關(guān)系的圖表，在該結(jié)構(gòu)中，在(0°，θ，90°)的LiNbO3襯底上形成Au電極，并且在其上形成SiO2膜。
圖37是顯示歐拉角θ和以下結(jié)構(gòu)中的傳播損耗α之間關(guān)系的圖表，在該結(jié)構(gòu)中，在(0°，θ，90°)的LiNbO3襯底上形成Au電極，并且在其上形成SiO2膜。
圖38是顯示歐拉角θ和以下結(jié)構(gòu)中的頻率溫度系數(shù)TCF之間關(guān)系的圖表，在該結(jié)構(gòu)中，在(0°，θ，90°)的LiNbO3襯底上形成Au電極，并且在其上形成SiO2膜。
圖39是顯示歐拉角θ和以下結(jié)構(gòu)中的功率通量角PFA之間關(guān)系的圖表，在該結(jié)構(gòu)中，在(0°，θ，90°)的LiNbO3襯底上形成Au電極，并且在其上形成SiO2膜。
圖40是顯示歐拉角θ和以下結(jié)構(gòu)中的聲速V之間關(guān)系的圖表，在該結(jié)構(gòu)中，在(90°，θ，0°)的LiNbO3襯底上形成Au電極，并且在其上形成SiO2膜。
圖41是顯示歐拉角θ和以下結(jié)構(gòu)中的機(jī)電系數(shù)k2之間關(guān)系的圖表，在該結(jié)構(gòu)中，在(90°，θ，0°)的LiNbO3襯底上形成Au電極，并且在其上形成SiO2膜。
圖42是顯示歐拉角θ和以下結(jié)構(gòu)中的傳播損耗α之間關(guān)系的圖表，在該結(jié)構(gòu)中，在(90°，θ，0°)的LiNbO3襯底上形成Au電極，并且在其上形成SiO2膜。
圖43是顯示歐拉角θ和以下結(jié)構(gòu)中的頻率溫度系數(shù)TCF之間關(guān)系的圖表，在該結(jié)構(gòu)中，在(90°，θ，0°)的LiNbO3襯底上形成Au電極，并且在其上形成SiO2膜。
圖44是顯示歐拉角θ和以下結(jié)構(gòu)中的功率通量角PFA之間關(guān)系的圖表，在該結(jié)構(gòu)中，在(90°，θ，0°)的LiNbO3襯底上形成Au電極，并且在其上形成SiO2膜。
圖45是顯示歐拉角θ和以下結(jié)構(gòu)中的聲速V之間關(guān)系的圖表，在該結(jié)構(gòu)中，在(90°，θ，90°)的LiNbO3襯底上形成Au電極，并且在其上形成SiO2膜。
圖46是顯示歐拉角θ和以下結(jié)構(gòu)中的機(jī)電系數(shù)k2之間關(guān)系的圖表，在該結(jié)構(gòu)中，在(90°，θ，90°)的LiNbO3襯底上形成Au電極，并且在其上形成SiO2膜。
圖47是顯示歐拉角θ和以下結(jié)構(gòu)中的傳播損耗α之間關(guān)系的圖表，在該結(jié)構(gòu)中，在(90°，θ，90°)的LiNbO3襯底上形成Au電極，并且在其上形成SiO2膜。
圖48是顯示歐拉角θ和以下結(jié)構(gòu)中的頻率溫度系數(shù)TCF之間關(guān)系的圖表，在該結(jié)構(gòu)中，在(90°，θ，90°)的LiNbO3襯底上形成Au電極，并且在其上形成SiO2膜。
圖49是顯示歐拉角θ和以下結(jié)構(gòu)中的功率通量角PFA之間關(guān)系的圖表，在該結(jié)構(gòu)中，在(90°，θ，90°)的LiNbO3襯底上形成Au電極，并且在其上形成SiO2膜。
圖50是顯示歐拉角ψ和以下結(jié)構(gòu)中的聲速V之間關(guān)系的圖表，在該結(jié)構(gòu)中，在(0°，0°，ψ)的LiNbO3襯底上形成Au電極，并且在其上形成SiO2膜。
圖51是顯示歐拉角ψ和以下結(jié)構(gòu)中的機(jī)電系數(shù)k2之間關(guān)系的圖表，在該結(jié)構(gòu)中，在(0°，0°，ψ)的LiNbO3襯底上形成Au電極，并且在其上形成SiO2膜。
圖52是顯示歐拉角ψ和以下結(jié)構(gòu)中的傳播損耗α之間關(guān)系的圖表，在該結(jié)構(gòu)中，在(0°，0°，ψ)的LiNbO3襯底上形成Au電極，并且在其上形成SiO2膜。
圖53是顯示歐拉角ψ和以下結(jié)構(gòu)中的頻率溫度系數(shù)TCF之間關(guān)系的圖表，在該結(jié)構(gòu)中，在(0°，0°，ψ)的LiNbO3襯底上形成Au電極，并且在其上形成SiO2膜。
圖54是顯示歐拉角ψ和以下結(jié)構(gòu)中的功率通量角PFA之間關(guān)系的圖表，在該結(jié)構(gòu)中，在(0°，0°，ψ)的LiNbO3襯底上形成Au電極，并且在其上形成SiO2膜。
圖55是顯示歐拉角ψ和以下結(jié)構(gòu)中的聲速V之間關(guān)系的圖表，在該結(jié)構(gòu)中，在(0°，90°，ψ)的LiNbO3襯底上形成Au電極，并且在其上形成SiO2膜。
圖56是顯示歐拉角ψ和以下結(jié)構(gòu)中的機(jī)電系數(shù)k2之間關(guān)系的圖表，在該結(jié)構(gòu)中，在(0°，90°，ψ)的LiNbO3襯底上形成Au電極，并且在其上形成SiO2膜。
圖57是顯示歐拉角ψ和以下結(jié)構(gòu)中的傳播損耗α之間關(guān)系的圖表，在該結(jié)構(gòu)中，在(0°，90°，ψ)的LiNbO3襯底上形成Au電極，并且在其上形成SiO2膜。
圖58是顯示歐拉角ψ和以下結(jié)構(gòu)中的頻率溫度系數(shù)TCF之間關(guān)系的圖表，在該結(jié)構(gòu)中，在(0°，90°，ψ)的LiNbO3襯底上形成Au電極，并且在其上形成SiO2膜。
圖59是顯示歐拉角ψ和以下結(jié)構(gòu)中的功率通量角PFA之間關(guān)系的圖表，在該結(jié)構(gòu)中，在(0°，90°，ψ)的LiNbO3襯底上形成Au電極，并且在其上形成SiO2膜。
圖60是顯示歐拉角ψ和以下結(jié)構(gòu)中的聲速V之間關(guān)系的圖表，在該結(jié)構(gòu)中，在(90°，0°，ψ)的LiNbO3襯底上形成Au電極，并且在其上形成SiO2膜。
圖61是顯示歐拉角ψ和以下結(jié)構(gòu)中的機(jī)電系數(shù)k2之間關(guān)系的圖表，在該結(jié)構(gòu)中，在(90°，0°，ψ)的LiNbO3襯底上形成Au電極，并且在其上形成SiO2膜。
圖62是顯示歐拉角ψ和以下結(jié)構(gòu)中的傳播損耗α之間關(guān)系的圖表，在該結(jié)構(gòu)中，在(90°，0°，ψ)的LiNbO3襯底上形成Au電極，并且在其上形成SiO2膜。
圖63是顯示歐拉角ψ和以下結(jié)構(gòu)中的頻率溫度系數(shù)TCF之間關(guān)系的圖表，在該結(jié)構(gòu)中，在(90°，0°，ψ)的LiNbO3襯底上形成Au電極，并且在其上形成SiO2膜。
圖64是顯示歐拉角ψ和以下結(jié)構(gòu)中的功率通量角PFA之間關(guān)系的圖表，在該結(jié)構(gòu)中，在(90°，0°，ψ)的LiNbO3襯底上形成Au電極，并且在其上形成SiO2膜。
圖65是顯示歐拉角ψ和以下結(jié)構(gòu)中的聲速V之間關(guān)系的圖表，在該結(jié)構(gòu)中，在(90°，90°，ψ)的LiNbO3襯底上形成Au電極，并且在其上形成SiO2膜。
圖66是顯示歐拉角ψ和以下結(jié)構(gòu)中的機(jī)電系數(shù)k2之間關(guān)系的圖表，在該結(jié)構(gòu)中，在(90°，90°，ψ)的LiNbO3襯底上形成Au電極，并且在其上形成SiO2膜。
圖67是顯示歐拉角ψ和以下結(jié)構(gòu)中的傳播損耗α之間關(guān)系的圖表，在該結(jié)構(gòu)中，在(90°，90°，ψ)的LiNbO3襯底上形成Au電極，并且在其上形成SiO2膜。
圖68是顯示歐拉角ψ和以下結(jié)構(gòu)中的頻率溫度系數(shù)TCF之間關(guān)系的圖表，在該結(jié)構(gòu)中，在(90°，90°，ψ)的LiNbO3襯底上形成Au電極，并且在其上形成SiO2膜。
圖69是顯示歐拉角ψ和以下結(jié)構(gòu)中的功率通量角PFA之間關(guān)系的圖表，在該結(jié)構(gòu)中，在(90°，90°，ψ)的LiNbO3襯底上形成Au電極，并且在其上形成SiO2膜。
圖70是顯示實(shí)施例3中形成的邊界聲波裝置中電極厚度和斯通利波的聲速之間關(guān)系的圖表，其中電極是由Ag構(gòu)成的。
圖71是顯示實(shí)施例3中形成的邊界聲波裝置中電極厚度和斯通利波的傳播損耗α之間關(guān)系的圖表，其中電極是由Ag構(gòu)成的。
圖72是顯示實(shí)施例3中形成的邊界聲波裝置中電極厚度和斯通利波的機(jī)電系數(shù)k2之間關(guān)系的圖表，其中電極是由Ag構(gòu)成的。
圖73是顯示實(shí)施例3中形成的邊界聲波裝置中電極厚度和斯通利波的頻率溫度系數(shù)TCF之間關(guān)系的圖表，其中電極是由Ag構(gòu)成的。
圖74是顯示實(shí)施例3中形成的邊界聲波裝置中電極厚度和斯通利波的聲速之間關(guān)系的圖表，其中電極是由Al構(gòu)成的。
圖75是顯示實(shí)施例3中形成的邊界聲波裝置中電極厚度和斯通利波的傳播損耗α之間關(guān)系的圖表，其中電極是由Al構(gòu)成的。
圖76是顯示實(shí)施例3中形成的邊界聲波裝置中電極厚度和斯通利波的機(jī)電系數(shù)k2之間關(guān)系的圖表，其中電極是由Al構(gòu)成的。
圖77是顯示實(shí)施例3中形成的邊界聲波裝置中電極厚度和斯通利波的頻率溫度系數(shù)TCF之間關(guān)系的圖表，其中電極是由Al構(gòu)成的。
圖78是顯示實(shí)施例3中形成的邊界聲波裝置中電極厚度和斯通利波的聲速之間關(guān)系的圖表，其中電極是由Au構(gòu)成的。
圖79是顯示實(shí)施例3中形成的邊界聲波裝置中電極厚度和斯通利波的傳播損耗α之間關(guān)系的圖表，其中電極是由Au構(gòu)成的。
圖80是顯示實(shí)施例3中形成的邊界聲波裝置中電極厚度和斯通利波的機(jī)電系數(shù)k2之間關(guān)系的圖表，其中電極是由Au構(gòu)成的。
圖81是顯示實(shí)施例3中形成的邊界聲波裝置中電極厚度和斯通利波的頻率溫度系數(shù)TCF之間關(guān)系的圖表，其中電極是由Au構(gòu)成的。
圖82是顯示實(shí)施例3中形成的邊界聲波裝置中電極厚度和斯通利波的聲速之間關(guān)系的圖表，其中電極是由Cr構(gòu)成的。
圖83是顯示實(shí)施例3中形成的邊界聲波裝置中電極厚度和斯通利波的傳播損耗α之間關(guān)系的圖表，其中電極是由Cr構(gòu)成的。
圖84是顯示實(shí)施例3中形成的邊界聲波裝置中電極厚度和斯通利波的機(jī)電系數(shù)k2之間關(guān)系的圖表，其中電極是由Cr構(gòu)成的。
圖85是顯示實(shí)施例3中形成的邊界聲波裝置中電極厚度和斯通利波的頻率溫度系數(shù)TCF之間關(guān)系的圖表，其中電極是由Cr構(gòu)成的。
圖86是顯示實(shí)施例3中形成的邊界聲波裝置中電極厚度和斯通利波的聲速之間關(guān)系的圖表，其中電極是由Cu構(gòu)成的。
圖87是顯示實(shí)施例3中形成的邊界聲波裝置中電極厚度和斯通利波的傳播損耗α之間關(guān)系的圖表，其中電極是由Cu構(gòu)成的。
圖88是顯示實(shí)施例3中形成的邊界聲波裝置中電極厚度和斯通利波的機(jī)電系數(shù)k2之間關(guān)系的圖表，其中電極是由Cu構(gòu)成的。
圖89是顯示實(shí)施例3中形成的邊界聲波裝置中電極厚度和斯通利波的頻率溫度系數(shù)TCF之間關(guān)系的圖表，其中電極是由Cu構(gòu)成的。
圖90是顯示實(shí)施例3中形成的邊界聲波裝置中電極厚度和斯通利波的聲速之間關(guān)系的圖表，其中電極是由Fe構(gòu)成的。
圖91是顯示實(shí)施例3中形成的邊界聲波裝置中電極厚度和斯通利波的傳播損耗α之間關(guān)系的圖表，其中電極是由Fe構(gòu)成的。
圖92是顯示實(shí)施例3中形成的邊界聲波裝置中電極厚度和斯通利波的機(jī)電系數(shù)k2之間關(guān)系的圖表，其中電極是由Fe構(gòu)成的。
圖93是顯示實(shí)施例3中形成的邊界聲波裝置中電極厚度和斯通利波的頻率溫度系數(shù)TCF之間關(guān)系的圖表，其中電極是由Fe構(gòu)成的。
圖94是顯示實(shí)施例3中形成的邊界聲波裝置中電極厚度和斯通利波的聲速之間關(guān)系的圖表，其中電極是由Mo構(gòu)成的。
圖95是顯示實(shí)施例3中形成的邊界聲波裝置中電極厚度和斯通利波的傳播損耗α之間關(guān)系的圖表，其中電極是由Mo構(gòu)成的。
圖96是顯示實(shí)施例3中形成的邊界聲波裝置中電極厚度和斯通利波的機(jī)電系數(shù)k2之間關(guān)系的圖表，其中電極是由Mo構(gòu)成的。
圖97是顯示實(shí)施例3中形成的邊界聲波裝置中電極厚度和斯通利波的頻率溫度系數(shù)TCF之間關(guān)系的圖表，其中電極是由Mo構(gòu)成的。
圖98是顯示實(shí)施例3中形成的邊界聲波裝置中電極厚度和斯通利波的聲速之間關(guān)系的圖表，其中電極是由Ni構(gòu)成的。
圖99是顯示實(shí)施例3中形成的邊界聲波裝置中電極厚度和斯通利波的傳播損耗α之間關(guān)系的圖表，其中電極是由Ni構(gòu)成的。
圖100是顯示實(shí)施例3中形成的邊界聲波裝置中電極厚度和斯通利波的頻率溫度系數(shù)TCF之間關(guān)系的圖表，其中電極是由Ni構(gòu)成的。
圖101是顯示實(shí)施例3中形成的邊界聲波裝置中電極厚度和斯通利波的聲速之間關(guān)系的圖表，其中電極是由Ta構(gòu)成的。
圖102是顯示實(shí)施例3中形成的邊界聲波裝置中電極厚度和斯通利波的傳播損耗α之間關(guān)系的圖表，其中電極是由Ta構(gòu)成的。
圖103是顯示實(shí)施例3中形成的邊界聲波裝置中電極厚度和斯通利波的機(jī)電系數(shù)k2之間關(guān)系的圖表，其中電極是由Ta構(gòu)成的。
圖104是顯示實(shí)施例3中形成的邊界聲波裝置中電極厚度和斯通利波的頻率溫度系數(shù)TCF之間關(guān)系的圖表，其中電極是由Ta構(gòu)成的。
圖105是顯示實(shí)施例3中形成的邊界聲波裝置中電極厚度和斯通利波的聲速之間關(guān)系的圖表，其中電極是由W構(gòu)成的。
圖106是顯示實(shí)施例3中形成的邊界聲波裝置中電極厚度和斯通利波的傳播損耗α之間關(guān)系的圖表，其中電極是由W構(gòu)成的。
圖107是顯示實(shí)施例3中形成的邊界聲波裝置中電極厚度和斯通利波的機(jī)電系數(shù)k2之間關(guān)系的圖表，其中電極是由W構(gòu)成的。
圖108是顯示實(shí)施例3中形成的邊界聲波裝置中電極厚度和斯通利波的頻率溫度系數(shù)TCF之間關(guān)系的圖表，其中電極是由W構(gòu)成的。
圖109是顯示實(shí)施例3中形成的邊界聲波裝置中電極厚度和斯通利波的聲速之間關(guān)系的圖表，其中電極是由Ti構(gòu)成的。
圖110是顯示實(shí)施例3中形成的邊界聲波裝置中電極厚度和斯通利波的傳播損耗α之間關(guān)系的圖表，其中電極是由Ti構(gòu)成的。
圖111是顯示實(shí)施例3中形成的邊界聲波裝置中電極厚度和斯通利波的機(jī)電系數(shù)k2之間關(guān)系的圖表，其中電極是由Ti構(gòu)成的。
圖112是顯示實(shí)施例3中形成的邊界聲波裝置中電極厚度和斯通利波的頻率溫度系數(shù)TCF之間關(guān)系的圖表，其中電極是由Ti構(gòu)成的。
圖113是顯示實(shí)施例3中形成的邊界聲波裝置中電極厚度和斯通利波的聲速之間關(guān)系的圖表，其中電極是由Pt構(gòu)成的。
圖114是顯示實(shí)施例3中形成的邊界聲波裝置中電極厚度和斯通利波的傳播損耗α之間關(guān)系的圖表，其中電極是由Pt構(gòu)成的。
圖115是顯示實(shí)施例3中形成的邊界聲波裝置中電極厚度和斯通利波的機(jī)電系數(shù)k2之間關(guān)系的圖表，其中電極是由Pt構(gòu)成的。
圖116是顯示實(shí)施例3中形成的邊界聲波裝置中電極厚度和斯通利波的頻率溫度系數(shù)TCF之間關(guān)系的圖表，其中電極是由Pt構(gòu)成的。
圖117是顯示電極密度與其在斯通利波傳播損耗α為0時(shí)的厚度之間關(guān)系的圖表，所述關(guān)系是在通過不同地改變實(shí)施例3中的電極密度而形成邊界聲波裝置時(shí)獲得的。
圖118是顯示實(shí)施例4中形成的邊界聲波裝置中聲速與歐拉角φ之間關(guān)系的圖表，其中在歐拉角(φ，30°，0°)的LiNbO3襯底上形成Au電極和SiO2膜。
圖119是顯示實(shí)施例4中形成的邊界聲波裝置中頻率溫度系數(shù)TCF與歐拉角φ之間關(guān)系的圖表，其中在歐拉角(φ，30°，0°)的LiNbO3襯底上形成Au電極和SiO2膜。
圖120是顯示實(shí)施例4中形成的邊界聲波裝置中機(jī)電系數(shù)k2與歐拉角φ之間關(guān)系的圖表，其中在歐拉角(φ，30°，0°)的LiNbO3襯底上形成Au電極和SiO2膜。
圖121是顯示實(shí)施例4中形成的邊界聲波裝置中功率通量角PFA與歐拉角φ之間關(guān)系的圖表，其中在歐拉角(φ，30°，0°)的LiNbO3襯底上形成Au電極和SiO2膜。
圖122是顯示實(shí)施例4中形成的邊界聲波裝置中傳播損耗α與歐拉角φ之間關(guān)系的圖表，其中在歐拉角(φ，30°，0°)的LiNbO3襯底上形成Au電極和SiO2膜。
圖123是顯示實(shí)施例4中形成的邊界聲波裝置中聲速與歐拉角ψ之間關(guān)系的圖表，其中在歐拉角(0°，30°，ψ)的LiNbO3襯底上形成Au電極和SiO2膜。
圖124是顯示實(shí)施例4中形成的邊界聲波裝置中頻率溫度系數(shù)TCF與歐拉角ψ之間關(guān)系的圖表，其中在歐拉角(0°，30°，ψ)的LiNbO3襯底上形成Au電極和SiO2膜。
圖125是顯示實(shí)施例4中形成的邊界聲波裝置中機(jī)電系數(shù)k2與歐拉角ψ之間關(guān)系的圖表，其中在歐拉角(0°，30°，ψ)的LiNbO3襯底上形成Au電極和SiO2膜。
圖126是顯示實(shí)施例4中形成的邊界聲波裝置中功率通量角PFA與歐拉角ψ之間關(guān)系的圖表，其中在歐拉角(0°，30°，ψ)的LiNbO3襯底上形成Au電極和SiO2膜。
圖127是顯示實(shí)施例4中形成的邊界聲波裝置中傳播損耗α與歐拉角ψ之間關(guān)系的圖表，其中在歐拉角(0°，30°，ψ)的LiNbO3襯底上形成Au電極和SiO2膜。
參考數(shù)字1……邊界聲波裝置2……壓電物質(zhì)3……介電物質(zhì)4……作為電極的IDT5，6…作為電極的反射器實(shí)施本發(fā)明的最佳方式以下，參考附圖，將對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行描述以便于理解本發(fā)明。
為了使邊界聲波在兩個(gè)固體層之間傳播，要求將邊界聲波的能量集中在固體層之間。
通常，當(dāng)存在高聲速區(qū)和低聲速區(qū)時(shí)，波集中在低聲速區(qū)并且在其中傳播。因此，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)通過使用高密度和低聲速的金屬材料，例如Au或Cu，作為在兩個(gè)固體層之間提供的電極材料而增加電極厚度，從而降低在兩個(gè)固體層之間傳播的邊界聲波的聲速時(shí)，可以滿足將能量集中在兩個(gè)固體層之間的條件，結(jié)果，完成了本發(fā)明。
迄今，已知作為在固體物質(zhì)中傳播的體波，存在三類波，即縱波、快橫波和慢橫波，它們分別稱作P波、SH波和SV波。SH波或SV波是否成為慢橫波是由基體材料的各向異性決定的。在上述三類體波中，聲速最慢的體波是慢橫波。當(dāng)固體物質(zhì)是各向同性物質(zhì)如SiO2時(shí)，由于只有一類橫波穿過其傳播，該橫波為慢橫波。
另一方面，在穿過各向異性基體材料如壓電襯底傳播的邊界聲波中，大多數(shù)情況下，P波、SH波和SV波的三種位移分量在相互偶合的同時(shí)傳播，并且通過主要分量，確定邊界聲波的類型。例如，上述斯通利波是主要由P波和SV波組成的邊界聲波，而SH型邊界聲波是主要由SH分量組成的邊界聲波。另外，根據(jù)條件，SH波分量和P波或SV波分量有時(shí)可以在不相互偶合的情況下傳播。
在邊界聲波中，由于上述三種位移分量在相互偶合的同時(shí)傳播，例如，在聲速快于SH波聲速的邊界聲波中，SH分量和SV分量泄漏，而在聲速快于SV波聲速的邊界聲波中，SV分量泄漏。這種漏波分量造成邊界聲波的傳播損耗。
因此，當(dāng)將斯通利波的聲速降低到小于上述兩固體層的兩種慢橫波的聲速時(shí)，可以將斯通利波的能量集中在安置在兩個(gè)固體層之間的電極周圍，并且可以傳播具有大機(jī)電系數(shù)k2的斯通利波，因此可以獲得其中傳播損耗為0的條件。由于密度大的電極材料具有低的聲速，當(dāng)降低斯通利波的聲速時(shí)，優(yōu)選使用密度大的電極材料。本發(fā)明是基于如上所述的理解進(jìn)行的。
另外，當(dāng)固體層中的至少一個(gè)是由壓電物質(zhì)形成，并且使用含有壓電物質(zhì)的介電物質(zhì)作為另一層時(shí)，通過安置在固體層之間的電極，可以激發(fā)斯通利波。所述電極可以包括梳狀電極或叉指式電極(叉指式變換器，IDT)，如Mikio SHIBAYAMA在The Institute of Electronics，Information andCommunication Engineers出版的″Surface Acoustic Technology″57至58頁中所公開的。
圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的邊界聲波裝置的示意性正面橫截面視圖，圖2是該邊界聲波裝置電極結(jié)構(gòu)的平面圖。在邊界聲波裝置1中，將介電物質(zhì)3層壓在片狀壓電物質(zhì)2上。在壓電物質(zhì)2和介電物質(zhì)3之間的邊界處，安置IDT 4和反射器5和6作為電極。將反射器5和6安置在IDT 4在表面聲波的傳播方向上的兩側(cè)，從而在該實(shí)施方案中，形成邊界聲波諧振器。
該實(shí)施方案的邊界聲波裝置的特征在于，形成的IDT 4和反射器5和6具有大的厚度，因此將斯通利波的聲速降低至小于傳播通過介電物質(zhì)3的慢橫波的聲速和傳播通過壓電物質(zhì)2的慢橫波的聲速。
在該實(shí)施方案中，增加電極的厚度，以降低斯通利波的聲速，使其小于傳播通過壓電物質(zhì)2和介電物質(zhì)3的每種慢橫波的聲速，從而使斯通利波的能量集中在壓電物質(zhì)2和介電物質(zhì)3之間的邊界上。因此，可以在低傳播損耗下傳播機(jī)電系數(shù)k2大的斯通利波。
除了增加電極的厚度以使斯通利波傳播外，在本發(fā)明中，當(dāng)通過控制如稍后所述的形成電極的條帶的占空率，將斯通利波的聲速降低至低于傳播通過壓電物質(zhì)2和介電物質(zhì)3的每種慢橫波的聲速時(shí)，可以將斯通利波集中在上述兩種物質(zhì)之間的邊界上，然后可以傳播。
順便提及，條帶的占空率是由L/P表示的值，其中L是條帶的寬度，并且P是從相鄰條帶之間間隔的中心到與上述間隔相鄰的下一間隔的中心的距離。
圖1所示的結(jié)構(gòu)是一個(gè)簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)，其中將IDT 4和反射器5和6安置作為在壓電物質(zhì)2和介電物質(zhì)3之間的電極。通過上述結(jié)構(gòu)，可以用大量材料形成使用斯通利波的邊界聲波裝置。例如，在非專利文件2中公開的結(jié)構(gòu)中，該結(jié)構(gòu)由SiO2/IDT電極/128°旋轉(zhuǎn)的Y板X-傳播LiNbO3組成，證實(shí)沒有斯通利波。但是，盡管電極厚度小時(shí)可能不形成斯通利波，但是當(dāng)電極厚度增加時(shí)是可以存在斯通利波的。以下，本發(fā)明將參考具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。
制備128°旋轉(zhuǎn)的Y板X-傳播LiNbO3襯底，即具有歐拉角(0°，38°，0°)，作為壓電物質(zhì)2。在此LiNbO3襯底上，通過蒸發(fā)方法形成NiCr膜作為粘合層。接著，采用蒸發(fā)方法在此粘合層上形成Au膜，隨后使用升高(lift-off)法形成圖案，從而形成IDT 4和反射器5和6。另外，采用RF磁控管濺射法，在200℃的膜形成溫度形成SiO2膜，以覆蓋IDT 4和反射器5和6。
將IDT 4電極指對(duì)的數(shù)量和每個(gè)反射器的電極指的數(shù)量分別設(shè)置為50.5和51。
另外，將IDT 4電極指的交叉寬度設(shè)置為30λ。另一方面，將反射器5和6的孔隙長度A(見圖2)設(shè)置為30.5λ。在該實(shí)施例中，λ是IDT 4和反射器5和6的電極指的布置周期。另外，將IDT 4和反射器5和6的占空率分別設(shè)置為0.5。
如上所述，盡管如以下表2所示不同地形成NiCr膜、Au膜和SiO2膜，但是所形成的都是一個(gè)口的邊界聲波裝置1。
測(cè)量表2中所示的如上所述形成的邊界聲波裝置A1至A7每個(gè)的阻抗-頻率特性。結(jié)果示于圖3至9中。圖3至9中垂直軸的阻抗是以下式1表示的值[式1]20×log10|Z|[dB]另外，在圖3至9中，水平軸表示用斯通利波響應(yīng)的諧振頻率標(biāo)準(zhǔn)化的頻率。
如從圖3至9清楚的是，在上述表2所示的A1至A7的邊界聲波裝置中，反諧振點(diǎn)處的阻抗Za和諧振點(diǎn)處的阻抗之間的比率Za/Zr在50至60dB范圍內(nèi)，并且應(yīng)當(dāng)理解可以獲得優(yōu)越的諧振特性。
另一方面，當(dāng)采用類似于上述邊界聲波裝置的方式，但是只使用Al作為電極材料形成邊界聲波裝置時(shí)，只證實(shí)高次副振蕩模(high orderspurious mode)的響應(yīng)，不能證實(shí)斯通利波的響應(yīng)。這個(gè)結(jié)果與上述非專利文件2的實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致。在該實(shí)施例中，為了證實(shí)斯通利波的響應(yīng)，將阻尼材料粘著于芯片表面，并且測(cè)量衰減的存在用于證實(shí)。
從實(shí)驗(yàn)結(jié)果清楚的是，當(dāng)使用主要由比Al重的Au組成的電極，并且將電極厚度設(shè)置為0.03λ或更大時(shí)，可以證實(shí)SiO2/LiNbO3襯底中斯通利波的響應(yīng)，這是過去無法實(shí)現(xiàn)的，并且應(yīng)當(dāng)理解可以獲得更優(yōu)的諧振特性。
另外，還是在使用旋轉(zhuǎn)的Y板X-傳播LiTaO3襯底或石英襯底作為壓電物質(zhì)2的情形中，當(dāng)將Au膜的厚度設(shè)置為0.03λ或更大時(shí)，證實(shí)了可以傳播斯通利波。此外，也還是在另一壓電襯底的情形中，當(dāng)將Au膜的厚度設(shè)置為0.03λ或更大時(shí)，如上述情形那樣證實(shí)了可以傳播斯通利波。
在圖3至9中，斯通利波響應(yīng)的諧振頻率為1.0，該值是標(biāo)準(zhǔn)化的值。在低于斯通利波頻率的低頻率側(cè)的響應(yīng)是由SH邊界聲波造成的假響應(yīng)，而在高于斯通利波頻率的高頻率側(cè)的響應(yīng)是來自高次副振蕩模的響應(yīng)。
可以用例如日本專利申請(qǐng)No.2003-114592中所述的方法抑制高次副振蕩模的響應(yīng)。
在實(shí)施例1中，由低于斯通利波響應(yīng)頻率的低頻率側(cè)的SH型邊界聲波產(chǎn)生假響應(yīng)。在實(shí)施例2中，試圖抑制這種假響應(yīng)。
即，為了抑制來自SH邊界聲波的假響應(yīng)，獲得LiNbO3襯底的歐拉角與斯通利波和SH型邊界聲波的聲速V、機(jī)電系數(shù)k2、傳播損耗α、頻率溫度系數(shù)TCF以及功率通量角(PFA)之間的關(guān)系。該計(jì)算是基于″A methodfor estimating optimal cuts and propagation directions for excitation andpropagation directions for excitation of piezoelectric surface waves″(J.J.Campbell and W.R.Jones，IEEE Trans.Sonics and Ultrason.，Vol.SU-15(1968)209至217頁)中公開的方法進(jìn)行的。在自由邊界的情形中，聲速和傳播損耗是基于這樣的假設(shè)進(jìn)行的其中位移、電勢(shì)、電通量密度的法線分量以及在SiO2和Au之間和Au和LiNbO3之間各自邊界處的向上和向下方向上的應(yīng)力都是連續(xù)的，SiO2的厚度和LiNbO3的厚度是無限的，并且Au的相對(duì)介電常數(shù)為1。另外，在短路邊界的情形中，在SiO2和Au之間和Au和LiNbO3之間的各自邊界處的電勢(shì)都視為0。另外，通過以下等式[1]獲得機(jī)電系數(shù)k2。在該等式中，Vf表示自由邊界的聲速。
k2＝2×|Vf-V|/Vf …[1]頻率溫度系數(shù)TCF是使用以下等式[2]從20℃、25℃和30℃的相速V獲得的。
TCF＝V-1(25℃)×[(V(30℃)-V(20℃)/10℃)]-dS…[2]上述等式中，dS表示LiNbO3襯底在邊界聲波傳播方向上的線性熱膨脹系數(shù)。
另外，在任選歐拉角(φ，θ，ψ)處的功率通量角PFA是使用以下等式[3]從ψ-0.5°、ψ和ψ+0.5°角度的相速V獲得的。
PFA＝tan-1[V-1(ψ)×(V(ψ+0.5°)-V(ψ-0.5°)]……[3]該實(shí)施例中使用的結(jié)構(gòu)是其中在LiNbO3襯底上形成Au電極并且在其上形成SiO2膜的結(jié)構(gòu)。將Au電極的厚度設(shè)置在0.07λ，歐拉角為(0°，0°，ψ)、(0°，90°，ψ)、(90°，0°，ψ)、(90°，90°，ψ)、(0°，θ，0°)、(0°，θ，90°)、(90°，θ，0°)、(90°，θ，90°)、(φ，0°，0°)、(φ，0°，90°)、(φ，90°，0°)和(φ，90°，90°)，并且φ、θ、ψ每個(gè)均在0°至180°之內(nèi)。
結(jié)果示于圖10至69中。
在圖10至69中，用小寫字母m作為下標(biāo)的值表示在短路邊界處的計(jì)算值，在所述的短路邊界處將金屬膜安置SiO2膜和LiNbO3襯底之間，而用小寫字母f作為下標(biāo)的值表示基于金屬膜的相對(duì)介電常數(shù)為1的假設(shè)，在自由邊界處的計(jì)算值。用U2作為前綴的值是SH邊界聲波的計(jì)算值，而用U3的值是斯通利波的計(jì)算值。
當(dāng)使用斯通利波時(shí)，SH邊界聲波造成假響應(yīng)，并且在通帶中產(chǎn)生脈動(dòng)，或者帶外衰減量下降。當(dāng)SH邊界聲波的機(jī)電系數(shù)k2為2％或更小時(shí)，由SH邊界聲波的假波引起的性能下降被減小，并且可以將使用斯通利波的邊界聲波裝置用于相對(duì)寬的應(yīng)用領(lǐng)域中。另外，當(dāng)SH邊界聲波的機(jī)電系數(shù)k2為1％或更低時(shí)，可以提供可用于更廣泛應(yīng)用的使用斯通利波的邊界聲波裝置。更優(yōu)選地，當(dāng)SH邊界聲波的機(jī)電系數(shù)k2為0.1％或更低時(shí)，由于可以幾乎觀察不到SH邊界聲波假波的響應(yīng)，根據(jù)本發(fā)明的使用斯通利波的邊界聲波裝置可用于需要具有大衰減量的濾波器，以及用于其中不允許有甚至一點(diǎn)輕微諧振假響應(yīng)的高精度諧振器。
在圖10至69中，SH邊界聲波的機(jī)電系數(shù)k2為2％或更低的歐拉角在(0°，0°，0°)至(0°，0°，180°)，(0°，90°，49°)至(0°，90°，131°)，(90°，0°，0°)至(90°，0°，180°)，(90°，90°，48°)至(0°，90°，131°)，(0°，-32°，0°)至(0°，47°，0°)，(0°，0°，90°)至(0°，180°，90°)，(90°，-39°，0°)至(90°，39°，0°)，(90°，0°，90°)至(90°，180°，90°)，(0°，0°，0°)至(180°，0°，0°)，(0°，0°，90°)至(180°，0°，90°)和(0°，90°，90°)至(180°，90°，90°)范圍內(nèi)。SH邊界聲波的機(jī)電系數(shù)k2為1％或更低的歐拉角在(0°，0°，12.5°)至(0°，0°，47.5°)，(0°，0°，62.5°)至(0°，0°，107.5°)，(0°，0°，132.5°)至(0°，0°，167.5°)，(0°，90°，56°)至(0°，90°，125°)，(90°，0°，-18°)至(90°，0°，18°)，(90°，0°，42°)至(90°，0°，78°)，(90°，0°，102°)至(90°，0°，138°)，(90°，0°，162°)至(90°，0°，180°)，(90°，90°，57°)至(90°，90°，127°)，(0°，13°，0°)至(0°，42°，0°)，(0°，0°，90°)至(0°，180°，90°)，(90°，-32°，0°)至(90°，32°，0°)，(90°，70°，90°)至(90°，110°，90°)，(12°，0°，0°)至(48°，0°，0°)，(72°，0°，0°)至(107°，0°，0°)，(132°，0°，0°)至(167°，0°，0°)，(-18°，0°，90°)至(18°，0°，90°)，(42°，0°，90°)至(78°，0°，90°)，(102°，0°，90°)至(138°，0°，90°)和(0°，90°，90°)至(180°，90°，90°)范圍內(nèi)。SH邊界聲波的機(jī)電系數(shù)k2為0.1％或更低的歐拉角在(0°，0°，26°)至(0°，0°，36°)，(0°，0°，86°)至(0°，0°，96°)，(0°，0°，146°)至(0°，0°，156°)，(0°，90°，80°)至(0°，90°，111°)，(90°，90°，110°)至(90°，00°，119°)，(0°，26°，0°)至(0°，34°，0°)，(0°，0°，90°)至(0°，180°，90°)，(90°，-14°，0°)至(90°，14°，0°)，(26°，0°，0°)至(34°，0°，0°)，(86°，0°，0°)至(94°，0°，0°)，(146°，0°，0°)至(154°，0°，0°)，(-6°，0°，90°)至(6°，0°，90°)，(54°，0°，90°)至(66°，0°，90°)，(114°，0°，90°)至(126°，0°，90°)，(-7°，90°，90°)至(7°，90°，90°)，(53°，90°，90°)至(67°，90°，90°)和(113°，90°，90°)至(127°，90°，90°)范圍內(nèi)。
當(dāng)使用處于上述歐拉角范圍內(nèi)的LiNbO3襯底時(shí)，可以提供使用斯通利波的邊界聲波裝置，該邊界聲波裝置具有小的假響應(yīng)，或者不產(chǎn)生假響應(yīng)。
在圖10至69所示計(jì)算結(jié)果的所有條件中，斯通利波的傳播損耗U3-αm和U3-αf為0，因此可以獲得優(yōu)良的傳播性能。
另外，斯通利波的聲速U3-Vm集中在約3,000至3,400m/sec，因此應(yīng)理解，由交角引起的變化小。
因此，即使當(dāng)交角變化時(shí)，應(yīng)理解通過稍后描述的式(4)可以獲得傳播損耗為0時(shí)的電極厚度H。
另外，斯通利波的頻率溫度系數(shù)U3-TCFm集中在-30至-40ppm/℃，因此應(yīng)當(dāng)理解，由交角引起的變化不明顯。因此，即使當(dāng)交角改變時(shí)，也可以由式(4)確定使頻率溫度系數(shù)TCF降低的電極厚度H。
使用實(shí)施例2中所述的計(jì)算方法，制備120°旋轉(zhuǎn)的Y板X-傳播LiNbO3襯底，即具有歐拉角(0°，30°，0°)的襯底，作為壓電物質(zhì)2，并且考慮到薄膜形成的容易度和抵消LiNbO3的TCF的作用，選擇SiO2膜作為介電物質(zhì)3。通過使用具有各種密度的電極材料形成電極，形成邊界聲波裝置。隨后，獲得如此形成的每個(gè)邊界聲波裝置的電極厚度與斯通利波的聲速、傳播損耗α(dB/λ)、機(jī)電系數(shù)k2(％)和頻率溫度系數(shù)TCF的關(guān)系。結(jié)果示于圖70至116中。順便提及，功率通量角PFA在所有條件下均為0。
在120°旋轉(zhuǎn)的Y板X-傳播LiNbO3襯底中，縱波、慢橫波和慢橫波的聲速分別為6,547、4,752和4,031m/sec。另外，SiO2的縱波和慢橫波的聲速分別為5,960和3,757m/sec。根據(jù)圖70至116，在斯通利波的聲速小于3,757m/sec的電極厚度處(3,757m/sec是上述的最低聲速)，應(yīng)當(dāng)理解斯通利波的傳播損耗α為0。即，僅通過使用具有大密度的電極材料，不能將斯通利波的傳播損耗α降低至0，并且應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)增加電極厚度，使得斯通利波的速度降低至小于3,757m/sec時(shí)，可以將傳播損耗α降低至0。
因此，在本發(fā)明中，優(yōu)選設(shè)置電極厚度，以將斯通利波的聲速降低至低于那些上述的最低聲速，從而可以將斯通利波的傳播損耗α降低到0。
此外，在本發(fā)明中，通過使用由具有大密度的材料制成的電極，降低了電極中橫波的聲速，結(jié)果將斯通利波的能量集中在電極上。因此，施加于電極的電能和斯通利波的電能被充分彼此偶合，結(jié)果，可以獲得大的機(jī)電系數(shù)k2。另外，由于能量集中在電極，被形成電極的電極指所反射的斯通利波的反射系數(shù)也增大。當(dāng)增加由電極指產(chǎn)生的斯通利波的反射系數(shù)時(shí)，可以減少形成柵狀反射器的電極指的數(shù)量。結(jié)果，可以減小邊界聲波裝置的大小。此外，還可以增加反射器的反射帶。
當(dāng)形成IDT 4的電極指的反射不存在時(shí)，IDT 4傳導(dǎo)性的頻率特性由對(duì)稱正弦(sinc)函數(shù)表示。另一方面，當(dāng)電極指的反射存在時(shí)，傳導(dǎo)性的頻率特性變得不對(duì)稱，并且?guī)У牡皖l側(cè)或其高頻側(cè)的傳導(dǎo)性變大。隨著電極指反射的增加，上述頻率特性的不對(duì)稱性提高。
通過使用具有如上所述內(nèi)反射的IDT，例如，當(dāng)將輸入側(cè)IDT和輸出IDT安置在邊界聲波的傳播方向上時(shí)，并且當(dāng)將反射器安置在其中提供上述IDT的區(qū)域的兩側(cè)以形成縱向偶合濾波器時(shí)，形成濾波器通帶，該濾波器通帶反映傳導(dǎo)特性的不對(duì)稱性。在這種情況下，當(dāng)電極指的反射系數(shù)提高時(shí)，可以設(shè)計(jì)陡帶區(qū)。如上所述，當(dāng)可以提高形成IDT的指電極的反射系數(shù)時(shí)，可以容易地獲得更陡的濾波器特性。
圖117是顯示電極材料的密度ρ與斯通利波傳播損耗為0處的電極厚度H之間關(guān)系的圖表。另外，在以下表3中，示出了用作電極材料的各種金屬的密度。
如從圖117清楚的，當(dāng)確定厚度和電極材料以滿足下式(4)時(shí)，可以將斯通利波的傳播損耗減小到0。
H[λ]＞1/{1/(3×197×ρ-2.22+0.017)-0.4}……式(4)另外，當(dāng)制造這種類型的邊界聲波裝置時(shí)，采用光刻技術(shù)，包括升高或干法刻蝕，在諸如LiNbO3襯底的壓電襯底上形成諸如IDT的電極，并且采用薄膜形成方法，包括濺射、蒸發(fā)或CVD，在電極上形成由SiO2等形成的介電膜。因此，由于IDT的厚度而在介電膜的上表面上產(chǎn)生不規(guī)則性。另外，在某些情形中，介電膜可以傾斜生長，或者膜質(zhì)量可以變得不均勻。當(dāng)出現(xiàn)不規(guī)則性、傾斜方向上的膜生長或膜質(zhì)量不均勻時(shí)，邊界聲波裝置的性能下降。
為了避免上述的性能下降，優(yōu)選電極的厚度小。根據(jù)本發(fā)明的發(fā)明人進(jìn)行的研究，當(dāng)電極厚度H為0.1λ或更大時(shí)，難以形成具有優(yōu)良質(zhì)量的介電薄膜。特別是當(dāng)電極厚度變?yōu)?.25λ或更大時(shí)，電極的縱橫比變?yōu)?或更大，并且也難以通過使用便宜的干法蝕刻步驟或者升高步驟形成電極。此外，用于介電薄膜形成的方法和儀器受到限制，結(jié)果，難以通過通用的RF磁控管濺射形成介電薄膜。因此，優(yōu)選電極厚度為0.25λ或更小，更優(yōu)選為0.1λ或更小。
從圖117清楚的是，當(dāng)使用密度ρ為4,711kg/m3或更大的電極材料時(shí)，可以將斯通利波傳播損耗變?yōu)?的電極厚度H降低至0.25λ或更小，并且使用密度ρ為7,316kg/m3或更大的電極材料時(shí)，可以將斯通利波傳播損耗變?yōu)?的電極厚度H降低至0.10λ或更小。因此，在本發(fā)明中，優(yōu)選電極材料的密度ρ為4,711kg/m3或更大，更優(yōu)選為7,316kg/m3或更大。
另外，如從圖72、76、80、84、88、92、96、103、107、111和115清楚的是，同樣在滿足上述式(4)所示的條件的電極厚度H處，機(jī)電系數(shù)k2足夠大，例如為3％至9.4％。因此，同樣在上述式(4)成立的電極厚度H處，可以提供具有足夠帶寬的邊界聲波裝置。
另外，如從圖73、77、81、85、89、93、97、100、104、108、112和116清楚的是，應(yīng)理解，在上述式(4)成立的電極厚度H處，Ag、Au、Cu、Fe、Ta、W、Ti和Pt的TCF的絕對(duì)值變?yōu)?0ppm或更小。因此，優(yōu)選使用選自Ag、Au、Cu、Fe、Ta、W、Ti和Pt的至少一種作為電極材料，因?yàn)榭梢愿纳祁l率溫度系數(shù)特性。
接著，在具有歐拉角(φ，30°，0°)和歐拉角(0°，30°，ψ)的各個(gè)LiNbO3襯底上形成厚度為0.06λ的Au電極，并且在各個(gè)電極上形成SiO2膜。測(cè)量歐拉角θ和ψ與SH型邊界聲波和斯通利波的聲速V、機(jī)電系數(shù)k2、傳播損耗α、頻率溫度系數(shù)TCF和功率通量角(PFA)之間的關(guān)系。結(jié)果示于圖118至122和圖119至127中。在圖118至122中，U2顯示SH邊界聲波的結(jié)果，而U3顯示斯通利波的結(jié)果。在歐拉角(0°至90°，30°，0°)和(0°，30°，0°至90°)的整個(gè)范圍內(nèi)，傳播損耗α為0dB/λ。
如從圖118至122清楚的，在φ為0°至15°的范圍內(nèi)，SH邊界聲波的機(jī)電系數(shù)k2小，例如0.3％或更低，并且在φ為0°時(shí)SH邊界聲波的機(jī)電系數(shù)k2變得接近0％；因此應(yīng)理解，由SH邊界聲波造成的假響應(yīng)變得非常小。另外，在φ為0°至90°的范圍內(nèi)，TCF優(yōu)良，例如在-37至-33ppm/℃的范圍內(nèi)，并且斯通利波的機(jī)電系數(shù)k2足夠大，例如為3.5％至5％；因此應(yīng)理解，可以提供邊界聲波濾波器，其優(yōu)選用作窄帶至中帶的RF濾波器。另外，在φ為0°至90°的范圍內(nèi)，斯通利波的功率通量角PFA小，例如為±1.5°或更小。
如從圖123至127清楚的是，在ψ為0°至14°范圍內(nèi)，SH邊界聲波的機(jī)電系數(shù)k2小，例如為0.3％或更低，并且ψ為0°時(shí)SH邊界聲波的機(jī)電系數(shù)k2變?yōu)榻咏?％；因此應(yīng)理解，由SH邊界聲波造成的假響應(yīng)變得非常小。另外，在ψ為0°至90°的范圍內(nèi)，TCF優(yōu)良，例如在-36至-33ppm/℃范圍內(nèi)。另外，在ψ為0°至45°的范圍內(nèi)，斯通利波的機(jī)電系數(shù)k2足夠大，例如為3.5％至5％，因此應(yīng)理解，可以提供邊界聲波濾波器，其優(yōu)選用作窄帶至中帶的RF濾波器。另外，在ψ為0°至90°的范圍內(nèi)，斯通利波的功率通量角小，例如為±1.7°或更小。
本發(fā)明中，介電物質(zhì)和壓電物質(zhì)的厚度不必如同用于計(jì)算的模型的厚度是無限的，并且當(dāng)邊界聲波的能量被限制在提供于邊界處的電極附近時(shí)可以是足夠的，即，例如1λ或更大的厚度可以是足夠的。
另外，根據(jù)本發(fā)明，上述壓電物質(zhì)可以是形成在介電物質(zhì)上的壓電膜。
此外，在根據(jù)本發(fā)明的邊界聲波裝置中，為了提高強(qiáng)度或者防止腐蝕性氣體的進(jìn)入，可以在邊界聲波裝置外面，在介電物質(zhì)-電極-壓電物質(zhì)層壓結(jié)構(gòu)的層壓方向上形成保護(hù)層。在這種情形中，在某些情況下可以用包裝材料密封本發(fā)明的邊界聲波裝置。
另外，上述保護(hù)層可以由絕緣材料如氧化鈦、氮化鋁或氧化鋁；金屬膜如Au、Al或W；或者樹脂如氨基甲酸酯、環(huán)氧或硅氧烷樹脂形成。
除了Au、Ag、Cu和Al外，電極還可以由導(dǎo)電膜形成，所述的導(dǎo)電膜由金屬如Fe、Ni、W、Ta、Pt、Mo、Cr、Ti、ZnO或ITO制成。另外，為了提高附著力和電功率阻抗，可以在由Au、Ag、Cu、Al或其合金形成的電極層上層壓由另一金屬材料形成的第二電極層，所述的另一金屬材料如Ti、Cr或NiCr合金。在這種情形中，可以在第一電極層和壓電物質(zhì)之間、在第一電極層和介電物質(zhì)之間、或者在上述兩個(gè)位置處提供第二電極層。
此外，本發(fā)明中，電極可以包括形成波導(dǎo)或匯流條的片狀電極膜，激發(fā)邊界聲波的IDT或梳狀電極，或者反射邊界聲波的反射器。
另外，在本發(fā)明的說明書中，作為表示襯底和邊界聲波傳播方向的切割面的歐拉角(φ，θ，ψ)，使用右手歐拉角體系，該右手歐拉角體系公開于″Acoustic Wave Device Technology Handbook″(Acoustic Wave DeviceTechnology 150th Committee of the Japan Society for the Promotion ofScience編輯，2001年11月30日發(fā)行的第一次印刷/第一版，549頁)。即，關(guān)于LN的晶軸X、Y和Z，Xa軸是通過X軸繞Z軸在逆時(shí)針方向上的φ旋轉(zhuǎn)獲得的。接著，Z′軸是通過Z軸繞Xa軸在逆時(shí)針方向上的θ旋轉(zhuǎn)而獲得的。將包括Xa軸并且以Z′軸作為法線的平面設(shè)置為襯底的切割表面。另外，將通過Xa軸繞Z′軸在逆時(shí)針方向上的ψ旋轉(zhuǎn)獲得的X′軸的方向設(shè)置為邊界聲波的傳播方向。
另外，至于表示為歐拉角初始值的LiNbO3的晶軸X、Y和Z，將Z軸設(shè)置為平行于c-軸，X軸設(shè)置為平行于三個(gè)不同方向上的三個(gè)等價(jià)a-軸中的任一個(gè)，并且Y軸設(shè)置為平行于包含X軸和Z軸的平面的法線。
另外，可以使用根據(jù)結(jié)晶學(xué)等價(jià)于本發(fā)明LiNbO3的歐拉角(φ，θ，ψ)的歐拉角。例如，根據(jù)″Journal of the Acoustical Society of Japan，Vol.36，No.3，1980，第140至145頁″，由于LiNbO3是屬于三角3m點(diǎn)組的晶體，滿足以下等式(A)。
F(φ，θ，ψ)＝F(60°-φ，-θ，ψ)＝F(60°+φ，-θ，180°-ψ)＝F(φ，180°+θ，180°-ψ)＝F(φ，θ，180°+ψ) 等式(A)在上述等式中，F(xiàn)是任選的邊界聲波性能，如機(jī)電系數(shù)k2、傳播損耗、TCF、PFA或天然單向性。例如，至于PFA和天然單向性，當(dāng)顛倒傳播方向時(shí)，盡管改變了表示方向的正或負(fù)符號(hào)，但是該性能的絕對(duì)值沒有變化，因此可以認(rèn)為它們?cè)趯?shí)際上是相互等價(jià)的。另外，盡管上述文件涉及表面聲波，但是即使在討論邊界聲波時(shí)，也可以用與上述文件正公開的方式相同的方式處理晶體的對(duì)稱性。例如，歐拉角(30°，θ，ψ)的邊界聲波的傳播性能等價(jià)于歐拉角(90°，180°-θ，180°-ψ)的那些。另外，例如，歐拉角(30°，90°，45°)的邊界聲波的傳播性能等價(jià)于在下面表4所示歐拉角的那些。
另外，本發(fā)明中用于計(jì)算的電極的材料常數(shù)是多晶物質(zhì)的值；但是，即使在諸如外延膜的晶體物質(zhì)中，由于與膜本身的作用相比，襯底的晶體取向依賴性主導(dǎo)性地影響邊界聲波性能，同樣在式(A)表示的等價(jià)歐拉角的情形中，可以獲得不產(chǎn)生任何實(shí)際問題的等價(jià)邊界聲波傳播性能。
權(quán)利要求
1.一種使用斯通利波的邊界聲波裝置，其包含壓電物質(zhì)，層壓在壓電物質(zhì)一個(gè)表面上的介電物質(zhì)，和安置在壓電物質(zhì)和介電物質(zhì)之間邊界處的電極，其中確定電極的厚度，使得斯通利波的聲速低于傳播通過介電物質(zhì)的慢橫波的聲速和傳播通過壓電物質(zhì)的慢橫波的聲速。
2.一種使用斯通利波的邊界聲波裝置，其包含壓電物質(zhì)，層壓在壓電物質(zhì)一個(gè)表面上的介電物質(zhì)，和安置在壓電物質(zhì)和介電物質(zhì)之間邊界處的電極，其中確定形成電極的條帶的占空率，使得斯通利波的聲速低于傳播通過介電物質(zhì)的慢橫波的聲速和傳播通過壓電物質(zhì)的慢橫波的聲速。
3.一種使用斯通利波的邊界聲波裝置，其包含主要由LiNbO3組成的壓電物質(zhì)，層壓在壓電物質(zhì)一個(gè)表面上的介電物質(zhì)，和安置在壓電物質(zhì)和介電物質(zhì)之間邊界處的電極，其中主要由LiNbO3組成的壓電物質(zhì)的歐拉角(φ，θ，ψ)在以下表1所示的各個(gè)范圍內(nèi)，并且使用聲速為3,757m/sec或更低的斯通利波[表1]
。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3的邊界聲波裝置，其中確定電極的厚度，使得斯通利波的聲速低于傳播通過介電物質(zhì)的慢橫波的聲速和傳播通過壓電物質(zhì)的慢橫波的聲速。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的邊界聲波裝置，其中確定形成電極的條帶的占空率，使得斯通利波的聲速低于傳播通過介電物質(zhì)的慢橫波的聲速和傳播通過壓電物質(zhì)的慢橫波的聲速。
6.一種使用斯通利波的邊界聲波裝置，其包含主要由LiNbO3組成的壓電物質(zhì)，層壓在壓電物質(zhì)一個(gè)表面上的介電物質(zhì)，和安置在壓電物質(zhì)和介電物質(zhì)之間邊界處的電極，其中當(dāng)電極的密度、電極的厚度和斯通利波的波長分別用ρ(kg/m3)、H(λ)和λ表示時(shí)，H＞1/[1/(3×107×ρ-2.22+0.017)-0.4]成立。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的邊界聲波裝置，其中設(shè)置電極密度ρ，使得ρ≥4,711kg/m3成立。
8.一種使用斯通利波的邊界聲波裝置，其包含主要由LiNbO3組成的壓電物質(zhì)，層壓在壓電物質(zhì)一個(gè)表面上的介電物質(zhì)，和安置在壓電物質(zhì)和介電物質(zhì)之間邊界處的電極，其中當(dāng)電極的密度、電極的厚度和斯通利波的波長分別用ρ(kg/m3)、H(λ)和λ表示時(shí)，H＞0.03λ并且ρ＞2,699kg/m3成立。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8之一的邊界聲波裝置，其中電極是各自主要由電極層組成的，所述的電極層包含選自Ag、Au、Cu、Fe、Mo、Ni、Ta、W、Ti和Pt中的至少一種。
全文摘要
一種使用斯通利波的邊界聲波裝置，其具有簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，是由簡(jiǎn)單的制備方法制備的，并且具有大的機(jī)電系數(shù)、小的傳播損耗、小的功率通量角和合適范圍內(nèi)的頻率溫度系數(shù)TCF。將介電物質(zhì)(3)形成在壓電物質(zhì)(2)的一個(gè)表面上，在壓電物質(zhì)(2)和介電物質(zhì)(3)之間的邊界處安置作為電極的IDT(4)和反射器(5)和(6)。確定電極的厚度使得斯通利波的聲速低于傳播通過介電物質(zhì)(3)的慢橫波的聲速和傳播通過壓電物質(zhì)(2)的慢橫波的聲速。從而，制造邊界聲波裝置(1)。
文檔編號(hào)H01L41/18GK1902817SQ20048004030
公開日2007年1月24日 申請(qǐng)日期2004年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月13日
發(fā)明者神藤始 申請(qǐng)人:株式會(huì)社村田制作所