JP2004282515A

JP2004282515A - 弾性表面波素子

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Publication number: JP2004282515A
Application number: JP2003072659A
Authority: JP
Inventors: Shoji Kakio; 省司垣尾
Original assignee: Yamanashi TLO Co Ltd
Current assignee: Yamanashi TLO Co Ltd
Priority date: 2003-03-17
Filing date: 2003-03-17
Publication date: 2004-10-07
Anticipated expiration: 2023-03-17
Also published as: JP4399587B2

Abstract

【目的】高い電気機械結合係数Ｋ^２が得られ，かつ遅延時間温度係数ＴＣＤを零にすることができる弾性表面波素子を提供する。
【構成】カット角が０°〜２２°および９０°〜１８０°の範囲内にあるランガサイト結晶基板１０のカット面上に，少なくとも一つの，実効的に高密度な弾性表面波電極１１を，８５°〜９５°の伝搬方法のラブ波型ＳＨ波を発生する配置で設け，弾性表面波電極１１の規格化膜厚を０．３以下とする。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【技術分野】
この発明は弾性表面波，とくにラブ波型ＳＨ波（以下，単にラブ波という）を利用した素子に関する。
【０００２】
【従来技術】
ラブ波は，水晶上の特定の伝搬方向にのみ存在し，基板上に金属膜や誘電体膜を装荷することによって，横波成分のみをもつバルク波のエネルギーを基板表面付近に集中させた表面波として古くより知られている。水晶と金（Ａｕ）やタンタル（Ｔａ）などの高密度金属膜と組合せることにより，良好な集中度が得られ高結合化が実現でき，ＳＴカット水晶上のレイリー波を用いた場合の３倍程度の電気機械結合係数Ｋ^２（０．３４％）が得られることが知られており，これを利用した超小型の共振子型フィルタが実用化されている［非特許文献１］。
【０００３】
一方，ランガサイト基板は，水晶の数倍の電気機械結合係数を持ち，水晶と同等の優れた温度特性を有する比較的新しい結晶である。ランガサイトも水晶と同じ結晶系に属しているため，特定の伝搬方向に横波成分のみをもつバルク波が存在し，その遅延時間温度係数が零となるカット角が報告されている［非特許文献２］。しかし，電気機械結合係数が非常に小さいという問題点があった。
【０００４】
【非特許文献１】
Ｍ．Ｋａｄｏｔａ，ｅｔ．ａｌ：“ＶｅｒｙＳｍａｌｌ−ＳｉｚｅｄＲｅｓｏｎａｔｏｒＦｉｌｔｅｒＵｓｉｎｇＳｈｅａｒＨｏｒｉｚｏｎｔａｌＷａｖｅｏｎＱｕａｒｔｚ”，Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，４０，５Ｂ（２００１）ｐｐ．３７１８−３７２１．
【非特許文献２】
Ｖ．Ｐ．Ｐｋｅｓｓｋｙ，ｅｔａｌ：“ＳｕｒｆａｃｅＴｒａｎｓｖｅｒｓｅＷａｖｅｓｏｎＬａｎｇａｓｉｔｅ”Ｐｒｏｃ．ｏｆＩＥＥＥＵｌｔｒａｓｏｎｉｃｓＳｙｍｐ．，（１９９８）ｐｐ．１３９−１４２．
【０００５】
【発明の開示】
この発明は，ランガサイト結晶基板を用いた新しい弾性表面波素子を提供するものである。
【０００６】
この発明はまた，ランガサイト・ファミリー結晶基板を用いて，遅延時間温度係数が零またはその近傍であるという温度特性をもつ弾性表面波素子を実現することを目的とするものである。
【０００７】
この発明はさらに，ランガサイト・ファミリー結晶基板を用いて，比較的高い電気機械結合係数を持つ弾性表面波素子を実現することを目的とするものである。
【０００８】
さらにこの発明は，ランガサイト・ファミリー結晶基板を用いて，遅延時間温度係数が零またはその近傍にあるという安定した温度特性を持ち，かつ比較的高い電気機械結合係数を持つ弾性表面波素子を実現するものである。
【０００９】
遅延時間温度係数ＴＣＤに着目してこれを重要視し，これをほとんど零（またはその近傍にすることのできる）この発明による弾性表面波素子は，オイラー角表示で（０°，θ，ψ）で表されるランガサイト・ファミリー結晶基板の，θが０°〜２２°および９０°〜１８０°の範囲内にあるカット面上に，少なくとも一つの，実効的に高密度な弾性表面波電極が，ψが８５°〜９５°の伝搬方向でラブ波型ＳＨ波を発生する配置で設けられているものである。
【００１０】
ランガサイト・ファミリー結晶基板には，ランガサイト（Ｌａ_３Ｇａ_５ＳｉＯ_１４：ＬＧＳ）結晶基板，ランガテイト（Ｌａ_３Ｇａ_５．５Ｔａ_０．５Ｏ_１４：ＬＧＴ）結晶基板，およびランガナイト（Ｌａ_３Ｇａ_５．５Ｎｂ_０．５Ｏ_１４：ＬＧＮ）結晶基板が含まれる。
【００１１】
実効的に高密度な弾性表面波電極とは，高密度導電体，特に，Ａｕ（金），Ａｇ（銀），Ｃｕ（銅），Ｐｔ（白金），Ｃｒ（クロム），Ｔａ（タンタル），Ｗ（タングステン）等の重金属で形成された弾性表面波電極，およびＡｌ（アルミニウム）等の軽金属（低密度導電体）で形成された弾性表面波電極の上に，Ｔａ_２Ｏ_５（五酸化タンタル），ＺｎＯ（酸化亜鉛），Ａｌ_２Ｏ_３（サファイア），ＴｉＯ_２（ルチル），Ｎｂ_２Ｏ_５（五酸化ニオブ），Ｂｉ_１２ＧｅＯ_２０（ＢＧＯ），Ｂｉ_２Ｏ_３（三酸化ビスマス）などの高密度（重い）誘電体膜を装荷したものが含まれる。これらはいずれも質量付加効果を生じさせるもので，このような弾性表面波電極を用いると，ラブ波（ラブ波型ＳＨ波：ＳＨ＝ＳｈｅａｒＨｏｒｉｚｏｎｔａｌ）が発生する。ラブ波は，原理的には伝搬減衰が零であること，ＳＨ成分しかもたないので基板表面の汚れなどによる波の乱れが少ないこと，他のモードは励振されないオイラー角（０°，θ，９０°（実質的に８５°〜９５°でよい））で存在するのでスプリアス成分が無い（または小さい）こと，パワーフロー角が零であること，ＳＨ成分しかもないのでグレーティングによって大きな反射係数が得られるため，共振器などのディバイスを実現しやすいことなどの利点をもつ。
【００１２】
弾性表面波電極は，くし歯状電極，すだれ状電極，ＩＤＴ（ＩｎｔｅｒＤｅｇｉｔａｌＴｒａｎｓｄｕｃｅｒ）等の名称で呼ばれる電極である（以下では，ＩＤＴの略称を用いる）。
【００１３】
弾性表面波電極の規格化薄膜とは，弾性表面波電極の膜厚ｈを弾性表面波の波長λで除したものをさす。ここで弾性表面波電極の膜厚は，弾性表面波電極が上記の高密度導電体により形成されている場合にはその膜厚を，低密度導電体による弾性表面波電極上に高密度誘電体膜が形成されている場合には高密度誘電体膜の膜厚をさす。
【００１４】
オイラー角について，図１および図２を参照して説明しておく。これらの図において，Ｘ，Ｙ，Ｚは結晶軸，ｘ_１，ｘ_２，ｘ_３は座標軸で，カット面はｘ_３軸に垂直な面，ラブ波の伝搬方向は基本的にはｘ_１軸になる。
【００１５】
オイラー角表示（φ，θ，ψ）のうちφは，「Ｘ−Ｙ面内でＺ軸の周りにＸ軸からＹ軸方向へφ回転させた軸」を定義するものである（図１（Ａ）参照）。この操作によってｘ_１軸はＸ軸と異なる軸となる（図１（Ｂ）参照）。θは「ｘ_１軸の周りにθ回転させた軸」を定義するものである。この操作によってｘ_３軸はＺ軸と異なる軸となる（図２（Ａ）参照）。このｘ_３軸に垂直な面が「カット面」である。さらに，ψは「ｘ_３軸の周りにθ回転させた軸」を定義するものである（図２（Ａ），（Ｂ）参照）。この操作によって回転したｘ_１軸が伝搬方向となる。したがって，φ，θで定義される面がカット角となるが，オイラー角表示（０°，θ，ψ）の場合には，θをカット角と呼んでも問題はない。
【００１６】
オイラー角表示（０°，０°〜２２°と９０°〜１８０°，８５°〜９５°）の０°は上記の最初の操作を行わない場合に相当する（φ＝０）。「オイラー角表示で（０°，θ，ψ）で表されるランガサイト・ファミリー結晶基板の，θが０°〜２２°および９０°〜１８０°の範囲内にあるカット面」という表現は，「ランガサイト・ファミリー結晶基板のＸ軸の周りにＺ軸から−Ｙ軸方向へ０°〜２２°および９０°〜１８０°の範囲内のある角度で回転させた軸に垂直な面をもつカット面」といい換えることができる。また，「ψが８５°〜９５°の伝搬方向」は，「結晶のＸ軸から８５°〜９５°の伝搬方向」といい換えることができる。
【００１７】
θが０°〜２２°および９０°〜１８０°の範囲内にあるランガサイト・ファミリー結晶基板のカット面上に，実効的に高密度な弾性表面波電極を形成し，この弾性表面波電極を高周波数（波長λに対応する周波数）の電気信号により励振すると，ラブ波が発生し，かつそのラブ波の遅延時間温度係数ＴＣＤ（ＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＣｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆＤｅｌａｙ）が零の値を示す弾性表面波電極の膜厚（規格化膜厚）が存在する。
【００１８】
発生したラブ波の伝搬方向が基本的にはＸ軸（結晶軸の一つ）方向に９０°（垂直）の方向となるように，弾性表面波電極が配置される。伝搬方向がＸ軸方向に９０°の方向ではラブ波の伝搬減衰が原理的に零になる。しかしながら，ψ＝８５°〜９５°の範囲であれば実用的である。この範囲（９０°を除く）ではリーキー表面波も存在するがその悪影響（スプリアス）は小さいからである。
【００１９】
上記の範囲をオイラー角表示で表現すると，（０°，０°〜２２°と９０°〜１８０°，８５°〜９５°）と表わすことができるが，この範囲に遅延時間温度係数ＴＣＤが零またはほとんど零となる弾性表面波電極の膜厚（規格化膜厚）が存在する。この範囲ではまた，電気機械結合係数（Ｋ^２）もかなり大きな値を示す。そして，このことが常温で実現するので，この発明による弾性表面波素子の実用的価値は高い。
【００２０】
一実施態様においては，基板におけるラブ波の伝搬経路上に高密度導電体膜（上述の重金属による装荷膜）または上述の高密度誘電体による装荷膜を形成する。これにより，伝搬経路において伝搬減衰が小さくなるとともに，弾性表面波電極部分と伝搬経路における音響インピーダンスがほぼ一致するので，これらの境界においてバルク波の発生が抑圧され，挿入損失が小さくなる。
【００２１】
電気機械結合係数（Ｋ^２）に着目しこれを重要視する態様では，カット角ごとに電気機械結合係数（Ｋ^２）が最大となる規格化膜厚が存在し，電気機械結合係数（Ｋ^２）の最大値は大きいものでは１％に達する。Ａｕなどの高密度導電体（重金属）で形成された弾性表面波電極の場合には，規格化膜厚が０．０４未満であれば電気機械結合係数（Ｋ^２）の最大値は１％前後であり，規格化膜厚が０．１以下（０．０４以上）の場合には電気機械結合係数（Ｋ^２）の最大値は０．６％前後またはそれ以上，規格化膜厚が０．２以下（０．１以上）の場合には電気機械結合係数（Ｋ^２）の最大値は０．３％前後またはそれ以上である，そのようなカット角が存在する。低密度導電体による弾性表面波電極上に高密度誘電体膜が形成されたものの場合には，規格化膜厚が０．２〜０．１の範囲においては電気機械結合係数（Ｋ^２）の最大値は０．４％前後，規格化膜厚が０．１〜０．０５の範囲においては電気機械結合係数（Ｋ^２）の最大値は０．６％前後である，そのようなカット角が存在する。まとめていうと，規格化膜厚が０．２％以下であれば，０．３％以上の電気機械結合係数（Ｋ^２）が得られるカット角が存在する。
【００２２】
電気機械結合係数（Ｋ^２）に着目し，この結合係数を最大にしうるこの発明による弾性表面波素子は，ランガサイト・ファミリー結晶基板のカット面上に，少なくとも一つの，実効的に高密度な弾性表面波電極が設けられ，上記弾性表面波電極の規格化膜厚が０．２以下（または，電気機械結合係数の最大値の半分が得られる規格化膜厚は０．３以下）のものである。
【００２３】
遅延時間温度係数ＴＣＤが零またはその近傍にすることのできる（そのような膜厚の弾性表面波電極をもつ）上記のψの範囲（０°〜２２°および９０°〜１８０°の範囲）において，電気機械結合係数（Ｋ^２）がほぼ０．３％以上の値をもつ規格化膜厚が存在するので，この発明による最も好ましい形態の弾性表面波素子は，オイラー角表示で（０°，θ，ψ）で表されるランガサイト・ファミリー結晶基板の，θが０°〜２２°および９０°〜１８０°の範囲内にあるカット面上に，少なくとも一つの，実効的に高密度な弾性表面波電極が，ψが８５°〜９５°の伝搬方向でラブ波型ＳＨ波を発生する配置で設けられ，上記弾性表面波電極の規格化膜厚が０．２以下（０．１５％以上の電気機械結合係数を得る場合には規格化膜厚は０．３以下である）であると特徴づけることができる。
【００２４】
この発明はさらに，ランガサイト結晶基板のカット面に，少なくとも一つの，実効的に高密度な弾性表面波電極が設けられている弾性表面波素子も提供している。
【００２５】
この発明による弾性表面波素子には，具体的には，後に応用例で示すように，各種共振器，各種フィルタが含まれ，共振器を利用して発振器を構成することができる。
【００２６】
【実施例】
図３はフィルタとして用いることが可能な形態の弾性表面波素子の一例を示すものである。
【００２７】
ランガサイト結晶基板（以下，ＬＧＳ基板と略称する）上に，間隔Ｌを離して２つの弾性表面波電極（インターディジタルトランスデューサ）（以下，ＩＤＴと略称する）１１が形成されている。ＩＤＴ１１は，たとえば金（Ａｕ）を用いて電子ビーム蒸着法やスパッタリングにより形成される（これをＡｕ電極と略記する）。
【００２８】
図４は弾性表面波素子の他の例を示すものである。ＬＧＳ基板１０上に間隔Ｌ離して２つのＩＤＴ１１が形成され，これらのＩＤＴ１１およびそれらの間（ラブ波の伝搬経路）の全体にわたって誘電体膜１２が形成されている。ＩＤＴ１１はたとえばアルミニウム（Ａｌ）により形成され，誘電体膜１２は五酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）を高周波（ＲＦ）スパッタリングにより装荷することにより形成される（これをＴａ_２Ｏ_５／Ａｌ電極と略記する）。
【００２９】
図３および図４に示す弾性表面波素子は，後述する理論計算値の算出のモデルであるとともに，測定値を得るために用いたサンプルである。図３，図４に示す弾性表面波素子を略称するときには，これらをそれぞれ単にＡｕ／ＬＧＳ（またはＡｕ装荷），Ｔａ_２Ｏ_５／Ａｌ／ＬＧＳと表記する。
【００３０】
ＩＤＴ１１の構造を具体的に示すと，図５を参照して，ラブ波の波長をλ＝２０μｍとして，交叉幅Ｄ＝１００λ，対数３０のダブルＩＤＴである。１対のＩＤＴの間隔Ｌは５０λ〜３００λ程度である。ダブルＩＤＴは２本ずつのくし歯状電極が１組をなすものであり，電極によるラブ波の反射を打ち消すことができるという特徴をもつ。
【００３１】
図６は，オイラー角の表記とカット角，ラブ波の伝搬方位（方向）および電極配置との関係を示すものである。Ｘ，Ｙ，Ｚは結晶軸である。オイラー角表示については図１および図２を参照して説明した通りである。以下の説明では，一般的に，オイラー角（０°，θ，９０°）という表記法を用いる。
【００３２】
θはカット角である。ＹＺ平面内において，ＬＧＳ基板１０のカット面（ＩＤＴ１１が形成されている面）の方向（カット面に垂直な方向）とＺ軸とのなす角である。θ＝０の場合にＺカットと呼ばれる。
【００３３】
９０°（ψ）はＩＤＴ１１から発生するラブ波（弾性表面波）の伝搬方位（方向）がＸ軸に対して９０°であることを示している。この伝搬方位はＩＤＴ１１の配置（電極配置）を表わす。後述するように，伝搬方位は厳密に９０°である必要はなく，±５°程度の範囲で変動しても実用的には支障は殆どない。
【００３４】
図７は，オイラー角（０°，θ，９０°）のＡｕ／ＬＧＳ（これを，以下，単にＡｕ／ＬＧＳ（０°，θ，９０°）と表記する）上のラブ波のカット角θに対する遅延時間温度係数ＴＣＤの変化（計算結果）を，規格化膜厚ｈ／λをパラメータとして示すものである。以下の記述では，遅延時間温度係数ＴＣＤを，温度係数ＴＣＤまたは単にＴＣＤと略記する。また，規格化膜厚を，単に，膜厚ｈ／λまたは単にｈ／λと略記する。
【００３５】
図７のグラフから，カット角θが０°〜２２°および９０°〜１８０°の範囲において，ＴＣＤを０にする膜厚ｈ／λが存在することが分る（ｈ／λ＝０を除く）。その膜厚ｈ／λの範囲はｈ／λ＝０．０４未満である。
【００３６】
図８は，Ａｕ／ＬＧＳ（０°，θ，９０°）上のラブ波のカット角θに対する電気機械結合係数Ｋ^２（以下の記述では，電気機械結合係数Ｋ^２を，結合係数Ｋ^２または単にＫ^２と略記する）の変化（計算結果）を，ｈ／λをパラメータとして示すものである。この図から，カット角が０〜２２°，９０°〜１８０°の範囲において（ｈ／λは０．０１〜０．０８の範囲）Ｋ^２がかなり高い値を示すことが分る。
【００３７】
図９はオイラー角（０°，θ，９０°）のＴａ_２Ｏ_５／Ａｌ／ＬＧＳ（これを，以下，単にＴａ_２Ｏ_５／Ａｌ／ＬＧＳ（０°，θ，９０°）と略記する）上のラブ波のカット角θに対するＫ^２の変化（計算結果）を，ｈ／λをパラメータとして示すものである。この図からも，カット角が０°〜２２°，９０°〜１８０°の範囲において（ｈ_Ｔａ／λ＝０．０２〜０．２の範囲）Ｋ^２がかなり高い値を示すことが分る（ここでアルミニウム電極の規格化膜厚はｈ_Ａｌ／λ＝０．０２であり，Ｔａ_２Ｏ_５の規格化膜厚をｈ_Ｔａ／λで表している）。
【００３８】
図１０および図１１は，Ａｕ／ＬＧＳ（０°，θ，９０°）上のラブ波の規格化膜厚ｈ／λに対する電気機械結合係数Ｋ^２とＴＣＤの計算結果を，カット角θをパラメータとして（θが−２０°〜２０°の範囲）それぞれ示すものである。
【００３９】
これらの図から，ＴＣＤ＝０と約１％のＫ^２が同時に得られるＡｕ膜厚ｈ／λが存在することが分る。たとえば，θ＝０°（Ｚカット）において，Ｋ^２が最大値（１．０６％）を示す膜厚ｈ／λとＴＣＤが０を示す膜厚ｈ／λが一致している（ｈ／λ＝０．０２８）。
【００４０】
ＴＣＤが０を示す膜厚が存在することは，図１４のグラフからも分る。このグラフは，Ａｕ／ＬＧＳ（０°，２０°，９０°）において，温度変化に対するラブ波の周波数変化Δｆ／ｆの計算値と測定値（実験値）とを示すものである。１対のＩＤＴ間の伝搬経路上にＡｕ膜（ｈ／λ＝０．０１４）を装荷した場合（Ａｕ装荷）と装荷しない場合（自由表面）とを示している。ＴＣＤは２０℃におけるΔｆ／ｆの傾きによって表わされる（その符号の正負は逆となる。また正確には１５℃と２５℃の間のΔｆ／ｆ）。図１０のグラフからＡｕ装荷のＴＣＤは小さな正の値を示し，自由表面のＴＣＤは小さな負の値を示している。したがって，これらの間に，鎖線で示すように（図１１のθ＝２０°のグラフに相当），ＴＣＤが０となるＡｕの膜厚が存在することになる。
【００４１】
図１２および図１３はＬＧＳ上のラブ波のｈ／λに対するＫ^２の変化の計算値と測定値を示すものである。図１２はＬＧＳ（０°，２０°，９０°）の場合，図１３はＬＧＳ（０°，１４０°，９０°）の場合であり，いずれにおいてもＡｕ電極と，Ｔａ_２Ｏ_５／Ａｌ電極について示されている。
【００４２】
図１２において，Ａｕ電極，Ｔａ_２Ｏ_５／Ａｌ電極のいずれにおいてもかなり高いＫ^２が得られることが分る。たとえばＡｕ電極において，Ｈ／λ＝０．０１において，０．７３％のＫ^２の測定値が得られている。図１２はｈ／λ＝０．１までの範囲しか示されていないが，図１３はｈ／λ＝０．３までの範囲を示している。図１３において，Ａｕ電極の方がＴａ_２Ｏ_５／Ａｌ電極よりも高いＫ^２を示す。Ｋ^２が低い方のＴａ_２Ｏ_５／Ａｌ電極の場合についてみると，その測定値のピークはｈ／λ＝０．１付近でＫ^２＝０．３（％）である。このピークの半分（Ｋ^２＝０．１５％）以上のＫ^２が得られるｈ／λの範囲は０．３程度である。
【００４３】
以上のことから，比較的高い結合係数Ｋ^２のが得られる膜厚の範囲はｈ／λ＝０．３以下であるといえる。したがって，オイラー角が（０°，０°〜２２°と９０°〜１８０°，９０°）で，膜厚ｈ／λが０．３以下において，Ｋ^２が最大となり，ＴＣＤ＝０となる膜厚が存在するといえる。
【００４４】
別の観点からもう少し詳細に検討すると，Ａｕ電極の場合，図８と図１２，図１３をあわせて検討すると，ｈ／λが０．０１〜０．０４の範囲でＫ^２はその最大値が０．８〜１．０％程度である。これはまた，ＴＣＤが０を示す範囲である。ｈ／λが０．０４〜０．１の範囲でＫ^２の最大値は０．６％以上，ｈ／λが０．２〜０．１の範囲でＫ^２の最大値は０．３％以上である（そのようなカット角が存在する）。現在使用されている水晶の場合に，Ｋ^２が０．１％でも実用化されていることを考えると，ｈ／λが０．２％以下（Ｋ^２が０．３％以上）であれば，充分に実用化が可能である。この範囲はＴＣＤが０またはその近傍の範囲とほぼ一致する。Ａｕ電極のみならず，他の重金属でも上記のことはあてはまる。
【００４５】
Ｔａ_２Ｏ_５／Ａｌ電極についてみると，図９を参照して，ｈ_Ｔａ／λが０．１〜０．２の範囲でＫ^２の最大値は０．４％前後，ｈ_Ｔａ／λが０．０５〜０．１の範囲においてＫ^２の最大値は０．６％前後である（図１２も参照）（このようなカット角θが存在する）。そして，これらのカット角も上記ＴＣＤが０またはその近傍である範囲に存在する。以上のことは，他の誘電体装荷電極の場合にもいえる。
【００４６】
伝搬方位が９０°の場合にはラブ波のみが存在する。伝搬方位が９０°から少しずれると，リーキー波が現れる。リーキー波の存在によりラブ波が伝搬減衰を持つようになる。図１５は，リーキー波の存在を伝搬方位について示すものである。縦軸はリーキー波の結合係数であり，この結合係数が０．０１％程度までなら実用上はリーキー波がスプリアスの原因にならないと考えると，ラブ波の伝搬方位は８５°〜９５°の範囲で許容されるということができる。
【００４７】
以上をＴＣＤ＝０の範囲についてまとめると，オイラー角（０°，０°〜２２°と９０°〜１８０°，８５°〜９５°）が実用上好ましい範囲といえる。以上のことは，ＬＧＳのみならず，ＬＧＴ，ＬＧＮにも同様にあてはまる。
【００４８】
図１６から図２０は弾性表面波素子の応用例を示すものである。
【００４９】
図１６はトランスバーサルフィルタを示す。ＬＧＳ基板１０のカット面上に２つのＩＤＴ１１が間隔を置いて形成され，これらのＩＤＴ１１の間のラブ波伝搬経路となる領域上にＩＤＴ１１とはわずかに離して装荷膜１３が形成されている。ＩＤＴ１１はＡｕなどの高密度金属により形成するか，またはＡｌなどにより形成されたＩＤＴ上にこれを覆うようにＴａ_２Ｏ_５などの誘電体膜を装荷することにより実現される。装荷膜１３は高密度金属膜または誘電体膜により実現される。ＬＧＳ基板に代えてＬＧＴ，ＬＧＮを用いることもできる。これらの基板およびＩＤＴに関する上記の事項は以下に示す他の応用例にもあてはまる。
【００５０】
図１７は１端子対型共振器の例を示すものである。ＬＧＳ基板１０のカット面上にＩＤＴ１１が形成され，その両側の位置（ラブ波の伝搬経路上にあたる）にＩＤＴ１１とわずかに離してグレーティング１４が形成されている。グレーティング１４もＩＤＴと同じようにＡｕなどの高密度金属により形成するか，またはＡｌなどにより形成されたグレーティング上にこれを覆うようにＴａ_２Ｏ_５などの誘電体膜を形成することにより実現される。
【００５１】
ラブ波は他の表面波モードと比較して，グレーティングに入射した際，反射係数の大きな表面波であり，結合係数が大きくなるほど反射係数も増大するため，この発明による弾性表面波素子は共振器などのグレーティングの反射波を利用した表面波ディバイスの実現に有利である，大きな反射係数が得られるためディバイスの小型化を実現できる。
【００５２】
図１８は２つのＩＤＴを持つ２端子対型共振器の例を示す。
【００５３】
図１９は，図１８に示す２端子対型共振器において，２つのＩＤＴ間に増幅器を接続した帰還形発振器の例を示す。
【００５４】
図２０は上記の共振器を利用した共振器形ラダーフィルタの例を示すものである。直列に接続された共振器１６Ａの共振周波数と並列に接続された共振器１６Ｂの反共振周波数を一致させる。これらの共振器１６Ａ，１６Ｂは１端子対形共振器である。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ），（Ｂ）はオイラー角表示を説明するものである。
【図２】（Ａ），（Ｂ）はオイラー角表示を説明するものである。
【図３】弾性表面波素子のモデル例を示す斜視図である。
【図４】弾性表面波素子の他のモデル例を示す斜視図である。
【図５】ＩＤＴの構成の一部を詳細に示す平面図である。
【図６】オイラー角とカット角，伝搬方位および電極配置との関係を説明するためのものである。
【図７】Ａｕ／ＬＧＳ上のラブ波のカット角に対するＴＣＤの変化を示すグラフである。
【図８】Ａｕ／ＬＧＳ上のラブ波のカット角に対するＫ^２の変化を示すグラフである。
【図９】Ｔａ_２Ｏ_３／Ａｌ／ＬＧＳ上のラブ波のカット角に対するＫ^２の変化を示すグラフである。
【図１０】Ａｕ／ＬＧＳ上のラブ波の規格化膜厚に対するＫ^２の変化を示すグラフである。
【図１１】Ａｕ／ＬＧＳ上のラブ波の規格化膜厚に対するＴＣＤの変化を示すグラフである。
【図１２】ＬＧＳ（０°，２０°，９０°）上のラブ波の規格化膜厚に対するＫ^２の変化を示すグラフである。
【図１３】ＬＧＳ（０°，１４０°，９０°）上のラブ波の規格化膜厚に対するＫ^２の変化を示すグラフである。
【図１４】Ａｕ／ＬＧＳ上のラブ波の温度に対する周波数変化Δｆ／ｆの変化を示すグラフである。
【図１５】リーキー波の伝搬方位に対する結合係数の変化を示すグラフである。
【図１６】トランスバーサル形フィルタの構成例を示す平面図である。
【図１７】１端子対形共振器の構成例を示す平面図である。
【図１８】２端子対形共振器の構成例を示す平面図である。
【図１９】２端子対形共振器を用いた帰還形発振器の構成例を示す。
【図２０】共振器形ラダーフィルタの構成例を示す回路図である。
【符号の説明】
１０ＬＧＳ基板
１１ＩＤＴ
１２誘電体膜
１３装荷膜
１４グレーティング

Claims

オイラー角表示で（０°，θ，ψ）で表されるランガサイト・ファミリー結晶基板の，θが０°〜２２°および９０°〜１８０°の範囲内にあるカット面上に，少なくとも一つの，実効的に高密度な弾性表面波電極が，ψが８５°〜９５°の伝搬方向でラブ波型ＳＨ波を発生する配置で設けられている，弾性表面波素子。
オイラー角表示で（０°，θ，ψ）で表されるランガサイト・ファミリー結晶基板の，θが０°〜２２°および９０°〜１８０°の範囲内にあるカット面上に，少なくとも一つの，実効的に高密度な弾性表面波電極が，ψが８５°〜９５°の伝搬方向でラブ波型ＳＨ波を発生する配置で設けられ，上記弾性表面波電極の規格化膜厚が０．２以下である，弾性表面波素子。
上記基板上のラブ波型ＳＨ波の伝搬経路に，質量付加効果をもつ薄膜が形成されている，請求項１または２に記載の弾性表面波素子。
ランガサイト・ファミリー結晶基板のカット面上に，少なくとも一つの，実効的に高密度な弾性表面波電極が設けられ，上記弾性表面波電極の規格化膜厚が０．２以下である，弾性表面波素子。
ランガサイト結晶基板のカット面に，少なくとも一つの，実効的に高密度な弾性表面波電極が設けられている，弾性表面波素子。