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分極反転構造巨大圧電性他元素ドープAlN薄膜の創成と高周波弾性波フィルタへの応用

极化反转结构巨型压电其他元素掺杂AlN薄膜的制备及其在高频声波滤波器中的应用

基本信息

批准号：
22K14288
负责人：
鈴木雅視
金额：
$ 2.91万
依托单位：
University of Yamanashi
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

我々の周りには様々な周波数の通信用電波が飛び交っており，周波数フィルタはテレビ，携帯電話，無線LAN等に必要不可欠である。一方，スマートフォンやタブレット等の急速な発達・普及，センサネットワーク社会等を実現するために，大容量・高速で通信可能な高周波数帯を用いる通信システムへの移行が予想される。よって次世代周波数フィルタも高周波化が必須である。現在，バルク弾性波(BAW)フィルタはスマートフォン内部に数10個搭載され，移動体通信産業を支える極めて重要な役割を果たしているが，高周波電波通信に対応する次世代BAWフィルタには「4 GHz以上の高周波動作」「広い通過帯域幅（電気機械結合係数=10%以上）」「高い急峻性（Q値=1,000以上）」「高い耐電力性（1 W以上）」の両立が求められる。しかし，従来の圧電薄膜材料（AlN圧電膜），デバイス構造（電極/AlN圧電膜/電極）ではこれらの性能を両立することは困難である。一方で，n層分極反転構造BAWフィルタでは，n次モードで共振する。従来構造と同膜厚でn層の分極反転膜を形成した場合，動作周波数は従来構造のn倍となり，高周波化が可能となる。また，1層分の層厚を保ったまま層数を増やしても動作周波数は変化しない。よって膜厚も十分に確保できるため，耐電力性や機械的耐久性の向上に繋がると考えられる。そこで本研究では，「分極反転構造」からなる新たなAlN系圧電膜の創成とその膜を用いた5～10 GHzで動作可能な高次モード共振BAWフィルタの開発に挑戦する。具体的には。以下の理論的・実験的検討を行う。・数値，理論解析による分極反転多層膜BAWデバイスの最適構造探索・AlN系膜における分極制御技術の開発および分極反転多層構造膜の形成・5 GHz以上で動作する分極反転多層膜BAWデバイスの形成・特性評価

The frequency of the radio waves used for communication, such as mobile phones and wireless LAN, is indispensable. On the one hand, rapid development and popularization of communication systems, such as high-capacity and high-speed communication systems, are expected. The frequency of the next generation is high. Currently, there are 10 carriers in the interior of the mobile communication industry, and the mobile communication industry is extremely important for the development of high-frequency wave communication. The next generation of BAW is the high-frequency wave communication system with a bandwidth of more than 4 GHz.(Electric-mechanical bonding coefficient =10% or more),"High/medium severity (Q value =1,000 or more),""High/medium electrical resistance (1 W or more)," etc. In the past, it was difficult to improve the performance of the voltage thin film material (AlN voltage film) and the structure (electrode/AlN voltage film/electrode). A square, n-layer polarization structure BAW, n times resonance In the case of formation of n layers of polarization film with the same thickness, the number of operating cycles is n times that of the structure, and high frequency is possible. The number of layers is increased. The thickness of the film is very high, and the electrical resistance and mechanical durability are improved. In this study, the polarization inversion structure is a new type of AlN system voltage film formation and film application in 5~10 GHz, which may operate at high order resonance. Specific. The following theoretical and practical discussions are carried out. Numerical value, theoretical analysis, optimum structure exploration of polarization inversion multilayer BAW film, AlN film, polarization control technology development, polarization inversion multilayer structure formation, polarization inversion multilayer BAW film above 5 GHz operation, characteristic evaluation