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

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

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