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Development of low-damping piezoelectric material suitable for acoustic wave devices for next-generation communication 6G

开发适用于下一代通信6G声波器件的低阻尼压电材料

基本信息

批准号：
22K18786
负责人：
大橋雄二
金额：
$ 4.16万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-06-30 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、圧電基板として利用されるLiNbO3 (LN)、LiTaO3(LT)単結晶中に存在する結晶欠陥と吸収損失の関係を明らかにし、吸収減衰による損失改善を目指すことを目的としている。本年度はまずLN、LT単結晶の1-20GHz帯減衰係数測定を実現するために、20GHzまで対応するベクトルネットワークアナライザを購入し、高周波計測対応のプローバーと組み合わせて、装置のキャリブレーション法も含めて検討し、高周波帯の計測基盤を構築した。プローバーとキャリブレーション用パターンの接触具合やプローバーの浮遊容量等の補正パラメータの調整等、6GHzを超える周波数帯での計測の難易度は高くなるため、そのノウハウも構築した。また、6GHzを超える高周波での超音波励振を実現するため圧電基板の分極方向を反転させた直接接合圧電薄板のトランスジューサについても検討した。縦波を励振するための圧電単結晶基板として36Y-cutのLN基板を取り上げた。LNの分極の向きはc軸方向であるため回転Y板で分極反転構造を作製するにはc軸方向がジグザグになるように配置することになる。基板の接合方法としては、オプティカルコンタクト法よりも強固な接合となるように表面活性化による常温接合を利用する方向で準備を整えた。また、分極反転接合基板を被測定試料に接合するところは、トランスジューサの下地電極と接着層を併用できる金属拡散を利用した接合で実施することとし、その予備実験には成功している。以上から、高周波での伝搬減衰計測のための準備がおおよそ整った。

The purpose of this study is to clarify the relationship between crystal defects and absorption losses in LiNbO3 (LN) and LiTaO3 (LT) single crystals, and to improve the absorption losses. This year, we have completed the measurement of attenuation coefficient in 1-20GHz band for LN and LT single crystals, purchased equipment for 20GHz band attenuation coefficient measurement, assembled equipment for high frequency measurement, and constructed measurement base for high frequency measurement. The difficulty of measuring the frequency band at 6GHz is higher than that of measuring the frequency band at 6GHz. The ultrasonic excitation of high frequency wave at 6GHz is realized by reversing the polarization direction of voltage substrate and directly bonding voltage thin plate. The voltage on the crystal substrate is 36Y-cut and the voltage on the LN substrate is 36Y-cut. The polarization of LN is controlled in the direction of c-axis. The bonding method of the substrate is to prepare for the bonding process at room temperature. The bonding between the two electrodes was successful. The above is the preparation of the high frequency wave attenuation measurement.