(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
KNbO3層を有するダイヤモンド基板に櫛形電極を形成して構成された表面弾性波素子であって、
前記櫛形電極は前記KNbO3層の表面上に形成され、前記KNbO3層と前記ダイヤモンド基板の間にさらに短絡用電極を備えており、前記KNbO3層は、所定モードの表面弾性波の伝搬速度が５０００ｍ／ｓ以上かつ電気機械結合係数が２０％以上となるよう膜厚、配向方向が調整された単結晶であり、利用される表面弾性波は０次モードであって、その波長をλ［μｍ］とするとき、前記KNbO3層は、その厚さをｔ1［μｍ］、結晶方位をオイラー角表示（θ［°］、ψ［°］、φ［°］）で表すと、所定のｋｈ1＝２π（ｔ1／λ）に対する好適な結晶方位（θ、ψ、φ）の値は、θ、ψ、φの値をそれぞれｘ、ｙ、ｚとして直交座標系（Ｘ、Ｙ、Ｚ）上に表示した際に、(xn,1,yn,1,zn)、(xn,2,yn,2,zn)、(xn,3,yn,3,zn)、(xn,4,yn,4,zn)、(xn,5,yn,5,zn)、(xn,6,yn,6,zn)、(xn,7,yn,7,zn)、(xn,8,yn,8,zn)をそれぞれ頂点とする８角形と、(xn+1,1,yn+1,1,zn+1)、(xn+1,2,yn+1,2,zn+1)、(xn+1,3,yn+1,3,zn+1)、(xn+1,4,yn+1,4,zn+1)、(xn+1,5,yn+1,5,zn+1)、(xn+1,6,yn+1,6,zn+1)、(xn+1,7,yn+1,7,zn+1)、(xn+1,8,yn+1,8,zn+1)をそれぞれ頂点とする８角形と、をそれぞれ対向する底面とする８角柱領域Ｖn内の任意の点として表すことができ、これら頂点座標（ｘi,j，ｙi,j，ｚi）は、ｋｈ1がそれぞれ０．６、０．８、１．０、１．４のときに下記、表３８−１〜表３８−４に示される値をとるとともに、ｋｈ1が０．６より大きく１．４より小さいこれ以外の値αのときの頂点座標（ｘl,j(α)，ｙl,j(α)，ｚl(α)）は、ｋｈ1＝ａのときの、既知の頂点座標を（ｘm,j，ｙm,j，ｚm）、ｋｈ1＝ｂのときの既知の頂点座標を（ｘn,j，ｙn,j，ｚn）、とすると、以下の式（１）で表され、式（１）中のｍ、ｎ、ｌは、それぞれ表３８−５に示される値であることを特徴とする表面弾性波素子。
【表３８−１】
0004038952.tif 000040
【表３８−２】
0004038952.tif 000041
【表３８−３】
0004038952.tif 000042
【表３８−４】
0004038952.tif 000043
【数２−１】
0004038952.tif 000044
【表３８−５】
0004038952.tif 000045
【請求項２】
KNbO3層を有するダイヤモンド基板に櫛形電極を形成して構成された表面弾性波素子であって、
前記櫛形電極は前記KNbO3層の表面上に形成されており、前記KNbO3層は、所定モードの表面弾性波の伝搬速度が５０００ｍ／ｓ以上かつ電気機械結合係数が２０％以上となるよう膜厚、配向方向が調整された単結晶であり、利用される表面弾性波は０次モードであって、その波長をλ［μｍ］とするとき、前記KNbO3層は、その厚さをｔ1［μｍ］、結晶方位をオイラー角表示（θ［°］、ψ［°］、φ［°］）で表すと、所定のｋｈ1＝２π（ｔ1／λ）に対する好適な結晶方位（θ、ψ、φ）の値は、θ、ψ、φの値をそれぞれｘ、ｙ、ｚとして直交座標系（Ｘ、Ｙ、Ｚ）上に表示した際に、(xn,1,yn,1,zn)、(xn,2,yn,2,zn)、(xn,3,yn,3,zn)、(xn,4,yn,4,zn)、(xn,5,yn,5,zn)、(xn,6,yn,6,zn)、(xn,7,yn,7,zn)、(xn,8,yn,8,zn)をそれぞれ頂点とする８角形と、(xn+1,1,yn+1,1,zn+1)、(xn+1,2,yn+1,2,zn+1)、(xn+1,3,yn+1,3,zn+1)、(xn+1,4,yn+1,4,zn+1)、(xn+1,5,yn+1,5,zn+1)、(xn+1,6,yn+1,6,zn+1)、(xn+1,7,yn+1,7,zn+1)、(xn+1,8,yn+1,8,zn+1)をそれぞれ頂点とする８角形と、をそれぞれ対向する底面とする８角柱領域Ｖn内の任意の点として表すことができ、これら頂点座標（ｘi,j，ｙi,j，ｚi）は、ｋｈ1がそれぞれ０．８、１．０、１．４のときに下記、表３８−６〜表３８−８に示される値をとるとともに、ｋｈ1が０．８より大きく１．４より小さいこれ以外の値αのときの頂点座標（ｘl,j(α)，ｙl,j(α)，ｚl(α)）は、ｋｈ1＝ａのときの、既知の頂点座標を（ｘm,j，ｙm,j，ｚm）、ｋｈ1＝ｂのときの既知の頂点座標を（ｘn,j，ｙn,j，ｚn）、とすると、以下の式（１）で表され、式（１）中のｍ、ｎ、ｌは、それぞれ表３８−９に示される値であることを特徴とする表面弾性波素子。
【表３８−６】
0004038952.tif 000046
【表３８−７】
0004038952.tif 000047
【表３８−８】
0004038952.tif 000048
【数２−２】
0004038952.tif 000049
【表３８−９】
0004038952.tif 000050
【請求項３】
KNbO3層を有するダイヤモンド基板に櫛形電極を形成して構成された表面弾性波素子であって、
前記櫛形電極は前記KNbO3層と前記ダイヤモンド基板の間に形成されており、前記KNbO3層は、所定モードの表面弾性波の伝搬速度が５０００ｍ／ｓ以上かつ電気機械結合係数が２０％以上となるよう膜厚、配向方向が調整された単結晶であり、利用される表面弾性波は０次モードであって、その波長をλ［μｍ］とするとき、前記KNbO3層は、その厚さをｔ1［μｍ］、結晶方位をオイラー角表示（θ［°］、ψ［°］、φ［°］）で表すと、所定のｋｈ1＝２π（ｔ1／λ）に対する好適な結晶方位（θ、ψ、φ）の値は、θ、ψ、φの値をそれぞれｘ、ｙ、ｚとして直交座標系（Ｘ、Ｙ、Ｚ）上に表示した際に、(xn,1,yn,1,zn)、(xn,2,yn,2,zn)、(xn,3,yn,3,zn)、(xn,4,yn,4,zn)、(xn,5,yn,5,zn)、(xn,6,yn,6,zn)、(xn,7,yn,7,zn)、(xn,8,yn,8,zn)をそれぞれ頂点とする８角形と、(xn+1,1,yn+1,1,zn+1)、(xn+1,2,yn+1,2,zn+1)、(xn+1,3,yn+1,3,zn+1)、(xn+1,4,yn+1,4,zn+1)、(xn+1,5,yn+1,5,zn+1)、(xn+1,6,yn+1,6,zn+1)、(xn+1,7,yn+1,7,zn+1)、(xn+1,8,yn+1,8,zn+1)をそれぞれ頂点とする８角形と、をそれぞれ対向する底面とする８角柱領域Ｖn内の任意の点として表すことができ、これら頂点座標（ｘi,j，ｙi,j，ｚi）は、ｋｈ1がそれぞれ１．０、１．４のときに下記、表３８−１０、表３８−１１に示される値をとるとともに、ｋｈ1が１．０より大きく１．４より小さいこれ以外の値αのときの頂点座標（ｘl,j(α)，ｙl,j(α)，ｚl(α)）は、ｋｈ1＝ａのときの、既知の頂点座標を（ｘm,j，ｙm,j，ｚm）、ｋｈ1＝ｂのときの既知の頂点座標を（ｘn,j，ｙn,j，ｚn）、とすると、以下の式（１）で表され、式（１）中のｍ、ｎ、ｌは、それぞれ表３８−１２に示される値であることを特徴とする表面弾性波素子。
【表３８−１０】
0004038952.tif 000051
【表３８−１１】
0004038952.tif 000052
【数２−３】
0004038952.tif 000053
【表３８−１２】
0004038952.tif 000054
【請求項４】
KNbO3層を有するダイヤモンド基板に櫛形電極を形成して構成された表面弾性波素子であって、
前記櫛形電極は前記KNbO3層の表面上に形成され、前記KNbO3層と前記ダイヤモンド基板の間にさらに短絡用電極を備えており、前記KNbO3層は、所定モードの表面弾性波の伝搬速度が５０００ｍ／ｓ以上かつ電気機械結合係数が２０％以上となるよう膜厚、配向方向が調整された単結晶であり、利用される表面弾性波は１次モードであって、その波長をλ［μｍ］とするとき、前記KNbO3層は、その厚さをｔ1［μｍ］、結晶方位をオイラー角表示（θ［°］、ψ［°］、φ［°］）で表すと、所定のｋｈ1＝２π（ｔ1／λ）に対する好適な結晶方位（θ、ψ、φ）の値は、θ、ψ、φの値をそれぞれｘ、ｙ、ｚとして直交座標系（Ｘ、Ｙ、Ｚ）上に表示した際に、(xn,1,yn,1,zn)、(xn,2,yn,2,zn)、(xn,3,yn,3,zn)、(xn,4,yn,4,zn)、(xn,5,yn,5,zn)、(xn,6,yn,6,zn)、(xn,7,yn,7,zn)、(xn,8,yn,8,zn)をそれぞれ頂点とする８角形と、(xn+1,1,yn+1,1,zn+1)、(xn+1,2,yn+1,2,zn+1)、(xn+1,3,yn+1,3,zn+1)、(xn+1,4,yn+1,4,zn+1)、(xn+1,5,yn+1,5,zn+1)、(xn+1,6,yn+1,6,zn+1)、(xn+1,7,yn+1,7,zn+1)、(xn+1,8,yn+1,8,zn+1)をそれぞれ頂点とする８角形と、をそれぞれ対向する底面とする８角柱領域Ｖn内の任意の点として表すことができ、これら頂点座標（ｘi,j，ｙi,j，ｚi）は、ｋｈ1が０．４のときに下記表３８−１３に示される値をとることを特徴とする表面弾性波素子。
【表３８−１３】
0004038952.tif 000055
【請求項５】
KNbO3層を有するダイヤモンド基板に櫛形電極を形成して構成された表面弾性波素子であって、
前記櫛形電極は前記KNbO3層の表面上に形成されており、前記KNbO3層は、所定モードの表面弾性波の伝搬速度が５０００ｍ／ｓ以上かつ電気機械結合係数が２０％以上となるよう膜厚、配向方向が調整された単結晶であり、利用される表面弾性波は１次モードであって、その波長をλ［μｍ］とするとき、前記KNbO3層は、その厚さをｔ1［μｍ］、結晶方位をオイラー角表示（θ［°］、ψ［°］、φ［°］）で表すと、所定のｋｈ1＝２π（ｔ1／λ）に対する好適な結晶方位（θ、ψ、φ）の値は、θ、ψ、φの値をそれぞれｘ、ｙ、ｚとして直交座標系（Ｘ、Ｙ、Ｚ）上に表示した際に、(xn,1,yn,1,zn)、(xn,2,yn,2,zn)、(xn,3,yn,3,zn)、(xn,4,yn,4,zn)、(xn,5,yn,5,zn)、(xn,6,yn,6,zn)、(xn,7,yn,7,zn)、(xn,8,yn,8,zn)をそれぞれ頂点とする８角形と、(xn+1,1,yn+1,1,zn+1)、(xn+1,2,yn+1,2,zn+1)、(xn+1,3,yn+1,3,zn+1)、(xn+1,4,yn+1,4,zn+1)、(xn+1,5,yn+1,5,zn+1)、(xn+1,6,yn+1,6,zn+1)、(xn+1,7,yn+1,7,zn+1)、(xn+1,8,yn+1,8,zn+1)をそれぞれ頂点とする８角形と、をそれぞれ対向する底面とする８角柱領域Ｖn内の任意の点として表すことができ、これら頂点座標（ｘi,j，ｙi,j，ｚi）は、ｋｈ1がそれぞれ１．０、１．２のときに下記表３８−１４、表３８−１５に示される値をとるとともに、ｋｈ1が１．０より大きく１．２より小さいこれ以外の値αのときの頂点座標（ｘl,j(α)，ｙl,j(α)，ｚl(α)）は、ｋｈ1＝ａのときの、既知の頂点座標を（ｘm,j，ｙm,j，ｚm）、ｋｈ1＝ｂのときの既知の頂点座標を（ｘn,j，ｙn,j，ｚn）、とすると、以下の式（１）で表され、式（１）中のｍ、ｎ、ｌは、それぞれ表３８−１６に示される値であることを特徴とする表面弾性波素子。
【表３８−１４】
0004038952.tif 000056
【表３８−１５】
0004038952.tif 000057
【数２−４】
0004038952.tif 000058
【表３８−１６】
0004038952.tif 000059
【請求項６】
KNbO3層を有するダイヤモンド基板に櫛形電極を形成して構成された表面弾性波素子であって、
前記櫛形電極は前記KNbO3層と前記ダイヤモンド基板の間に形成されており、前記KNbO3層は、所定モードの表面弾性波の伝搬速度が５０００ｍ／ｓ以上かつ電気機械結合係数が２０％以上となるよう膜厚、配向方向が調整された単結晶であり、利用される表面弾性波は１次モードであって、その波長をλ［μｍ］とするとき、前記KNbO3層は、その厚さをｔ1［μｍ］、結晶方位をオイラー角表示（θ［°］、ψ［°］、φ［°］）で表すと、所定のｋｈ1＝２π（ｔ1／λ）に対する好適な結晶方位（θ、ψ、φ）の値は、θ、ψ、φの値をそれぞれｘ、ｙ、ｚとして直交座標系（Ｘ、Ｙ、Ｚ）上に表示した際に、(xn,1,yn,1,zn)、(xn,2,yn,2,zn)、(xn,3,yn,3,zn)、(xn,4,yn,4,zn)、(xn,5,yn,5,zn)、(xn,6,yn,6,zn)、(xn,7,yn,7,zn)、(xn,8,yn,8,zn)をそれぞれ頂点とする８角形と、(xn+1,1,yn+1,1,zn+1)、(xn+1,2,yn+1,2,zn+1)、(xn+1,3,yn+1,3,zn+1)、(xn+1,4,yn+1,4,zn+1)、(xn+1,5,yn+1,5,zn+1)、(xn+1,6,yn+1,6,zn+1)、(xn+1,7,yn+1,7,zn+1)、(xn+1,8,yn+1,8,zn+1)をそれぞれ頂点とする８角形と、をそれぞれ対向する底面とする８角柱領域Ｖn内の任意の点として表すことができ、これら頂点座標（ｘi,j，ｙi,j，ｚi）は、ｋｈ1が１．２のときに下記、表３８−１７に示される値をとることを特徴とする表面弾性波素子。
【表３８−１７】
0004038952.tif 000060
【請求項７】
KNbO3層を有するダイヤモンド基板に櫛形電極を形成して構成された表面弾性波素子であって、
前記櫛形電極は前記KNbO3層の表面上に形成され、前記KNbO3層と前記ダイヤモンド基板の間にさらに短絡用電極を備えており、前記KNbO3層は、所定モードの表面弾性波の伝搬速度が５０００ｍ／ｓ以上かつ電気機械結合係数が２０％以上となるよう膜厚、配向方向が調整された単結晶であり、利用される表面弾性波は２次モードであって、その波長をλ［μｍ］とするとき、前記KNbO3層は、その厚さをｔ1［μｍ］、結晶方位をオイラー角表示（θ［°］、ψ［°］、φ［°］）で表すと、所定のｋｈ1＝２π（ｔ1／λ）に対する好適な結晶方位（θ、ψ、φ）の値は、θ、ψ、φの値をそれぞれｘ、ｙ、ｚとして直交座標系（Ｘ、Ｙ、Ｚ）上に表示した際に、(xn,1,yn,1,zn)、(xn,2,yn,2,zn)、(xn,3,yn,3,zn)、(xn,4,yn,4,zn)、(xn,5,yn,5,zn)、(xn,6,yn,6,zn)、(xn,7,yn,7,zn)、(xn,8,yn,8,zn)をそれぞれ頂点とする８角形と、(xn+1,1,yn+1,1,zn+1)、(xn+1,2,yn+1,2,zn+1)、(xn+1,3,yn+1,3,zn+1)、(xn+1,4,yn+1,4,zn+1)、(xn+1,5,yn+1,5,zn+1)、(xn+1,6,yn+1,6,zn+1)、(xn+1,7,yn+1,7,zn+1)、(xn+1,8,yn+1,8,zn+1)をそれぞれ頂点とする８角形と、をそれぞれ対向する底面とする８角柱領域Ｖn内の任意の点として表すことができ、これら頂点座標（ｘi,j，ｙi,j，ｚi）は、ｋｈ1がそれぞれ１．２、１．４、１．８、２．４、３．０のときに下記、表３８−１８〜表３８−２２に示される値をとるとともに、ｋｈ1が１．２より大きく３．０より小さいこれ以外の値αのときの頂点座標（ｘl,j(α)，ｙl,j(α)，ｚl(α)）は、ｋｈ1＝ａのときの、既知の頂点座標を（ｘm,j，ｙm,j，ｚm）、ｋｈ1＝ｂのときの既知の頂点座標を（ｘn,j，ｙn,j，ｚn）、とすると、以下の式（１）で表され、式（１）中のｍ、ｎ、ｌは、それぞれ表３８−２３に示される値であることを特徴とする表面弾性波素子。
【表３８−１８】
0004038952.tif 000061
【表３８−１９】
0004038952.tif 000062
【表３８−２０】
0004038952.tif 000063
【表３８−２１】
0004038952.tif 000064
【表３８−２２】
0004038952.tif 000065
【数２−５】
0004038952.tif 000066
【表３８−２３】
0004038952.tif 000067
【請求項８】
KNbO3層を有するダイヤモンド基板に櫛形電極を形成して構成された表面弾性波素子であって、
前記櫛形電極は前記KNbO3層の表面上に形成されており、前記KNbO3層は、所定モードの表面弾性波の伝搬速度が５０００ｍ／ｓ以上かつ電気機械結合係数が２０％以上となるよう膜厚、配向方向が調整された単結晶であり、利用される表面弾性波は２次モードであって、その波長をλ［μｍ］とするとき、前記KNbO3層は、その厚さをｔ1［μｍ］、結晶方位をオイラー角表示（θ［°］、ψ［°］、φ［°］）で表すと、所定のｋｈ1＝２π（ｔ1／λ）に対する好適な結晶方位（θ、ψ、φ）の値は、θ、ψ、φの値をそれぞれｘ、ｙ、ｚとして直交座標系（Ｘ、Ｙ、Ｚ）上に表示した際に、(xn,1,yn,1,zn)、(xn,2,yn,2,zn)、(xn,3,yn,3,zn)、(xn,4,yn,4,zn)、(xn,5,yn,5,zn)、(xn,6,yn,6,zn)、(xn,7,yn,7,zn)、(xn,8,yn,8,zn)をそれぞれ頂点とする８角形と、(xn+1,1,yn+1,1,zn+1)、(xn+1,2,yn+1,2,zn+1)、(xn+1,3,yn+1,3,zn+1)、(xn+1,4,yn+1,4,zn+1)、(xn+1,5,yn+1,5,zn+1)、(xn+1,6,yn+1,6,zn+1)、(xn+1,7,yn+1,7,zn+1)、(xn+1,8,yn+1,8,zn+1)をそれぞれ頂点とする８角形と、をそれぞれ対向する底面とする８角柱領域Ｖn内の任意の点として表すことができ、これら頂点座標（ｘi,j，ｙi,j，ｚi）は、ｋｈ1がそれぞれ０．６、０．８、１．０、１．２、１．４、１．８、２．４、３．０のときに下記、表３８−２４〜表３８−３１に示される値をとるとともに、ｋｈ1が０．６より大きく３．０より小さいこれ以外の値αのときの頂点座標（ｘl,j(α)，ｙl,j(α)，ｚl(α)）は、ｋｈ1＝ａのときの、既知の頂点座標を（ｘm,j，ｙm,j，ｚm）、ｋｈ1＝ｂのときの既知の頂点座標を（ｘn,j，ｙn,j，ｚn）、とすると、以下の式（１）で表され、式（１）中のｍ、ｎ、ｌは、それぞれ表３８−３２に示される値であることを特徴とする表面弾性波素子。
【表３８−２４】
0004038952.tif 000068
【表３８−２５】
0004038952.tif 000069
【表３８−２６】
0004038952.tif 000070
【表３８−２７】
0004038952.tif 000071
【表３８−２８】
0004038952.tif 000072
【表３８−２９】
0004038952.tif 000073
【表３８−３０】
0004038952.tif 000074
【表３８−３１】
0004038952.tif 000075
【数２−６】
0004038952.tif 000076
【表３８−３２】
0004038952.tif 000077
【請求項９】
KNbO3層を有するダイヤモンド基板に櫛形電極を形成して構成された表面弾性波素子であって、
前記櫛形電極は前記KNbO3層と前記ダイヤモンド基板の間に形成されており、前記KNbO3層は、所定モードの表面弾性波の伝搬速度が５０００ｍ／ｓ以上かつ電気機械結合係数が２０％以上となるよう膜厚、配向方向が調整された単結晶であり、利用される表面弾性波は２次モードであって、その波長をλ［μｍ］とするとき、前記KNbO3層は、その厚さをｔ1［μｍ］、結晶方位をオイラー角表示（θ［°］、ψ［°］、φ［°］）で表すと、所定のｋｈ1＝２π（ｔ1／λ）に対する好適な結晶方位（θ、ψ、φ）の値は、θ、ψ、φの値をそれぞれｘ、ｙ、ｚとして直交座標系（Ｘ、Ｙ、Ｚ）上に表示した際に、(xn,1,yn,1,zn)、(xn,2,yn,2,zn)、(xn,3,yn,3,zn)、(xn,4,yn,4,zn)、(xn,5,yn,5,zn)、(xn,6,yn,6,zn)、(xn,7,yn,7,zn)、(xn,8,yn,8,zn)をそれぞれ頂点とする８角形と、(xn+1,1,yn+1,1,zn+1)、(xn+1,2,yn+1,2,zn+1)、(xn+1,3,yn+1,3,zn+1)、(xn+1,4,yn+1,4,zn+1)、(xn+1,5,yn+1,5,zn+1)、(xn+1,6,yn+1,6,zn+1)、(xn+1,7,yn+1,7,zn+1)、(xn+1,8,yn+1,8,zn+1)をそれぞれ頂点とする８角形と、をそれぞれ対向する底面とする８角柱領域Ｖn内の任意の点として表すことができ、これら頂点座標（ｘi,j，ｙi,j，ｚi）は、ｋｈ1がそれぞれ１．４、１．８、２．４、３．０のときに下記、表３８−３３〜表３８−３６に示される値をとるとともに、ｋｈ1が１．４より大きく３．０より小さいこれ以外の値αのときの頂点座標（ｘl,j(α)，ｙl,j(α)，ｚl(α)）は、ｋｈ1＝ａのときの、既知の頂点座標を（ｘm,j，ｙm,j，ｚm）、ｋｈ1＝ｂのときの既知の頂点座標を（ｘn,j，ｙn,j，ｚn）、とすると、以下の式（１）で表され、式（１）中のｍ、ｎ、ｌは、それぞれ表３８−３７に示される値であることを特徴とする表面弾性波素子。
【表３８−３３】
0004038952.tif 000078
【表３８−３４】
0004038952.tif 000079
【表３８−３５】
0004038952.tif 000080
【表３８−３６】
0004038952.tif 000081
【数２−７】
0004038952.tif 000082
【表３８−３７】
0004038952.tif 000083
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固体表面を伝搬する表面弾性波を利用する表面弾性波素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
表面弾性波（ＳＡＷ；Surface Acoustic Waves）を利用した表面弾性波素子は、小型・軽量、耐震性・耐衝撃性、信頼性、温度安定性が高い、長寿命、位相特性が優れているなどの種々の特徴を有し、周波数フィルタ、共振器、遅延デバイス、信号処理素子、コンボルバ、オプトエレクトロニクス用機能素子等として広く適用が可能である。
【０００３】
表面弾性波素子の特性は、基板材料の特性に負うところが大きく、特に、伝搬速度（Ｖ）と電気機械結合係数（Ｋ2）とが重要である。このうち、伝搬速度は大きいほど高周波化に有利であり、電気機械結合係数は大きいほど広帯域で損失を低減させることが可能となる。
【０００４】
伝搬速度、電気機械結合係数の大きな基板材料の開発が進められており、こうした基板材料としては、特開平３−１９８４１２号公報に開示されたZnO／ダイヤモンド基板、特開平８−３２３９８号公報に開示されたｃ軸配向多結晶LiNbO3／ダイヤモンド基板、特開平９−２１９６３２号公報に開示された単結晶LiNbO3／ダイヤモンド基板等が知られている。
【０００５】
このうち、特開平９−２１９６３２号公報には、ｖ＝８０００〜１１５００ｍ／ｓかつＫ2＝１０〜２０％という優れた特性を達成できる単結晶LiNbO3層の膜厚、結晶方向の設定が開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、５０００ｍ／ｓ以上という高い伝搬速度を維持したまま、電気機械結合係数をさらに向上させることは困難である。
【０００７】
本発明は、表面弾性波の伝搬速度を増大させ、かつ、電気機械結合係数を２０％以上に向上させた表面弾性波素子を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、鋭意研究の結果、LiNbO3と同じニオブ酸塩であるKNbO3の単結晶をダイヤモンド上に積層させて櫛形電極を配置した構造を有する表面弾性波素子において、単結晶KNbO3の配向方向と膜厚とを利用するモードの表面弾性波に対応して調整することにより、表面弾性波の伝搬速度と電気機械結合係数をともに向上せしめ、上記課題を達成することができることを見出した。そして、利用するモードの表面弾性波に対してｖ＝５０００ｍ／ｓ以上かつＫ2＝２０％以上を達成することのできる単結晶KNbO3の配向方向と膜厚とを明らかにした。
【０００９】
本発明は上記知見に基づいてなされたものであり、櫛形電極は、単結晶KNbO3層上あるいは単結晶KNbO3層とダイヤモンド層の間のいずれに設けられていてもよく、単結晶KNbO3層上に櫛形電極を、単結晶KNbO3層とダイヤモンド層の間に短絡用電極を設けたものでもよい。それぞれの場合に、好適な単結晶KNbO3の配向方向と膜厚は異なってくる。これらの好適な範囲については、以下の発明の実施の形態において詳述する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の参照番号を附し、重複する説明は省略する。
【００１１】
なお、単結晶KNbO3層のKNbO3の結晶配向を表現するにあたり、図１に示されるように結晶の切出し面の法線方向をＺ軸、表面弾性波の伝搬方向をＸ軸とする直交座標系（ｘ、ｙ、ｚ）におけるオイラー角表示（θ、ψ、φ）を用いるものとする。
【００１２】
（第１の実施形態）
図２は、本発明に係る表面弾性波素子の第１の実施形態の構成図である。図２に示されるように、本実施形態の表面弾性波素子は、ダイヤモンド基板１０と、このダイヤモンド基板１０上に形成された短絡用電極２０と、短絡用電極２０を覆ってダイヤモンド基板１０上に積層された単結晶KNbO3層３０と、単結晶KNbO3層３０の表面に形成された櫛形電極４０と、を備えている。
【００１３】
ここで、表面弾性波素子の櫛形電極４０を動作させ、表面弾性波を励振させると、伝搬速度ｖの異なる複数の表面弾性波が励起される。これらの表面弾性波のそれぞれを区別するため、伝搬速度ｖが小さい方から０次モード、１次モード、２次モード、…と称することとする。表面弾性波素子における表面弾性波の波長λは櫛形電極の電極幅ｄにより決定され、図３に平面形状を示すようなシングル電極の場合は、λ＝４ｄとなり、図４に平面形状を示すようなダブル電極の場合は、λ＝８ｄとなる。そして、動作周波数をｆとすると、ｖ＝ｆλを満たすモードの表面弾性波が利用される。本実施形態の表面弾性波素子では、０次モードの表面弾性波を利用する。
【００１４】
ダイヤモンド１０としては、単結晶ダイヤモンド、多結晶ダイヤモンド、アモルファスダイヤモンドのいずれも使用可能であり、他の材料上に、ダイヤモンド層を各種の公知の成長方法により成長させても構わない。このダイヤモンド１０の面方位は、特に制限されず、面方位の異なる結晶が混在していてもよい。ただし、ダイヤモンド１０の厚みをｔ2とすると、２π（ｔ2／λ）は４以上であることが好ましく、８以上とすればさらに好ましい。
【００１５】
短絡用電極２０は、単結晶KNbO3層３０の下面電位を等電位とする機能を有しており、Al、Au、Al-Cu等の金属薄膜から構成されていることが好ましい。そして、厚みは５０〜３０００オングストローム程度であることが好ましく、１００〜５００オングストロームであればさらに好ましい。薄すぎると、等電位の形成が困難になり、厚すぎると表面弾性波の伝搬速度が低下するためである。
【００１６】
櫛形電極４０には、導電性の各種の材料が使用できるが、加工性及びコスト面からAl薄膜を使用することが特に好ましい。そして、厚みは１００〜５０００オングストローム程度であることが好ましく、１００〜５００オングストロームであればさらに好ましい。薄すぎると、電気抵抗が増大して損失が増加し、厚すぎると表面弾性波の反射を引き起こして目標の表面弾性波特性が得られなくなるためである。櫛形電極４０の平面形状としては、図３、図４に示される形状のほか、各種の形状を用いることができる。
【００１７】
本実施形態は、ダイヤモンド１０の表面を研磨した後に、研磨表面に短絡用電極２０の薄膜を形成し、そこに所定の結晶方向となるよう切出した単結晶KNbO3の薄板を貼り合わせて、さらにその表面を研磨して所定の厚さに調整することで単結晶KNbO3層３０を形成し、その表面に櫛形電極４０を形成することで完成する。
【００１８】
ここで、単結晶KNbO3層３０は、厚さｔ1［μｍ］と結晶方位（θ［°］、ψ［°］、φ［°］）とが所定の状態に設定されている。以下、厚さｔ1に代えてｋｈ1＝２π（ｔ1／λ）を用いる。
【００１９】
所定のｋｈ1に対する好適な結晶方位（θ、ψ、φ）の値は、θ、ψ、φの値をそれぞれｘ、ｙ、ｚとして直交座標系（Ｘ、Ｙ、Ｚ）上に表示した際に、(xn,1,yn,1,zn)、(xn,2,yn,2,zn)、(xn,3,yn,3,zn)、(xn,4,yn,4,zn)、(xn,5,yn,5,zn)、(xn,6,yn,6,zn)、(xn,7,yn,7,zn)、(xn,8,yn,8,zn)をそれぞれ頂点とする８角形と、(xn+1,1,yn+1,1,zn+1)、(xn+1,2,yn+1,2,zn+1)、(xn+1,3,yn+1,3,zn+1)、(xn+1,4,yn+1,4,zn+1)、(xn+1,5,yn+1,5,zn+1)、(xn+1,6,yn+1,6,zn+1)、(xn+1,7,yn+1,7,zn+1)、(xn+1,8,yn+1,8,zn+1)をそれぞれ頂点とする８角形と、をそれぞれ対向する底面とする８角柱領域Ｖn内の任意の点として表すことができる。つまり、座標(xi,j,yi,j,zi)で表される頂点をＰi,jとすると、８角柱領域Ｖiは、境界となる１６個の頂点Ｐi,j及びＰi+1,j（ｊは１から８までの整数）で表すことができる。
【００２０】
表１〜表４に、ｋｈ1がそれぞれ０．６、０．８、１．０、１．４のときの８角柱領域Ｖiの頂点Ｐi,jの座標（ｘi,j，ｙi,j，ｚi）を示す。
【００２１】
【表１】
0004038952.tif 000002
【００２２】
【表２】
0004038952.tif 000003
【００２３】
【表３】
0004038952.tif 000004
【００２４】
【表４】
0004038952.tif 000005
ｋｈ1が０．６より大きく１．４より小さいこれ以外の値αのときの８角柱領域Ｖiの各頂点Ｐi,j及びＰi+1,jの座標は、ａ＜α＜ｂを満たし、かつαに最も近い頂点座標が既知のｋｈ1のときの頂点座標値を利用して線形補間により求める。
【００２５】
そして、ｋｈ1＝ａのときの、頂点座標を（ｘm,j，ｙm,j，ｚm）、ｋｈ1＝ｂのときの頂点座標を（ｘn,j，ｙn,j，ｚn）、とすると、ａ＜α＜ｂを満たすｋｈ1＝αのときの頂点座標（ｘl,j(α)，ｙl,j(α)，ｚl(α)）は、以下の式で表せる。
【００２６】
【数１】
0004038952.tif 000006
【００２７】
表５にｋｈ1の範囲に対するｍ、ｎ、ｌの対応を示す。
【００２８】
【表５】
0004038952.tif 000007
例えば、αが０．７のときは、表１、表２、表５及び（１）式から、１６頂点の座標値は、それぞれ(95,30,60)、(107.5,22.5,60)、(107.5,12.5,60)、(105,0,60)、(90,0,60)、(75,0,60)、(77.5,12.5,60)、(85,25,60)、(97.5,45,70)、(107.5,35,70)、(107.5,20,70)、(107.5,0,70)、(90,0,70)、(72.5,0,70)、(75,20,70)、(82.5,32.5,70)となる。
【００２９】
本発明者らは、ダイヤモンド１０の厚さを１００μｍとして、ｋｈ1を０．２〜３．０の間で０．２刻みで、結晶方位（θ、ψ、φ）を１０°ずつ変化させて種々の表面弾性波素子を作成し、その各々についての電気機械結合係数Ｋ2、伝搬速度Ｖを評価した。
【００３０】
その結果、０次モードの伝搬速度Ｖはφ及びｋｈ1に依存し、特にｋｈ1が小さいほど大きくなることを確認した。図５は、０次モードの表面弾性波の伝搬速度とｋｈ1の関係を示したグラフであり、図５（ａ）が０°≦φ≦３０°の場合、図５（ｂ）が４０°≦φ≦６０°の場合、図５（ｃ）が７０°≦φ≦９０°の場合、をそれぞれ示している。図より５０００ｍ／ｓ以上の高伝搬速度を達成するためには、ｋｈ1は１．４以下でなければならないことが確認された。
【００３１】
図６、図７は、φが７０°、ｋｈ1がそれぞれ０．６、１．０の場合に、θ、ψを直交する座標軸にとり、電気機械結合係数Ｋ2の等しい位置をプロットして描いた等高線グラフである。本実施形態における電気機械結合係数Ｋ2の向上が確認できる。
【００３２】
これらの検討の結果、本実施形態の表面弾性波素子においては、表面弾性波（０次モード）の伝搬速度Ｖは５０００〜８５００ｍ／ｓであり、電気機械結合係数Ｋ2は２０〜３０％であって、高い伝搬速度を維持しつつ電気機械結合係数Ｋ2が２０％以上に向上していることが確認できた。
【００３３】
（第２の実施形態）
図８は、本発明に係る表面弾性波素子の第２の実施形態の構成図である。図８に示されるように、本実施形態の表面弾性波素子は、ダイヤモンド基板１１と、このダイヤモンド基板１１上に積層された単結晶KNbO3層３１と、単結晶KNbO3層３１の表面に形成された櫛形電極４１と、を備えている。この櫛形電極４１には、第１の実施形態と同様に、図３あるいは図４に示される平面形状を採用することができる。本実施形態の表面弾性波素子では、第１の実施形態と同様に０次モードの表面弾性波を利用する。
【００３４】
本実施形態は、ダイヤモンド１１の表面を研磨した後、そこに所定の結晶方向となるよう切出した単結晶KNbO3の薄板を貼り合わせて、さらにその表面を研磨して所定の厚さに調整することで単結晶KNbO3層３１を形成し、その表面に櫛形電極４１を形成することで完成する。
【００３５】
ここで、第１の実施形態と同様に、単結晶KNbO3層３１の膜厚を前述のｋｈ1により規定し、結晶方位を（θ、ψ、φ）によって表すこととすると、所定のｋｈ1に対する好適な結晶方位（θ、ψ、φ）の値は、θ、ψ、φの値をそれぞれｘ、ｙ、ｚとして直交座標系（Ｘ、Ｙ、Ｚ）上に表示した際に、第１の実施形態と同じくＰi,j及びＰi+1,j（ｊは１から８までの整数）を１６個の頂点とする８角柱領域Ｖiの内部領域として表すことができる。
【００３６】
表６〜表８に、ｋｈ1がそれぞれ０．８、１．０、１．４のときの８角柱領域Ｖiの頂点Ｐi,jの座標（ｘi,j，ｙi,j，ｚi）を示す。
【００３７】
【表６】
0004038952.tif 000008
【００３８】
【表７】
0004038952.tif 000009
【００３９】
【表８】
0004038952.tif 000010
ｋｈ1が０．８より大きく１．４より小さいこれ以外の値αのときの８角柱領域Ｖiの各頂点Ｐi,j及びＰi+1,jの座標は、第１の実施形態と同様にａ＜α＜ｂを満たし、かつαに最も近い頂点座標が既知のｋｈ1のときの頂点座標値を利用して（１）式を用いて線形補間により求める。表９にｋｈ1の範囲に対するｍ、ｎ、ｌの対応を示す。
【００４０】
【表９】
0004038952.tif 000011
第１の実施形態と同様に、種々の表面弾性波素子を作成し、その各々についての電気機械結合係数Ｋ2、伝搬速度Ｖを評価した。伝搬速度Ｖについては、第１の実施形態の説明において述べたことがそのままあてはまるため、その説明を省略する。
【００４１】
図９〜図１１は、φが５０°、ｋｈ1がそれぞれ０．８、１．０、１．４の場合に、θ、ψを直交する座標軸にとり、電気機械結合係数Ｋ2の等しい位置をプロットして描いた等高線グラフである。本実施形態における電気機械結合係数Ｋ2の向上が確認できる。
【００４２】
これらの検討の結果、本実施形態の表面弾性波素子においては、表面弾性波（０次モード）の伝搬速度Ｖは５０００〜８０００ｍ／ｓであり、電気機械結合係数Ｋ2は２０〜４５％であって、高い伝搬速度を維持しつつ電気機械結合係数Ｋ2が２０％以上に向上していることが確認できた。
【００４３】
（第３の実施形態）
図１２は、本発明に係る表面弾性波素子の第３の実施形態の構成図である。図１２に示されるように、本実施形態の表面弾性波素子は、ダイヤモンド基板１２と、このダイヤモンド基板１２の表面に形成された櫛形電極４２と、この櫛形電極４２を覆い、ダイヤモンド基板１２上に積層された単結晶KNbO3層３２と、を備えている。この櫛形電極４２には、第１、第２の実施形態と同様に、図３あるいは図４に示される平面形状を採用することができる。本実施形態の表面弾性波素子では、第１、第２の実施形態と同様に０次モードの表面弾性波を利用する。
【００４４】
本実施形態は、ダイヤモンド１２の表面を研磨した後、そこに櫛形電極４２を形成し、さらにその上に所定の結晶方向となるよう切出した単結晶KNbO3の薄板を貼り合わせたうえでその表面を研磨して所定の厚さに調整することで単結晶KNbO3層３２を形成することで完成する。
【００４５】
ここで、所定のｋｈ1に対する好適な結晶方位（θ、ψ、φ）の値は、第１、第２の実施形態と同じくＰi,j及びＰi+1,j（ｊは１から８までの整数）を１６個の頂点とする８角柱領域Ｖiの内部領域として表すことができる。
【００４６】
表１０と表１１に、ｋｈ1がそれぞれ１．０、１．４のときの８角柱領域Ｖiの頂点Ｐi,jの座標（ｘi,j，ｙi,j，ｚi）を示す。
【００４７】
【表１０】
0004038952.tif 000012
【００４８】
【表１１】
0004038952.tif 000013
ｋｈ1が１．０より大きく１．４より小さい値αのときの８角柱領域Ｖiの各頂点Ｐi,j及びＰi+1,jの座標は、第１、第２の実施形態と同様にａ＜α＜ｂを満たす頂点座標が既知のｋｈ1のときの頂点座標値を利用して（１）式を用いて線形補間により求める。表１２にｋｈ1の範囲に対するｍ、ｎ、ｌの対応を示す。
【００４９】
【表１２】
0004038952.tif 000014
第１、第２の実施形態と同様に、種々の表面弾性波素子を作成し、その各々についての電気機械結合係数Ｋ2、伝搬速度Ｖを評価した。伝搬速度Ｖについては、第１の実施形態の説明において述べたことがそのままあてはまるため、その説明を省略する。
【００５０】
図１３、図１４は、φが３０°、ｋｈ1がそれぞれ１．０、１．４の場合に、θ、ψを直交する座標軸にとり、電気機械結合係数Ｋ2の等しい位置をプロットして描いた等高線グラフである。本実施形態における電気機械結合係数Ｋ2の向上が確認できる。
【００５１】
これらの検討の結果、本実施形態の表面弾性波素子においては、表面弾性波（０次モード）の伝搬速度Ｖは５０００〜７０００ｍ／ｓであり、電気機械結合係数Ｋ2は２０〜３０％であって、高い伝搬速度を維持しつつ電気機械結合係数Ｋ2が２０％以上に向上していることが確認できた。
【００５２】
（第４の実施形態）
本実施形態は、第１の実施形態と同じく図２に示される構造をなしており、１次モードの表面弾性波を利用する点が相違する。
【００５３】
第１〜第３の実施形態と同様に、所定のｋｈ1に対する好適な結晶方位（θ、ψ、φ）の値は、Ｐi,j及びＰi+1,j（ｊは１から８までの整数）を１６個の頂点とする８角柱領域Ｖiの内部領域として表すことができる。
【００５４】
表１３に、ｋｈ1が０．４のときの８角柱領域Ｖiの頂点Ｐi,jの座標（ｘi,j，ｙi,j，ｚi）を示す。
【００５５】
【表１３】
0004038952.tif 000015
第１〜第３の実施形態と同様に、種々の表面弾性波素子を作成し、その各々についての電気機械結合係数Ｋ2、伝搬速度Ｖを評価した。
【００５６】
その結果、１次モードの伝搬速度Ｖもφ及びｋｈ1に依存し、特にｋｈ1が小さいほど大きくなることを確認した。図１５は、１次モードの表面弾性波の伝搬速度とｋｈ1の関係を示したグラフであり、図１５（ａ）が０°≦φ≦３０°の場合、図１５（ｂ）が４０°≦φ≦６０°の場合、図１５（ｃ）が７０°≦φ≦９０°の場合、をそれぞれ示している。図より５０００ｍ／ｓ以上の高伝搬速度を達成するためには、ｋｈ1は２．０以下でなければならないことが確認された。
【００５７】
図１６は、φが８０°、ｋｈ1が０．４の場合に、θ、ψを直交する座標軸にとり、電気機械結合係数Ｋ2の等しい位置をプロットして描いた等高線グラフである。本実施形態における電気機械結合係数Ｋ2の向上が確認できる。
【００５８】
これらの検討の結果、本実施形態の表面弾性波素子においては、表面弾性波（１次モード）の伝搬速度Ｖは９５００〜１１０００ｍ／ｓであり、電気機械結合係数Ｋ2は２０〜２５％であって、高い伝搬速度を維持しつつ電気機械結合係数Ｋ2が２０％以上に向上していることが確認できた。
【００５９】
（第５の実施形態）
本実施形態は、第２の実施形態と同じく図８に示される構造をなしており、１次モードの表面弾性波を利用する点が相違する。
【００６０】
第１〜第４の実施形態と同様に、所定のｋｈ1に対する好適な結晶方位（θ、ψ、φ）の値は、Ｐi,j及びＰi+1,j（ｊは１から８までの整数）を１６個の頂点とする８角柱領域Ｖiの内部領域として表すことができる。
【００６１】
表１４、表１５に、ｋｈ1が１．０、１．２のときの８角柱領域Ｖiの頂点Ｐi,jの座標（ｘi,j，ｙi,j，ｚi）をそれぞれ示す。
【００６２】
【表１４】
0004038952.tif 000016
【００６３】
【表１５】
0004038952.tif 000017
ｋｈ1が１．０より大きく１．２より小さい値αのときの８角柱領域Ｖiの各頂点Ｐi,j及びＰi+1,jの座標は、第１〜第４の実施形態と同様にａ＜α＜ｂを満たす頂点座標が既知のｋｈ1のときの頂点座標値を利用して（１）式を用いて線形補間により求める。表１６にｋｈ1の範囲に対するｍ、ｎ、ｌの対応を示す。
【００６４】
【表１６】
0004038952.tif 000018
第１〜第４の実施形態と同様に、種々の表面弾性波素子を作成し、その各々についての電気機械結合係数Ｋ2、伝搬速度Ｖを評価した。伝搬速度Ｖについては、第４の実施形態の説明において述べたことがそのままあてはまるため、その説明を省略する。
【００６５】
図１７、図１８は、φが３０°、ｋｈ1がそれぞれ１．０、１．２の場合に、θ、ψを直交する座標軸にとり、電気機械結合係数Ｋ2の等しい位置をプロットして描いた等高線グラフである。本実施形態における電気機械結合係数Ｋ2の向上が確認できる。
【００６６】
これらの検討の結果、本実施形態の表面弾性波素子においては、表面弾性波（１次モード）の伝搬速度Ｖは７０００〜７５００ｍ／ｓであり、電気機械結合係数Ｋ2は２０％であって、高い伝搬速度を維持しつつ電気機械結合係数Ｋ2が２０％に向上していることが確認できた。
【００６７】
（第６の実施形態）
本実施形態は、第３の実施形態と同じく図１２に示される構造をなしており、１次モードの表面弾性波を利用する点が相違する。
【００６８】
第１〜第５の実施形態と同様に、所定のｋｈ1に対する好適な結晶方位（θ、ψ、φ）の値は、Ｐi,j及びＰi+1,j（ｊは１から８までの整数）を１６個の頂点とする８角柱領域Ｖiの内部領域として表すことができる。
【００６９】
表１７に、ｋｈ1が１．２のときの８角柱領域Ｖiの頂点Ｐi,jの座標（ｘi,j，ｙi,j，ｚi）を示す。
【００７０】
【表１７】
0004038952.tif 000019
第１〜第５の実施形態と同様に、種々の表面弾性波素子を作成し、その各々についての電気機械結合係数Ｋ2、伝搬速度Ｖを評価した。伝搬速度Ｖについては、第４の実施形態の説明において述べたことがそのままあてはまるため、その説明を省略する。
【００７１】
図１９は、φが２０°、ｋｈ1が１．２の場合に、θ、ψを直交する座標軸にとり、電気機械結合係数Ｋ2の等しい位置をプロットして描いた等高線グラフである。本実施形態における電気機械結合係数Ｋ2の向上が確認できる。
【００７２】
これらの検討の結果、本実施形態の表面弾性波素子においては、表面弾性波（１次モード）の伝搬速度Ｖは７０００ｍ／ｓであり、電気機械結合係数Ｋ2は２０％であって、高い伝搬速度を維持しつつ電気機械結合係数Ｋ2が２０％に向上していることが確認できた。
【００７３】
（第７の実施形態）
本実施形態は、第１、第４の実施形態と同じく図２に示される構造をなしており、２次モードの表面弾性波を利用する点が相違する。
【００７４】
第１〜第６の実施形態と同様に、所定のｋｈ1に対する好適な結晶方位（θ、ψ、φ）の値は、Ｐi,j及びＰi+1,j（ｊは１から８までの整数）を１６個の頂点とする８角柱領域Ｖiの内部領域として表すことができる。
【００７５】
表１８〜表２２に、ｋｈ1が１．２、１．４、１．８、２．４、３．０のときの８角柱領域Ｖiの頂点Ｐi,jの座標（ｘi,j，ｙi,j，ｚi）をそれぞれ示す。
【００７６】
【表１８】
0004038952.tif 000020
【００７７】
【表１９】
0004038952.tif 000021
【００７８】
【表２０】
0004038952.tif 000022
【００７９】
【表２１】
0004038952.tif 000023
【００８０】
【表２２】
0004038952.tif 000024
ｋｈ1が１．２より大きく３．０より小さくて１．４、１．８、２．４以外の値αのときの８角柱領域Ｖiの各頂点Ｐi,j及びＰi+1,jの座標は、第１の実施形態と同様にａ＜α＜ｂを満たし、かつαに近い頂点座標が既知のｋｈ1のときの頂点座標値を利用して（１）式を用いて線形補間により求める。表２３にｋｈ1の範囲に対するｍ、ｎ、ｌの対応を示す。
【００８１】
【表２３】
0004038952.tif 000025
第１〜第６の実施形態と同様に、種々の表面弾性波素子を作成し、その各々についての電気機械結合係数Ｋ2、伝搬速度Ｖを評価した。
【００８２】
その結果、２次モードの伝搬速度Ｖもφ及びｋｈ1に依存し、特にｋｈ1が小さいほど大きくなることを確認した。図２０は、２次モードの表面弾性波の伝搬速度とｋｈ1の関係を示したグラフであり、図２０（ａ）が０°≦φ≦３０°の場合、図２０（ｂ）が４０°≦φ≦６０°の場合、図２０（ｃ）が７０°≦φ≦９０°の場合、をそれぞれ示している。図よりｋｈ1が３．０以下であれば、５０００ｍ／ｓ以上の高伝搬速度が達成できることが確認された。
【００８３】
図２１〜図２５は、φが８０°、ｋｈ1がそれぞれ１．２、１．４、１．８、２．４、３．０の場合に、θ、ψを直交する座標軸にとり、電気機械結合係数Ｋ2の等しい位置をプロットして描いた等高線グラフである。本実施形態における電気機械結合係数Ｋ2の向上が確認できる。
【００８４】
これらの検討の結果、本実施形態の表面弾性波素子においては、表面弾性波（２次モード）の伝搬速度Ｖは６０００〜８５００ｍ／ｓであり、電気機械結合係数Ｋ2は２０〜３５％であって、高い伝搬速度を維持しつつ電気機械結合係数Ｋ2が２０％以上に向上していることが確認できた。
【００８５】
（第８の実施形態）
本実施形態は、第２、第５の実施形態と同じく図８に示される構造をなしており、２次モードの表面弾性波を利用する点が相違する。
【００８６】
第１〜第７の実施形態と同様に、所定のｋｈ1に対する好適な結晶方位（θ、ψ、φ）の値は、Ｐi,j及びＰi+1,j（ｊは１から８までの整数）を１６個の頂点とする８角柱領域Ｖiの内部領域として表すことができる。
【００８７】
表２４〜表３１に、ｋｈ1が０．６、０．８、１．０、１．２、１．４、１．８、２．４、３．０のときの８角柱領域Ｖiの頂点Ｐi,jの座標（ｘi,j，ｙi,j，ｚi）をそれぞれ示す。
【００８８】
【表２４】
0004038952.tif 000026
【００８９】
【表２５】
0004038952.tif 000027
【００９０】
【表２６】
0004038952.tif 000028
【００９１】
【表２７】
0004038952.tif 000029
【００９２】
【表２８】
0004038952.tif 000030
【００９３】
【表２９】
0004038952.tif 000031
【００９４】
【表３０】
0004038952.tif 000032
【００９５】
【表３１】
0004038952.tif 000033
ｋｈ1が０．６、０．８、１．０、１．２、１．４、１．８、２．４、３．０以外で０．６より大きく３．０より小さい値αのときの８角柱領域Ｖiの各頂点Ｐi,j及びＰi+1,jの座標は、第１〜第７の実施形態と同様にａ＜α＜ｂを満たす頂点座標が既知のｋｈ1のときの頂点座標値を利用して（１）式を用いて線形補間により求める。表３２にｋｈ1の範囲に対するｍ、ｎ、ｌの対応を示す。
【００９６】
【表３２】
0004038952.tif 000034
第１〜第７の実施形態と同様に、種々の表面弾性波素子を作成し、その各々についての電気機械結合係数Ｋ2、伝搬速度Ｖを評価した。伝搬速度Ｖについては、第７の実施形態の説明において述べたことがそのままあてはまるため、その説明を省略する。
【００９７】
図２６〜図３３は、φが５０°、ｋｈ1がそれぞれ０．６、０．８、１．０、１．２、１．４、１．８、２．４、３．０の場合に、θ、ψを直交する座標軸にとり、電気機械結合係数Ｋ2の等しい位置をプロットして描いた等高線グラフである。本実施形態における電気機械結合係数Ｋ2の向上が確認できる。
【００９８】
これらの検討の結果、本実施形態の表面弾性波素子においては、表面弾性波（２次モード）の伝搬速度Ｖは６０００〜１２０００ｍ／ｓであり、電気機械結合係数Ｋ2は２０〜４５％であって、高い伝搬速度を維持しつつ電気機械結合係数Ｋ2が２０％以上に向上していることが確認できた。
【００９９】
（第９の実施形態）
本実施形態は、第３、第６の実施形態と同じく図１２に示される構造をなしており、２次モードの表面弾性波を利用する点が相違する。
【０１００】
第１〜第８の実施形態と同様に、所定のｋｈ1に対する好適な結晶方位（θ、ψ、φ）の値は、Ｐi,j及びＰi+1,j（ｊは１から８までの整数）を１６個の頂点とする８角柱領域Ｖiの内部領域として表すことができる。
【０１０１】
表３３〜表３６に、ｋｈ1が１．４、１．８、２．４、３．０のときの８角柱領域Ｖiの頂点Ｐi,jの座標（ｘi,j，ｙi,j，ｚi）をそれぞれ示す。
【０１０２】
【表３３】
0004038952.tif 000035
【０１０３】
【表３４】
0004038952.tif 000036
【０１０４】
【表３５】
0004038952.tif 000037
【０１０５】
【表３６】
0004038952.tif 000038
ｋｈ1が１．４より大きく３．０より小さく、１．８、２．４以外の値αのときの８角柱領域Ｖiの各頂点Ｐi,j及びＰi+1,jの座標は、第１の実施形態と同様にａ＜α＜ｂを満たす頂点座標が既知のｋｈ1のときの頂点座標値を利用して（１）式を用いて線形補間により求める。表３７にｋｈ1の範囲に対するｍ、ｎ、ｌの対応を示す。
【０１０６】
【表３７】
0004038952.tif 000039
第１〜第８の実施形態と同様に、種々の表面弾性波素子を作成し、その各々についての電気機械結合係数Ｋ2、伝搬速度Ｖを評価した。伝搬速度Ｖについては、第７の実施形態の説明において述べたことがそのままあてはまるため、その説明を省略する。
【０１０７】
図３４〜図３７は、φが４０°、ｋｈ1がそれぞれ１．４、１．８、２．４、３．０の場合に、θ、ψを直交する座標軸にとり、電気機械結合係数Ｋ2の等しい位置をプロットして描いた等高線グラフである。本実施形態における電気機械結合係数Ｋ2の向上が確認できる。
【０１０８】
これらの検討の結果、本実施形態の表面弾性波素子においては、表面弾性波（２次モード）の伝搬速度Ｖは６０００〜８０００ｍ／ｓであり、電気機械結合係数Ｋ2は２０〜３０％であって、高い伝搬速度を維持しつつ電気機械結合係数Ｋ2が２０％以上に向上していることが確認できた。
【０１０９】
なお、以上の各実施形態には、単結晶KNbO3層のKNbO3の結晶配向方向が等位な方向も当然、含まれる。
【０１１０】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明の表面弾性波素子によれば、KNbO3層を有するダイヤモンド基板に櫛形電極を形成して構成され、このKNbO3層を、所定の膜厚、配向方向に調整した単結晶により構成することで、所定モードの表面弾性波の伝搬速度を５０００ｍ／ｓ以上とし、かつ電気機械結合係数を２０％以上にすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】オイラー角表示の説明図である。
【図２】本発明の表面弾性波素子の第１、第４、第７の実施形態の断面構成図である。
【図３】櫛形電極の第１の平面形状の説明図である。
【図４】櫛形電極の第２の平面形状の説明図である。
【図５】ｋｈ1と０次モード表面弾性波の伝搬速度Ｖとの関係を示すグラフである。
【図６】ｋｈ1＝０．６、φ＝７０°のときの０次モードの電気機械結合係数Ｋ2の等高線グラフである。
【図７】ｋｈ1＝１．０、φ＝７０°のときの０次モードの電気機械結合係数Ｋ2の等高線グラフである。
【図８】本発明の表面弾性波素子の第２、第５、第８の実施形態の断面構成図である。
【図９】ｋｈ1＝０．８、φ＝５０°のときの０次モードの電気機械結合係数Ｋ2の等高線グラフである。
【図１０】ｋｈ1＝１．０、φ＝５０°のときの０次モードの電気機械結合係数Ｋ2の等高線グラフである。
【図１１】ｋｈ1＝１．４、φ＝５０°のときの０次モードの電気機械結合係数Ｋ2の等高線グラフである。
【図１２】本発明の表面弾性波素子の第３、第６、第９の実施形態の断面構成図である。
【図１３】ｋｈ1＝１．０、φ＝３０°のときの０次モードの電気機械結合係数Ｋ2の等高線グラフである。
【図１４】ｋｈ1＝１．４、φ＝３０°のときの０次モードの電気機械結合係数Ｋ2の等高線グラフである。
【図１５】ｋｈ1と１次モード表面弾性波の伝搬速度Ｖとの関係を示すグラフである。
【図１６】ｋｈ1＝０．４、φ＝８０°のときの１次モードの電気機械結合係数Ｋ2の等高線グラフである。
【図１７】ｋｈ1＝１．０、φ＝３０°のときの１次モードの電気機械結合係数Ｋ2の等高線グラフである。
【図１８】ｋｈ1＝１．２、φ＝３０°のときの１次モードの電気機械結合係数Ｋ2の等高線グラフである。
【図１９】ｋｈ1＝１．２、φ＝２０°のときの１次モードの電気機械結合係数Ｋ2の等高線グラフである。
【図２０】ｋｈ1と２次モード表面弾性波の伝搬速度Ｖとの関係を示すグラフである。
【図２１】ｋｈ1＝１．２、φ＝８０°のときの２次モードの電気機械結合係数Ｋ2の等高線グラフである。
【図２２】ｋｈ1＝１．４、φ＝８０°のときの２次モードの電気機械結合係数Ｋ2の等高線グラフである。
【図２３】ｋｈ1＝１．８、φ＝８０°のときの２次モードの電気機械結合係数Ｋ2の等高線グラフである。
【図２４】ｋｈ1＝２．４、φ＝８０°のときの２次モードの電気機械結合係数Ｋ2の等高線グラフである。
【図２５】ｋｈ1＝３．０、φ＝８０°のときの２次モードの電気機械結合係数Ｋ2の等高線グラフである。
【図２６】ｋｈ1＝０．６、φ＝５０°のときの２次モードの電気機械結合係数Ｋ2の等高線グラフである。
【図２７】ｋｈ1＝０．８、φ＝５０°のときの２次モードの電気機械結合係数Ｋ2の等高線グラフである。
【図２８】ｋｈ1＝１．０、φ＝５０°のときの２次モードの電気機械結合係数Ｋ2の等高線グラフである。
【図２９】ｋｈ1＝１．２、φ＝５０°のときの２次モードの電気機械結合係数Ｋ2の等高線グラフである。
【図３０】ｋｈ1＝１．４、φ＝５０°のときの２次モードの電気機械結合係数Ｋ2の等高線グラフである。
【図３１】ｋｈ1＝１．８、φ＝５０°のときの２次モードの電気機械結合係数Ｋ2の等高線グラフである。
【図３２】ｋｈ1＝２．４、φ＝５０°のときの２次モードの電気機械結合係数Ｋ2の等高線グラフである。
【図３３】ｋｈ1＝３．０、φ＝５０°のときの２次モードの電気機械結合係数Ｋ2の等高線グラフである。
【図３４】ｋｈ1＝１．４、φ＝４０°のときの２次モードの電気機械結合係数Ｋ2の等高線グラフである。
【図３５】ｋｈ1＝１．８、φ＝４０°のときの２次モードの電気機械結合係数Ｋ2の等高線グラフである。
【図３６】ｋｈ1＝２．４、φ＝４０°のときの２次モードの電気機械結合係数Ｋ2の等高線グラフである。
【図３７】ｋｈ1＝３．０、φ＝４０°のときの２次モードの電気機械結合係数Ｋ2の等高線グラフである。
【符号の説明】
１０、１１、１２…ダイヤモンド基板、２０…短絡電極、３０、３１、３２…KNbO3層、４０、４１、４２…櫛形電極。
【図１】
0004038952.tif 000084
【図２】
0004038952.tif 000085
【図３】
0004038952.tif 000086
【図４】
0004038952.tif 000087
【図５】
0004038952.tif 000088
【図６】
0004038952.tif 000089
【図７】
0004038952.tif 000090
【図８】
0004038952.tif 000091
【図９】
0004038952.tif 000092
【図１０】
0004038952.tif 000093
【図１１】
0004038952.tif 000094
【図１２】
0004038952.tif 000095
【図１３】
0004038952.tif 000096
【図１４】
0004038952.tif 000097
【図１５】
0004038952.tif 000098
【図１６】
0004038952.tif 000099
【図１７】
0004038952.tif 000100
【図１８】
0004038952.tif 000101
【図１９】
0004038952.tif 000102
【図２０】
0004038952.tif 000103
【図２１】
0004038952.tif 000104
【図２２】
0004038952.tif 000105
【図２３】
0004038952.tif 000106
【図２４】
0004038952.tif 000107
【図２５】
0004038952.tif 000108
【図２６】
0004038952.tif 000109
【図２７】
0004038952.tif 000110
【図２８】
0004038952.tif 000111
【図２９】
0004038952.tif 000112
【図３０】
0004038952.tif 000113
【図３１】
0004038952.tif 000114
【図３２】
0004038952.tif 000115
【図３３】
0004038952.tif 000116
【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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