(57)【要約】  電気機械結合係数が大きく、伝搬損失及びパワーフロー角が小さく、周波数温度係数ＴＣＦが適度な範囲にあり、簡潔な構造により簡単な工法で製造され得るＳＨ型の弾性境界波を用いた弾性境界波装置を提供する。  ＬｉＴａＯ3からなる圧電体２の一面に誘電体３が積層されており、圧電体２と誘電体３との間の境界に電極としてＩＤＴ４及び反射器５，６が配置されており、誘電体３を伝搬する遅い横波の音速及び圧電体２を伝搬する遅い横波の音速よりもＳＨ型弾性境界波の音速を低くするように、上記電極の厚みが決定されている、弾性境界波装置１。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬｉＴａＯ3からなる圧電体と、圧電体の一面に積層された誘電体と、圧電体と誘電体との間の境界に配置された電極とを備え、
前記電極の密度ρ（ｋｇ／ｍ3）、電極の膜厚をＨ（λ）、弾性境界波の波長をλとしたときに、Ｈ＞１．１×１０6ρ-1.7とされていることを特徴とする、弾性境界波装置。
【請求項２】
ＬｉＴａＯ3からなる圧電体と、圧電体の一面に積層されたＳｉＯ2からなる誘電体と、圧電体と誘電体との間の境界に配置された電極とを備え、
前記電極の密度ρ（ｋｇ／ｍ3）、電極の膜厚をＨ（λ）、弾性境界波の波長をλとしたときに、Ｈ＞２５０００ρ-1.46とされていることを特徴とする、弾性境界波装置。
【請求項３】
ρ＞２６５９ｋｇ／ｍ3であることを特徴とする、請求項２に記載の弾性境界波装置。
【請求項４】
ρ＞４９８０ｋｇ／ｍ3であることを特徴とする、請求項１または２に記載の弾性境界波装置。
【請求項５】
前記電極が、Ａｌ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｔａ、Ａｕ及びＰｔからなる群から選択された少なくとも１種からなる電極層を主体とすることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の弾性境界波装置。
【請求項６】
前記電極が、前記電極層の上面または下面に積層されており、かつ前記電極層とは異なる電極材料からなる第２の電極層をさらに備える、請求項５に記載の弾性境界波装置。
【請求項７】
前記誘電体が、非圧電性材料からなる、請求項１及び４〜６のいずれか１項に記載の弾性境界波装置。
【請求項８】
前記誘電体が、複数の誘電体層を積層した積層構造を有する、請求項１〜７のいずれか１項に記載の弾性境界波装置。
【請求項９】
前記誘電体層が、Ｓｉ、ＳｉＯ2、ガラス、ＳｉＮ、ＳｉＣ、ＺｎＯ、Ｔａ2Ｏ5、チタン酸ジルコン酸鉛系セラミックス、ＡｌＮ、Ａｌ2Ｏ3、ＬｉＴａＯ3、ＬｉＮｂＯ3及びニオブ酸カリウム（ＫＮ）からなる群から選択された少なくとも１種により構成されている、請求項１及び４〜６のいずれか１項に記載の弾性境界波装置。
【請求項１０】
前記誘電体層が堆積法で形成されたことを特徴とする、請求項１〜９に記載の弾性境界波装置。
【請求項１１】
前記誘電体層の前記境界とは逆の面に樹脂層が積層されている、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の弾性境界波装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＳＨタイプの弾性境界波を利用した弾性境界波装置に関し、より詳細には、ＬｉＴａＯ3からなる圧電体と、誘電体との境界に電極が配置された構造を有する弾性境界波装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、携帯電話用のＲＦフィルタ及びＩＦフィルタ、並びにＶＣＯ用共振子及びテレビジョン用ＶＩＦフィルタなどに、各種弾性表面波装置が用いられている。弾性表面波装置は、媒質表面を伝搬するレイリー波や第１漏洩波などの弾性表面波を利用している。【０００３】
弾性表面波は、媒質表面を伝搬するため、媒質の表面状態の変化に敏感である。従って、媒質の弾性表面波伝搬面を保護するために、該伝搬面に臨む空洞を設けたパッケージに弾性表面波素子が気密封止されていた。このような空洞を有するパッケージが用いられていたため、弾性表面波装置のコストは高くならざるを得なかった。また、パッケージの寸法は、弾性表面波素子の寸法よりも大幅に大きくなるため、弾性表面波装置は大きくならざるを得なかった。【０００４】
他方、弾性波の中には、上記弾性表面波以外に、固体間の境界を伝搬する弾性境界波が存在する。【０００５】
例えば、下記の非特許文献１には、１２６°回転Ｙ板Ｘ伝搬のＬｉＴａＯ3基板上にＩＤＴが形成されており、ＩＤＴとＬｉＴａＯ3基板上にＳｉＯ2膜が所定の厚みに形成されている弾性境界波装置が開示されている。ここでは、ストンリー波と称されているＳＶ＋Ｐ型の弾性境界波が伝搬することが示されている。なお、非特許文献１では、上記ＳｉＯ2膜の膜厚を１．０λ（λは弾性境界波の波長）とした場合、電気機械結合係数は２％になることが示されている。【０００６】
弾性境界波は、固体間の境界部分にエネルギーが集中した状態で伝搬する。従って、上記ＬｉＴａＯ3基板の底面及びＳｉＯ2膜の表面にはエネルギーがほとんど存在しないため、基板や薄膜の表面状態の変化により特性が変化しない。従って、空洞形成パッケージを省略することができ、弾性波装置のサイズを低減することができる。【０００７】
また、下記の非特許文献２には、［００１］−Ｓｉ（１１０）／ＳｉＯ2／ＹカットＸ伝搬ＬｉＮｂＯ3構造を伝搬するＳＨ型境界波が示されている。このＳＨ型境界波は、上記ストンリー波と比べて、電気機械結合係数ｋ2が大きいという特徴を有する。また、ＳＨ型境界波においても、ストンリー波の場合と同様に、空洞形成パッケージを省略することができる。さらに、ＳＨ型境界波は、ＳＨ型の波動であるため、ＩＤＴ反射器を構成するストリップの反射係数がストンリー波の場合に比べて大きいことが予想される。従って、例えば共振子や共振器型フィルタを構成した場合、ＳＨ型境界波を利用することにより、小型化を図ることができ、かつより急峻な特性の得られることが期待される。
【非特許文献１】「Piezoelectric Acoustic Boundary Waves Propagating Along theInterface Between SiO2 and LiTaO3」IEEE Trans. Sonics andultrason.,VOL.SU-25,No.6,1978 IEEE
【非特許文献２】「Si/SiO2/LiNbO3構造を伝搬する高圧電性境界波」（第２６回ＥＭシンポジウム，Ｈ９年５月，ｐｐ５３−５８）
【非特許文献３】「圧電性ＳＨタイプ境界波に関する検討」電子情報通信学会技術研究報告  VOL.96,NO.249（US96 45-53）PAGE.21-26 1966
【非特許文献４】小澤、山田、大森、橋本、山口：「基板接着による弾性境界波デバイスの作成」、圧電材料・デバイスシンポジウム  ２００３、圧電材料・デバイスシンポジウム実行委員会、２００３年２月２７日、ｐｐ５９〜６０
【発明の開示】
【０００８】
弾性境界波装置では、電気機械結合係数は用途に応じて適切な大きさであることが求められる。また、伝搬損失、パワーフロー角及び周波数温度係数は小さいことが望まれており、主応答近傍におけるスプリアス応答も小さいことが求められている。
【０００９】
すなわち、弾性境界波の伝搬に伴う損失すなわち伝搬損失は、弾性境界波フィルタの挿入損失を劣化させたり、弾性境界波共振子の共振抵抗や共振周波数におけるインピーダンスと反共振周波数におけるインピーダンスとの比であるインピーダンス比を劣化させたりする。従って、伝搬損失は小さいほど望ましい。
【００１０】
パワーフロー角は、境界波の位相速度の方向と、境界波のエネルギーが進む群速度の方向の違いを表す角度である。パワーフロー角が大きい場合、ＩＤＴをパワーフロー角に合わせて傾斜した状態に配置する必要がある。従って、電極設計が煩雑となる。また、角度ずれによる損失が発生し易くなる。
【００１１】
さらに、温度により境界波装置の動作周波数が変化すると、境界波フィルタの場合には、実用可能な通過帯域や阻止帯域が減少する。共振子の場合には、上記温度による動作周波数の変化は、発振回路を構成した場合の異常発振の原因となる。そのため、１℃あたりの周波数変化量ＴＣＦは小さいほど望ましい。
【００１２】
例えば、境界波を送受信する送信用ＩＤＴと受信用ＩＤＴとが設けられている領域の伝搬方向外側に反射器を配置することにより、低損失の共振器型フィルタを構成することができる。この共振器型フィルタの帯域幅は、境界波の電気機械結合係数に依存する。電気機械結合係数ｋ2が大きければ広帯域のフィルタを得ることができ、小さければ狭帯域なフィルタとなる。従って、境界波装置に用いられる境界波の電気機械結合係数ｋ2は、用途に応じて適切な値とすることが必要である。携帯電話のＲＦフィルタなどを構成するには、電気機械結合係数ｋ2は３％以上が必要であり、５％以上が望ましい。
【００１３】
しかしながら、上記非特許文献１に示されているストンリー波を用いた弾性境界波装置では、電気機械結合係数は２％と小さかった。
【００１４】
本発明の目的は、ＳＨ型境界波による主応答の電気機械結合係数が充分に大きく、他方、伝搬損失及びパワーフロー角が小さく、周波数温度係数が許容範囲内の大きさであり、さらに主応答近傍におけるストンリー波によるスプリアス応答が小さい、弾性境界波装置を提供することにある。
【００１５】
第１の発明は、ＬｉＴａＯ3からなる圧電体と、圧電体の一面に積層された誘電体と、圧電体と誘電体との間の境界に配置された電極とを備え、前記電極の密度ρ（ｋｇ／ｍ3）、電極の膜厚をＨ（λ）、弾性境界波の波長をλとしたときに、Ｈ＞１．１×１０6ρ-1.7とされていることを特徴とする、弾性境界波装置である。
【００１６】
第２の発明は、ＬｉＴａＯ3からなる圧電体と、圧電体の一面に積層されたＳｉＯ2からなる誘電体と、圧電体と誘電体との間の境界に配置された電極とを備え、前記電極の密度ρ（ｋｇ／ｍ3）、電極の膜厚をＨ（λ）、弾性境界波の波長をλとしたときに、Ｈ＞２５０００ρ-1.46とされていることを特徴とする、弾性境界波装置である。
【００１７】
第２の発明のある特定の局面では、ρ＞２６５９ｋｇ／ｍ3とされている。
【００１８】
また、第１及び第２の発明のある特定の局面では、ρ＞４９８０ｋｇ／ｍ3とされている。
【００１９】
第１，第２の発明（以下、本発明と総称する）のある特定の局面では、前記電極が、Ａｌ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｔａ、Ａｕ及びＰｔからなる群から選択された少なくとも１種からなる電極層を有する。
【００２０】
本発明のより限定的な局面では、前記電極は、前記電極層の上面または下面に積層されており、かつ前記電極層とは異なる電極材料からなる第２の電極層がさらに備えられている。
【００２１】
第１の発明のある特定の局面では、上記誘電体層は、非圧電性材料により構成されている。
【００２２】
本発明のある特定の局面では、上記誘電体層は、複数の誘電体層を積層した積層構造を有する。
【００２３】
第１の発明のある特定の局面では、前記誘電体層が、Ｓｉ、ＳｉＯ2、ガラス、ＳｉＮ、ＳｉＣ、ＺｎＯ、Ｔａ2Ｏ5、チタン酸ジルコン酸鉛系セラミックス、ＡｌＮ、Ａｌ2Ｏ3、ＬｉＴａＯ3、ＬｉＮｂＯ3及びニオブ酸カリウム（ＫＮ）からなる群から選択された少なくとも１種により構成されている。
【００２４】
本発明に係る弾性境界波装置のさらに他の特定の局面では、前記誘電体層が堆積法で形成されている。
【００２５】
本発明に係る弾性境界波装置のさらに他の特定の局面では、前記誘電体層の前記境界とは逆の面に樹脂層がさらに備えられている。
【００２６】
第１の発明に係る弾性境界波装置では、ＬｉＴａＯ3からなる圧電体の一面に誘電体が積層されており、圧電体と誘電体との間の境界に電極が配置されている構成において、Ｈ＞１．１×１０6ρ-1.7とされているため、ＳＨ型の弾性境界波の音速が、圧電体にあるＬｉＴａＯ3を伝搬する遅い横波よりも低速化される。従って、ＳＨ型境界波を利用し、しかも伝播損失が非常に小さい弾性境界波装置を提供することができる。
【００２７】
第２の発明に係る弾性境界波装置では、ＬｉＴａＯ3からなる圧電体と、ＳｉＯ2からなる誘電体との間の境界に電極が配置されている構成において、Ｈ＞２５０００ρ-1.46とされているため、ＬｉＴａＯ3とＳｉＯ2との間の境界を伝搬するＳＨ型境界波の音速が、ＳｉＯ2を伝搬する横波の音速よりも低速化される。従って、ＳＨ型弾性境界波を利用しており、かつ漏洩型ではあるが、伝搬損失が小さい弾性境界波装置を提供することができる。
【００２８】
第２の発明において、ρが２６５９ｋｇ／ｍ3よりも大きい場合には、ＳｉＯ2を伝搬する遅い横波よりもＳＨ型境界波を低速化することを可能とする電極の膜厚Ｈを、Ｈ≦０．２５λと薄くすることができる。従って、薄膜形成法により電極を容易に形成することができる。
【００２９】
本発明において、電極が、Ａｌ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｔａ、Ａｕ及びＰｔからなる群から選択した少なくとも１種からなる場合には、本発明に従ってＳＨ型の境界波を利用した境界波装置を確実に提供することができ、該電極層を構成している金属以外の金属からなる少なくとも１層の第２の電極層がさらに備えられている場合には、第２の電極層を構成する金属材料を選択することにより、電極と誘電体もしくはＬｉＴａＯ3との密着性を高めたり、耐電力性を高めたりすることができる。
【００３０】
前記誘電体は、圧電体であってもよく、また、前記誘電体としては、好ましくはＳｉＯ2を主成分とするものが用いられる。ＳｉＯ2からなる誘電体が用いられている場合には、周波数温度係数を改善することができる。
【００３１】
また、本発明においては、誘電体は複数の誘電体層を積層した積層構造であってもよく、その場合には、様々な誘電体を用いて誘電体層を構成することができる。
【００３２】
また、第１の発明において、前記誘電体層が、Ｓｉ、ＳｉＯ2、ガラス、ＳｉＮ、ＳｉＣ、Ａｌ2Ｏ3、ＺｎＯ、Ｔａ2Ｏ5、チタン酸ジルコン酸鉛系セラミックス、ＡｌＮ、ＬｉＴａＯ3、ＬｉＮｂＯ3、ニオブ酸カリウム（ＫＮ）からなる群から選択された少なくとも１種により構成されている場合には、本発明に従ってＳＨ型の境界波を利用した境界波装置を提供することができる。
【００３３】
さらに、前記誘電体層がＳｉ、ＳｉＯ2、ガラス、ＳｉＮ、ＳｉＣ、Ａｌ2Ｏ3からなる非圧電性の群から選択された少なくとも１種により構成されている場合には、誘電体層のもつ圧電性の不均一性の影響を受けないので、特に、堆積法で誘電体層を形成する場合に安定した生産が可能となる。
【００３４】
本発明の前記誘電体層を形成する場合、例えば、非特許文献４に記載の基板貼り合わせ法を用いて、ＬｉＴａＯ3と誘電体を貼り合わせると、貼り合わせ部分の不均一性により境界波の伝搬状態がばらつき、極めて大きな周波数偏差やフィルタの場合には挿入損失のばらつき、共振子の場合には共振抵抗のばらつきなど、実用上致命的な欠陥が発生する。また、基板を貼り合わせる場合、製造工程内での基板のワレを防ぐように強度を保持するために、誘電体層とＬｉＴａＯ3は例えば各々３００μｍ以上の厚さで形成する必要があり、デバイス自体の厚さが合計６００μｍと厚くなる。そこで、本発明においては、貼り合わせ法でなく、スパッタ法、蒸着法、ＣＶＤ（ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法などを含む堆積法で形成することが望ましい。堆積法は基板全体に均質な薄膜を形成することは容易であり、貼り合わせ法に比べ、均一な周波数、挿入損失、共振抵抗が得られる。また、堆積法で誘電体層を形成した場合、ＬｉＴａＯ3の厚さは例えば３００μｍとして強度を保持しつつ、誘電体層の厚さを２λ程度、境界波の波長λが５μｍであれば１０μｍ程度の厚さとすればよく、合計３１０μｍと貼り合わせ法の半分の厚さでデバイスを形成できる。
【００３５】
本発明において、誘電体層の前記境界とは逆の面に樹脂層が積層されている場合には、樹脂材料を選択することにより耐湿性などを高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】図１は本発明の一実施形態に係る弾性境界波装置を示す正面断面図である。
【図２】図２は（０°，９０°，０°）のＬｉＴａＯ3基板上にＡｕ電極を形成し、ＳｉＯ2膜を形成した構造において、Ａｕ電極の厚みと、各種の波の音速Ｖとの関係を示す各図である。
【図３】図３は（０°，９０°，０°）のＬｉＴａＯ3基板上にＡｕ電極を形成し、ＳｉＯ2膜を形成した構造において、Ａｕ電極の厚みと、ＳＨ型境界波（Ｕ２）の電気機械結合係数ｋ2との関係を示す図である。
【図４】図４は（０°，９０°，０°）のＬｉＴａＯ3基板上にＡｕ電極を形成し、ＳｉＯ2膜を形成した構造において、Ａｕ電極の厚みと、ＳＨ型境界波（Ｕ２）の伝搬損失αとの関係を示す図である。
【図５】図５は（０°，９０°，０°）のＬｉＴａＯ3基板上にＡｕ電極を形成し、ＳｉＯ2膜を形成した構造において、Ａｕ電極の厚みと、ＳＨ型境界波（Ｕ２）の周波数温度係数ＴＣＦとの関係を示す図である。
【図６】図６は（０°，９０°，０°）のＬｉＴａＯ3基板上にＡｕ電極を形成し、ＳｉＯ2膜を形成した構造において、Ａｕ電極の厚みと、ＳＨ型境界波（Ｕ２）のパワーフロー角ＰＦＡとの関係を示す図である。
【図７】図７は（０°，９０°，０°）のＬｉＴａＯ3基板上にＡｕ電極を形成し、ＳｉＯ2膜を形成した構造において、Ａｕ電極の厚みと、各種の波の音速Ｖとの関係を示す図である。
【図８】図８は（０°，９０°，０°）のＬｉＴａＯ3基板上にＡｕ電極を形成し、ＳｉＯ2膜を形成した構造において、Ａｕ電極の厚みと、ストンリー波（Ｕ３）の電気機械結合係数ｋ2との関係を示す図である。
【図９】図９は（０°，９０°，０°）のＬｉＴａＯ3基板上にＡｕ電極を形成し、ＳｉＯ2膜を形成した構造において、Ａｕ電極の厚みと、ストンリー波（Ｕ３）の伝搬損失αとの関係を示す図である。
【図１０】図１０は（０°，９０°，０°）のＬｉＴａＯ3基板上にＡｕ電極を形成し、ＳｉＯ2膜を形成した構造において、Ａｕ電極の厚みと、ストンリー波（Ｕ３）の周波数温度係数ＴＣＦとの関係を示す図である。
【図１１】図１１は（０°，９０°，０°）のＬｉＴａＯ3基板上にＡｕ電極を形成し、ＳｉＯ2膜を形成した構造において、Ａｕ電極の厚みと、ストンリー波（Ｕ３）のパワーフロー角ＰＦＡとの関係を示す図である。
【図１２】図１２は（０°，９０°，０°）のＬｉＴａＯ3基板上にＡｕ電極を形成し、ＳｉＯ2膜を形成した構造において、Ａｕ電極の厚みと、各種の波の音速Ｖとの関係を示す図である。
【図１３】図１３は（０°，９０°，０°）のＬｉＴａＯ3基板上にＡｕ電極を形成し、ＳｉＯ2膜を形成した構造において、Ａｕ電極の厚みと、縦波型境界波（Ｕ１）の電気機械結合係数ｋ2との関係を示す図である。
【図１４】図１４は（０°，９０°，０°）のＬｉＴａＯ3基板上にＡｕ電極を形成し、ＳｉＯ2膜を形成した構造において、Ａｕ電極の厚みと、縦波型境界波（Ｕ１）の伝搬損失αとの関係を示す図である。
【図１５】図１５は（０°，９０°，０°）のＬｉＴａＯ3基板上にＡｕ電極を形成し、ＳｉＯ2膜を形成した構造において、Ａｕ電極の厚みと、縦波型境界波（Ｕ１）の周波数温度係数ＴＣＦとの関係を示す図である。
【図１６】図１６は（０°，９０°，０°）のＬｉＴａＯ3基板上にＡｕ電極を形成し、ＳｉＯ2膜を形成した構造において、Ａｕ電極の厚みと、縦波型境界波（Ｕ１）のパワーフロー角ＰＦＡとの関係を示す図である。
【図１７】図１７は（０°，９０°，０°）のＬｉＴａＯ3基板上にＡｕ電極を形成し、ＳｉＯ2膜を形成した構造において、Ａｕ電極の厚みと、ＳＨ型境界波等の音速Ｖとの関係を示す図である。
【図１８】図１８は（０°，９０°，０°）のＬｉＴａＯ3基板上にＡｕ電極を形成し、ＳｉＯ2膜を形成した構造において、Ａｕ電極の厚みと、ＳＨ型境界波（Ｕ２）の伝搬損失αとの関係を示す図である。
【図１９】図１９は（０°，９０°，０°）のＬｉＴａＯ3基板上にＡｕ電極を形成し、ＳｉＯ2膜を形成した構造において、Ａｕ電極の厚みと、ＳＨ型境界波（Ｕ２）の周波数温度係数ＴＣＦとの関係を示す図である。
【図２０】図２０は（０°，９０°，０°）のＬｉＴａＯ3基板上にＡｕ電極を形成し、ＳｉＯ2膜を形成した構造において、Ａｕ電極の厚みと、ＳＨ型境界波（Ｕ２）のパワーフロー角ＰＦＡとの関係を示す図である。
【図２１】図２１は（０°，９０°，０°）のＬｉＴａＯ3基板上にＣｕ電極を形成し、ＳｉＯ2膜を形成した構造において、Ｃｕ電極の厚みと、ＳＨ型境界波等の音速Ｖとの関係を示す図である。
【図２２】図２２は（０°，９０°，０°）のＬｉＴａＯ3基板上にＣｕ電極を形成し、ＳｉＯ2膜を形成した構造において、Ｃｕ電極の厚みと、ＳＨ型境界波（Ｕ２）の伝搬損失αとの関係を示す図である。
【図２３】図２３は（０°，９０°，０°）のＬｉＴａＯ3基板上にＣｕ電極を形成し、ＳｉＯ2膜を形成した構造において、Ｃｕ電極の厚みと、ＳＨ型境界波（Ｕ２）の周波数温度係数ＴＣＦとの関係を示す図である。
【図２４】図２４は（０°，９０°，０°）のＬｉＴａＯ3基板上にＣｕ電極を形成し、ＳｉＯ2膜を形成した構造において、Ｃｕ電極の厚みと、ＳＨ型境界波（Ｕ２）のパワーフロー角ＰＦＡとの関係を示す図である。
【図２５】図２５は（０°，９０°，０°）のＬｉＴａＯ3基板上にＡｌ電極を形成し、ＳｉＯ2膜を形成した構造において、Ａｌ電極の厚みと、ＳＨ型境界波等の音速Ｖとの関係を示す図である。
【図２６】図２６は（０°，９０°，０°）のＬｉＴａＯ3基板上にＡｌ電極を形成し、ＳｉＯ2膜を形成した構造において、Ａｌ電極の厚みと、ＳＨ型境界波（Ｕ２）の伝搬損失αとの関係を示す図である。
【図２７】図２７は（０°，９０°，０°）のＬｉＴａＯ3基板上にＡｌ電極を形成し、ＳｉＯ2膜を形成した構造において、Ａｌ電極の厚みと、ＳＨ型境界波（Ｕ２）の周波数温度係数ＴＣＦとの関係を示す図である。
【図２８】図２８は（０°，９０°，０°）のＬｉＴａＯ3基板上にＡｌ電極を形成し、ＳｉＯ2膜を形成した構造において、Ａｌ電極の厚みと、ＳＨ型境界波（Ｕ２）のパワーフロー角ＰＦＡとの関係を示す図である。
【図２９】図２９は（０°，９０°，０°）のＬｉＴａＯ3基板上にＡｇ電極を形成し、ＳｉＯ2膜を形成した構造において、Ａｇ電極の厚みと、ＳＨ型境界波等の音速Ｖとの関係を示す図である。
【図３０】図３０は（０°，９０°，０°）のＬｉＴａＯ3基板上にＡｇ電極を形成し、ＳｉＯ2膜を形成した構造において、Ａｇ電極の厚みと、ＳＨ型境界波（Ｕ２）の伝搬損失αとの関係を示す図である。
【図３１】図３１は（０°，９０°，０°）のＬｉＴａＯ3基板上にＡｇ電極を形成し、ＳｉＯ2膜を形成した構造において、Ａｇ電極の厚みと、ＳＨ型境界波（Ｕ２）の周波数温度係数ＴＣＦとの関係を示す図である。
【図３２】図３２は（０°，９０°，０°）のＬｉＴａＯ3基板上にＡｇ電極を形成し、ＳｉＯ2膜を形成した構造において、Ａｇ電極の厚みと、ＳＨ型境界波（Ｕ２）のパワーフロー角ＰＦＡとの関係を示す図である。
【図３３】図３３は（０°，９０°，０°）のＬｉＴａＯ3基板上にＦｅ電極を形成し、ＳｉＯ2膜を形成した構造において、Ｆｅ電極の厚みと、ＳＨ型境界波等の音速Ｖとの関係を示す図である。
【図３４】図３４は（０°，９０°，０°）のＬｉＴａＯ3基板上にＦｅ電極を形成し、ＳｉＯ2膜を形成した構造において、Ｆｅ電極の厚みと、ＳＨ型境界波（Ｕ２）の伝搬損失αとの関係を示す図である。
【図３５】図３５は（０°，９０°，０°）のＬｉＴａＯ3基板上にＦｅ電極を形成し、ＳｉＯ2膜を形成した構造において、Ｆｅ電極の厚みと、ＳＨ型境界波（Ｕ２）の周波数温度係数ＴＣＦとの関係を示す図である。
【図３６】図３６は（０°，９０°，０°）のＬｉＴａＯ3基板上にＦｅ電極を形成し、ＳｉＯ2膜を形成した構造において、Ｆｅ電極の厚みと、ＳＨ型境界波（Ｕ２）のパワーフロー角ＰＦＡとの関係を示す図である。
【図３７】図３７は（０°，９０°，０°）のＬｉＴａＯ3基板上にＰｔ電極を形成し、ＳｉＯ2膜を形成した構造において、Ｐｔ電極の厚みと、ＳＨ型境界波等の音速Ｖとの関係を示す図である。
【図３８】図３８は（０°，９０°，０°）のＬｉＴａＯ3基板上にＰｔ電極を形成し、ＳｉＯ2膜を形成した構造において、Ｐｔ電極の厚みと、ＳＨ型境界波（Ｕ２）の伝搬損失αとの関係を示す図である。
【図３９】図３９は（０°，９０°，０°）のＬｉＴａＯ3基板上にＰｔ電極を形成し、ＳｉＯ2膜を形成した構造において、Ｐｔ電極の厚みと、ＳＨ型境界波（Ｕ２）の周波数温度係数ＴＣＦとの関係を示す図である。
【図４０】図４０は（０°，９０°，０°）のＬｉＴａＯ3基板上にＰｔ電極を形成し、ＳｉＯ2膜を形成した構造において、Ｐｔ電極の厚みと、ＳＨ型境界波（Ｕ２）のパワーフロー角ＰＦＡとの関係を示す図である。
【図４１】図４１は（０°，９０°，０°）のＬｉＴａＯ3基板上にＴｉ電極を形成し、ＳｉＯ2膜を形成した構造において、Ｔｉ電極の厚みと、ＳＨ型境界波等の音速Ｖとの関係を示す図である。
【図４２】図４２は（０°，９０°，０°）のＬｉＴａＯ3基板上にＴｉ電極を形成し、ＳｉＯ2膜を形成した構造において、Ｔｉ電極の厚みと、ＳＨ型境界波（Ｕ２）の伝搬損失αとの関係を示す図である。
【図４３】図４３は（０°，９０°，０°）のＬｉＴａＯ3基板上にＴｉ電極を形成し、ＳｉＯ2膜を形成した構造において、Ｔｉ電極の厚みと、ＳＨ型境界波（Ｕ２）の周波数温度係数ＴＣＦとの関係を示す図である。
【図４４】図４４は（０°，９０°，０°）のＬｉＴａＯ3基板上にＴｉ電極を形成し、ＳｉＯ2膜を形成した構造において、Ｔｉ電極の厚みと、ＳＨ型境界波（Ｕ２）のパワーフロー角ＰＦＡとの関係を示す図である。
【図４５】図４５は（０°，９０°，０°）のＬｉＴａＯ3基板上にＴａ電極を形成し、ＳｉＯ2膜を形成した構造において、Ｔａ電極の厚みと、ＳＨ型境界波等の音速Ｖとの関係を示す図である。
【図４６】図４６は（０°，９０°，０°）のＬｉＴａＯ3基板上にＴａ電極を形成し、ＳｉＯ2膜を形成した構造において、Ｔａ電極の厚みと、ＳＨ型境界波（Ｕ２）の伝搬損失αとの関係を示す図である。
【図４７】図４７は（０°，９０°，０°）のＬｉＴａＯ3基板上にＴａ電極を形成し、ＳｉＯ2膜を形成した構造において、Ｔａ電極の厚みと、ＳＨ型境界波（Ｕ２）の周波数温度係数ＴＣＦとの関係を示す図である。
【図４８】図４８は（０°，９０°，０°）のＬｉＴａＯ3基板上にＴａ電極を形成し、ＳｉＯ2膜を形成した構造において、Ｔａ電極の厚みと、ＳＨ型境界波（Ｕ２）のパワーフロー角ＰＦＡとの関係を示す図である。
【図４９】図４９は電極材料の密度と、横波の音速よりもＳＨ型境界波の音速が低速化する膜厚との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００３７】
１…弾性境界波装置
２…圧電体
３…誘電体
４…電極としてのＩＤＴ
５，６…電極としての反射器
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施例を説明することにより、本発明を明らかにする。【００３９】
２つの固体層間に弾性境界波を伝搬させるには、固体層間に境界波のエネルギーが集中する条件を満たす必要がある。その場合、前述したように、等方体と、ＢＧＳＷ基板の横波音速が近く、かつ密度比が小さく、さらに圧電性が強い材料を選択する方法が非特許文献３に開示されている。【００４０】
ところで、一般に、高速の領域と、低速の領域とが存在する場合、波動は音速の遅い部分に集中して伝搬する。そこで、本願発明者は、２つの固体層間に配置された電極材料として、密度が大きく、低音速であるＡｕなどの金属からなる材料を利用し、電極の厚みを増加させることにより、固体層間を伝搬する境界波の音速を低音速化すれば、固体層間へのエネルギー集中条件を満たし得ることを見出し、本発明をなすに至った。【００４１】
従来、固体内を伝搬するバルク波には、縦波と、速い横波と、遅い横波の３種類があることが知られており、それぞれ、Ｐ波、ＳＨ波、ＳＶ波と呼ばれている。なお、ＳＨ波とＳＶ波のいずれが遅い横波になるかは、基体の異方性によって変わる。これら３種類のバルク波のうち、もっとも低音速のバルク波が、遅い横波である。なお、ＳｉＯ2のように固体が等方体の場合には、横波は１種のみ伝搬するので、この横波が遅い横波となる。【００４２】
他方、圧電基板などの異方性基体を伝搬する弾性境界波では、大抵の場合には、Ｐ波、ＳＨ波及びＳＶ波の３つの変位成分が結合しながら伝搬し、主要成分により弾性境界波の種類が分類される。例えば、上記ストンリー波は、Ｐ波とＳＶ波とが主体の弾性境界波であり、ＳＨ型境界波は、ＳＨ成分が主体である弾性境界波である。なお、条件によっては、ＳＨ波成分や、Ｐ波もしくはＳＶ波成分が結合せずに伝搬することもある。【００４３】
弾性境界波では、上記３つの変位成分が結合しながら伝搬するため、例えば、ＳＨ波よりも高音速の弾性境界波では、ＳＨ成分とＳＶ成分とが漏洩し、ＳＶ波よりも高音速の弾性境界波では、ＳＶ成分が漏洩することとなる。この漏洩成分が、境界波の伝搬損失の原因となる。【００４４】
そこで、２つの固体層の双方の遅い横波の音速よりも、ＳＨ型境界波の音速を低速化すれば、ＳＨ型境界波のエネルギーを、２つの固体層間に配置した電極付近に集中させ、電気機械結合係数ｋ2の大きいＳＨ型境界波を伝搬させることができ、伝搬損失０の条件を得ることができる。本発明は、このような考えに基づいてなされたものである。【００４５】
そして、少なくとも一方の固体層を圧電体、他方の固体層を圧電体を含む誘電体とすることにより、固体層間に配置された電極によりＳＨ型境界波が励振される。なお、この場合の電極としては、例えば、「弾性表面波（ＳＡＷ）デバイスシミュレーション技術入門」（橋本研也、リアライズ社、ＰＡＧＥ．９）に開示されている櫛形電極や、すだれ状電極（インターデジタルトランスデューサ、ＩＤＴ）などを用いることができる。【００４６】
図１は、本発明の一実施形態に係る弾性境界波装置の略図的正面断面図である。弾性境界波装置１では、板状のＬｉＴａＯ3からなる圧電体２の上面に、誘電体３が積層されている。圧電体２と誘電体３との境界に電極として、ＩＤＴ４及び反射器５，６が配置されている。反射器５，６はＩＤＴ４の表面波伝搬方向両側に配置されており、それによって本実施形態では、境界波共振子が構成されている。【００４７】
本実施形態の弾性境界波装置１の特徴は、誘電体３を伝搬する遅い横波の音速及びＬｉＴａＯ3からなる圧電体２を伝搬する遅い横波の音速よりもＳＨ型弾性境界波の音速が低くなるように、電極厚み、すなわちＩＤＴ４及び反射器５，６の厚みが設定されていることにある。【００４８】
本実施形態では、電極の厚みが、厚くされ、それによってＳＨ型弾性境界波の音速が、圧電体２及び誘電体３を伝搬する各遅い横波の音速よりも低められ、それによって、ＳＨ型境界波のエネルギーが圧電体２と誘電体３との境界に集中する。従って、電気機械結合係数ｋ2の大きなＳＨ型境界波を、伝搬損失が小さい状態で伝搬させることができる。【００４９】
なお、電極の厚みを厚くすることによりＳＨ型境界波を伝搬させることができるだけでなく、本発明では、後述するように電極を構成するストリップのデューティ比を制御することによっても、ＳＨ型弾性境界波の音速を、圧電体２及び誘電体３を伝搬する各遅い横波の音速よりも低くし、ＳＨ型境界波を境界に集中させて伝搬させることも可能である。【００５０】
以下、具体的な実験例に基づき、本発明をより詳細に説明する。【００５１】
［実施例１］
圧電体２として、オイラー角（０°，９０°，０°）、すなわちＹ板Ｘ伝搬のＬｉＴａＯ3基板を用意した。ＬｉＴａＯ3基板では、大きな圧電性が得られる。また、誘電体３を構成する材料として、ＳｉＯ2を用いた。ＳｉＯ2は薄膜を形成することが容易である。また、本発明に従って構成した境界波装置は振動エネルギーの一部をＬｉＴａＯ3基板とＳｉＯ2中に分布しながら境界波を伝搬する。従って、ＳｉＯ2は、ＬｉＴａＯ3基板の負の周波数温度係数ＴＣＦを相殺する正のＴＣＦを有するので、温度特性が改善できる。【００５２】
密度が異なる各種電極材料を用い、上記圧電体２と誘電体３との間に電極を形成した場合の音速Ｖ、電気機械結合係数ｋ2、伝搬損失α、周波数温度係数ＴＣＦ及びパワーフロー角ＰＦＡと、電極の厚みとの関係を求めた。【００５３】
図２〜図６、図７〜図１１及び図１２〜図１６は、Ａｕからなる電極を用いた場合の結果であり、そのうち、図２〜図６はＳＨ型境界波（Ｕ２と略す）についての結果を、図７〜図１１はストンリー波（Ｕ３と略す）についての結果を、図１２〜図１６は縦波型境界波（Ｕ１と略す）についての結果を示す。【００５４】
また、図１７〜図２０、図２１〜図２４、図２５〜図２８、図２９〜図３２、図３３〜図３６、図３７〜図４０、図４１〜図４４、及び図４５〜図４８は、それぞれ、電極がＡｕ、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ｆｅ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｔａ及びＷにより構成されている場合の結果を示す。【００５５】
これらの図及び本明細書においては、Ｕ２はＳＨ型境界波を示し、Ｖｍは短絡境界における音速を、Ｖｆは開放境界における音速をいうものとする。また、Ｖｓは遅い横波の音速であり、ＬＴはＬｉＴａＯ3の略号である。さらに、αは伝搬損失を示し、例えば、Ａｕ−Ｕ２αｍは、Ａｕを用いた場合のＳＨ型弾性境界波の短絡境界における伝搬損失であることを示し、Ａｕ−Ｕ２Ｔｍは、Ａｕを用いた場合のＳＨ型弾性境界波の短絡境界における周波数温度係数ＴＣＦを意味し、Ａｕ−Ｕ２Ｐｍは、Ａｕを用いた場合のＳＨ型弾性境界波の短絡境界におけるパワーフロー角ＰＦＡであることを示す。【００５６】
図２〜図１６の結果は、文献「A method for estimating optimal cuts and propagation directions for
excitation and propagation directions for excitation of piezoelectric surface
waves」（J.J.Campbell and W.R.Jones,IEEE Trans.Sonics and Ultrason.,Vol.SU-15（1968）pp.209-217）に開示された手法に基づき計算により求めたものである。【００５７】
なお、開放境界の場合には、ＳｉＯ2とＡｕ、ＡｕとＬｉＴａＯ3の各境界における変位、電位、電束密度の法線成分及び上下方向の応力が連続であり、ＳｉＯ2とＬｉＴａＯ3の厚さを無限とし、Ａｕの比誘電率を１として、音速と伝搬損失とを求めた。また、短絡境界の場合には、ＳｉＯ2とＡｕ及びＡｕとＬｉＴａＯ3の各境界における電位を０とした。また、電気機械結合係数ｋ2は、下記の式（１）により求めた。【００５８】
ｋ2＝２×|Ｖｆ−Ｖ|／Ｖｆ      …式（１）
なお、Ｖｆは開放境界の音速を示す。【００５９】
周波数温度係数ＴＣＦは、２０℃、２５℃及び３０℃における位相速度Ｖから、式（２）により求めた。【００６０】
ＴＣＦ＝Ｖ(25℃)-1×[（Ｖ（３０℃）−Ｖ（２０℃））／１０℃]−αｓ
…式（２）
ここで、αｓは境界波伝搬方向におけるＬｉＴａＯ3基板の線膨張係数である。【００６１】
また、任意のオイラー角（φ，θ，ψ）におけるパワーフロー角ＰＦＡは、ψ−０．５°、ψ、ψ＋０．５°における位相速度Ｖより、式（３）により求めた。【００６２】
ＰＦＡ＝ｔａｎ-1[Ｖ(ψ)-1×（Ｖ（ψ＋０．５°)−Ｖ（ψ−０．５°））]
…式（３）【００６３】
Ｙ板Ｘ伝搬のＬｉＴａＯ3における縦波、速い横波及び遅い横波の音速は、それぞれ、５５８９、４２２７及び３３５１ｍ／秒である。他方、ＳｉＯ2の縦波、及び遅い横波の音速は、５９６０及び３７５７ｍ／秒である。【００６４】
図２〜図１６から明らかなように、Ａｕからなる電極膜厚が０のときの各短絡境界の音速Ｖｍに着目すると、Ｕ３成分が主体であるストンリー波の音速はＬｉＴａＯ3を伝搬する遅い横波の音速よりも僅かに低速であり、Ｕ２成分主体であるＳＨ型弾性境界波の音速はＬｉＴａＯ3を伝搬する速い横波と遅い横波との間の音速である。ストンリー波のＫ2は０〜０．２％と小さく、ＲＦフィルタに用いるのには適していない。これに対して、ＳＨ型弾性境界波の電気機械結合係数ｋ2は３％以上であり、ＲＦフィルタに用いることができる。【００６５】
また、Ｕ１成分主体の縦波型の境界波では、Ａｕの膜厚が０の場合に伝搬損失αが大きいため、解が得られなかった。しかしながら、ストンリー波やＳＨ型弾性境界波の結果から、Ａｕ膜厚が０の場合の縦波型の境界波の音速は、ＬｉＴａＯ3を伝搬する縦波の音速よりも僅かに低いと考えられる。【００６６】
ストンリー波、ＳＨ型弾性境界波及び縦波型境界波は、いずれもＡｕからなる電極膜厚が増加した場合低速となっていることがわかる。【００６７】
さらに、ＳＨ型弾性境界波の場合には、ＳｉＯ2を伝搬する遅い横波よりも低速化した場合、伝搬損失が小さくなり、さらに低速化し、ＬｉＴａＯ3を伝搬する遅い横波よりも低速化すると、伝搬損失が０となることがわかる。【００６８】
図２〜図１６において、上記縦波や横波の音速と、弾性境界波の音速とが一致する条件では計算値が不連続となった。これは、例えば、ＳｉＯ2を伝搬する遅い横波よりも、Ｖｍが低速であり、Ｖｆが高速である場合などで生じ、短絡境界と開放境界において境界波が漏洩する条件が不一致となることによる。また、このような条件以外の場合においても、ＳＨ型境界波とストンリー波の音速が近接するため不連続となる条件がある。特に、電気機械結合係数ｋ2を求めるときに、Ｖｆ及びＶｍを利用するため、計算値が不連続となる条件が多く発生する。【００６９】
また、図１７〜図４８から明らかなように、電極材料として様々な金属を用いた場合においても、ＳｉＯ2を伝搬する遅い横波よりも、ＳＨ型境界波を低速化すると、伝搬損失が小さくなり、さらに低速化し、ＬｉＴａＯ3を伝搬する遅い横波よりも低速化した場合伝搬損失が０となることがわかる。【００７０】
なお、図４９は、ＳＨ型境界波の音速がＳｉＯ2を伝搬する遅い横波の音速よりも低速化する電極膜厚Ｈ１と、電極材料の密度ρとの関係と、ＬｉＴａＯ3を伝搬する遅い横波よりもＳＨ型境界波と低速化する電極膜厚Ｈ２と電極密度ρとの関係を示す図である。図４９から明らかなように、下記の式（４）の条件を満たすことにより、伝搬損失が小さいＳＨ型境界波が得られ、特に式（５）の条件を満たすことにより伝搬損失０のＳＨ型境界波が得られる。【００７１】
Ｈ１〔λ〕＞２５０００ρ1.46          …（４）
Ｈ２〔λ〕＞１１０００００ρ-1.7      …（５）
この種の弾性境界波装置の製造に際しては、ＬｉＴａＯ3からなる圧電基板上塗に、リフトオフ法やドライエッチング法などのフォトリソグラフィー工法により、ＩＤＴなどの電極が形成され、しかる後電極上にスパッタリング、蒸着またはＣＶＤなどの薄膜形成法によりＳｉＯ2などからなる誘電体層が形成される。そのため、ＩＤＴの厚さに起因する凹凸により、誘電体層が斜めに成長したり、誘電体層の膜質の不均一性が生じ、弾性境界波装置の特性を劣化するおそれがある。このような劣化を避けるには、電極膜厚はできるだけ薄いことが望ましい。【００７２】
本願発明者らの検討によれば、電極の膜厚Ｈが０．１λ（λはＳＨ型境界波の波長）となると、品質の良好な薄い誘電体層を形成することが困難となることがわかった。さらに、電極膜厚Ｈが０．２５λ以上となると、電極のアスペクト比が１以上となり、電極を安価なドライエッチング法やリフトオフ法により形成することが困難であった。さらに、誘電体層を薄膜形成法により形成する際の形成方法や装置が限定され、汎用的なＲＦマグネトロンスパッタにより誘電体薄膜を形成することが困難となった。従って、電極の膜厚は０．２５λ以下であることが好ましく、より好ましくは０．１λ以下である。【００７３】
図４９から、ρが２６５９ｋｇ／ｍ3以上の電極材料を用いた場合、ＳＨ型弾性境界波の音速はＳｉＯ2を伝搬する横波の音速よりも低速となり、伝搬損失が小さくなる電極膜厚Ｈの厚みを０．２５λ以下とすることができる。また、ρが４９８０ｋｇ／ｍ3以上の電極材料を用いた場合には、伝搬損失が０となる電極膜厚Ｈの厚みを０．１０λ以下とすることができ、望ましい。従って、電極材料としては、密度ρが、好ましくは２６５９ｋｇ／ｍ3以上、より好ましくは４９８０ｋｇ／ｍ3以上のものが用いられる。【００７４】
さらに、密度ρが８０８９ｋｇ／ｍ3以上の電極材料を用いた場合には、ＳＨ型境界波の伝搬損失が０となる電極膜厚Ｈの厚さを０．２５λ以下とすることができ、ρが１３８７０ｋｇ／ｍ3以上の電極材料を用いると、伝搬損失が０となる電極膜厚Ｈの厚さを０．１０λ以下とすることができる。従って、より一層好ましくは、密度ρが８０８９ｋｇ／ｍ3以上、最も好ましくは１３８７０ｋｇ／ｍ3以上の電極材料を使用することが望ましい。【００７５】
さらに、図１７〜図４８から、式（４）を満たす電極膜厚となるように電極を構成した場合においては、電気機械結合係数ｋ2は３％と大きく、従ってＲＦフィルタとして好適な弾性境界波装置を提供し得ることがわかる。【００７６】
さらに、本発明において、電極は、導波路やバスバーなどを構成する面状の電極膜であってもよく、境界波を励振するＩＤＴやくし型電極であってもよく、境界波を反射する反射器であってもよい。【００７７】
なお、本明細書において、基板の切断面と境界波の伝搬方向を表現するオイラー角（φ，θ，ψ）は、文献「弾性波素子技術ハンドブック」（日本学術振興会弾性波素子技術第１５０委員会、第１版第１刷、平成１３年１１月３０日発行、５４９頁）記載の右手系オイラー角を用いた。すなわち、ＬＮの結晶軸Ｘ、Ｙ、Ｚに対し、Ｚ軸を軸としてＸ軸を反時計廻りにφ回転しＸａ軸を得る。次に、Ｘａ軸を軸としてＺ軸を反時計廻りにθ回転しＺ′軸を得る。Ｘａ軸を含み、Ｚ′軸を法線とする面を基板の切断面とした。そして、Ｚ′軸を軸としてＸａ軸を反時計廻りにψ回転した軸Ｘ′方向を境界波の伝搬方向とした。【００７８】
また、オイラー角の初期値として与えるＬｉＴａＯ3の結晶軸Ｘ、Ｙ、Ｚは、Ｚ軸をｃ軸と平行とし、Ｘ軸を等価な３方向のａ軸のうち任意の１つと平行とし、Ｙ軸はＸ軸とＺ軸を含む面の法線方向とする。【００７９】
なお、本発明におけるＬｉＴａＯ3のオイラー角（φ，θ，ψ）は結晶学的に等価であればよい。例えば、文献７（日本音響学会誌３６巻３号、１９８０年、１４０〜１４５頁）によれば、ＬｉＴａＯ3は三方晶系３ｍ点群に属する結晶であるので（Ａ）式が成り立つ。【００８０】
Ｆ（φ，θ，ψ）＝Ｆ（６０°−φ，−θ，ψ）
＝Ｆ（６０°＋φ，−θ，１８０°−ψ）
＝Ｆ（φ，１８０°＋θ，１８０°−ψ）
＝Ｆ（φ，θ，１８０°＋ψ）                …式（Ａ）
ここで、Ｆは、電気機械結合係数ｋ2、伝搬損失、ＴＣＦ、ＰＦＡ、ナチュラル一方向性などの任意の境界波特性である。ＰＦＡやナチュラル一方向性は、例えば伝搬方向を正負反転してみた場合、符合は変わるものの絶対量は等しいので実用上等価であると考えられる。なお、文献７は表面波に関するものであるが、境界波に関しても結晶の対称性は同様に扱える。例えば、オイラー角（３０°，θ，ψ）の境界波伝搬特性は、オイラー角（９０°，１８０°−θ，１８０°−ψ）の境界波伝搬特性と等価である。また、例えば、オイラー角（３０°，９０°，４５°）の境界波伝搬特性は、下記の表１に示すオイラー角の境界波伝搬特性と等価である。【００８１】
また、本発明において計算に用いた電極の材料定数は多結晶体の値であるが、エピタキシャル膜などの結晶体においても、膜自体の結晶方位依存性より基板の結晶方位依存性が境界波特性に対して支配的であるので式（Ａ）で表わされる等価なオイラー角の場合も、実用上問題ない程度に同等の境界波伝搬特性が得られる。【００８２】
【表１】
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なお、本発明において、電極を構成する材料としては、Ａｌ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｔａ、Ａｕ及びＰｔからなる群から選択した１種に限らず、他の導電性材料を用いてもよい。また、電極の密着性や耐電力性を高めるために、Ｔｉ、ＣｒまたはＮｉＣｒなどの第２の電極層を、主たる電極層の上面または下面に積層してもよい。すなわち、電極は多層構造を有するものであってもよい。【００８３】
また、上記誘電体層は、ＳｉＯ2に限らず、Ｓｉ、ガラス、ＳｉＮ、ＳｉＣ、ＺｎＯ、Ｔａ2Ｏ5、チタン酸ジルコン酸鉛系セラミックス、ＡｌＮ、Ａｌ2Ｏ3、ＬｉＴａＯ3、ＬｉＮｂＯ3、Ａｎなどから構成されてもよい。すなわち、誘電体層は、圧電体により構成されてもよい。また、誘電体層は、複数の誘電体層を積層した構造であってもよい。【００８４】
また、本発明に係る弾性境界波装置では、ＬｉＴａＯ3と誘電体層との間に電極を配置した構造のさらに外側、すなわち誘電体層の上記境界とは反対側の面には、圧電体の上記境界とは反対側の面に、保護層が形成されてもよい。この保護層の形成により、弾性境界波装置の強度を高めたり、腐食性ガスの浸入を抑制したりすることができる。このような保護層を構成する材料としては、絶縁性セラミックス、合成樹脂または金属などからなるものを適宜用いることができる。合成樹脂からなる保護層を設けた場合には、腐食性ガスの浸入や耐湿性を高めることができる。また、絶縁性セラミックスからなる保護層を設けた場合には、機械的強度を高めたり、腐食性ガスの浸入を抑制したりすることができる。このような絶縁性セラミックスとしては、酸化チタン、窒化アルミニウム、または酸化アルミニウムなどを挙げることができる。また、金属からなる保護層を設けた場合には、機械的強度を高めたり、電磁シールド機能を有するように構成することができる。このような金属としては、Ａｕ、Ａｌ、Ｗなどを挙げることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【国際調査報告】
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