| 講演名 | 2022-12-22 ［ポスター講演］YbGaNおよびYbAlNエピタキシャル薄膜共振子の特性 李 嵩(早大), 賈 軍軍(早大), 柳谷 隆彦(早大), |
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| 抄録(和) | AlNやGaN圧電薄膜を用いたバルク弾性波（BAW）共振子は、高い音速と低い機械的損失を持つため、マイクロ波通信用のGHz 周波数フィルタに適している。しかし、GaN圧電薄膜はフィルタの帯域幅を決定する電気機械結合係数kt2が低いのが問題であるが、これまで我々のグループではAlN や GaNにYbをドープすることで、kt2が向上することを報告している。一般的な汎用スパッタ装置では、ウエハ全面で完全にc軸が垂直な配向を得るのは難しい。これに対してエピタキシャル成長を使えば、スパッタ粒子の入射方向に依らず、全面でc軸配向膜を得やすい。そのため濃度勾配を使った新材料探索などに適している。本研究ではYbのドープにより圧電薄膜に構造的な影響を調査し、マグネトロンスパッタリング法により、YbGaN 、YbAlNおよび ScAlNのエピタキシャル薄膜を作製した。得られた薄膜のkt2を評価し、第一原理計算による理論値と実験値を比較した。多結晶膜と比較して、エピタキシャルYbGaN薄膜は高いkt2を示し、特にYb濃度が高い場合、第一原理計算で求めた理論値に近い値を示した。エピタキシャル圧電膜は共振子の性能向上に有益であると考えられる。 |
| 抄録(英) | Bulk acoustic wave (BAW) resonators based on AlN or GaN piezoelectric thin films are suitable for GHz frequency filters for microwave communications due to their high sound velocity and low mechanical losses. However, low electromechanical coupling coefficient kt2 in the GaN is a problem because kt2 determines the filter bandwidth. Our group previously reported that improvement of kt2 by doping Yb into AlN and GaN. c-axis oriented films over the entire wafer surface can be easily obtained when epitaxial growth is employed. This study investigated the structural effects of Yb doping on piezoelectric thin films. Epitaxial thin films of YbGaN, YbAlN, and ScAlN were fabricated by RF magnetron sputtering. The kt2 of the obtained thin films was evaluated and compared with theoretical values by first-principles calculations. Compared to the polycrystalline films, the epitaxial YbGaN thin films showed higher kt2, especially for higher Yb concentrations, which was close to the theoretical value obtained by first-principles calculations. This suggests that using epitaxial piezoelectric films in resonators is a feasible way to improve the performance of frequency filters. |
| キーワード(和) | エピタキシャル成長 / YbGaN薄膜 / YbAlN薄膜 / ScAlN薄膜 / 4H-SiC導電性基板 |
| キーワード(英) | Epitaxial growth / YbGaN thin film / YbAlN thin film / ScAlN thin film / 4H-SiC conductive substrate |
| 資料番号 | US2022-64 |
| 発行日 | 2022-12-15 (US) |
| 研究会情報 | |
| 研究会 | EA / US |
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| 開催期間 | 2022/12/22(から2日開催) |
| 開催地（和） | サテライトキャンパスひろしま |
| 開催地（英） | Satellite Campus Hiroshima |
| テーマ（和） | ＜音響・超音波サブソサイエティ合同研究会＞応用／電気音響，超音波一般 |
| テーマ（英） | [Joint Meeting on Acoustics and Ultrasonics Subsociety] Engineering/Electro Acoustics, Ultrasonics, etc. |
| 委員長氏名（和） | 古家 賢一(大分大) / 中村 健太郎(東工大) |
| 委員長氏名（英） | Kenichi Furuya(Oita Univ.) / Kentaro Nakamura(Tokyo Inst. of Tech.) |
| 副委員長氏名（和） | 加古 達也(NTT) / 小野 順貴(都立大) / 小池 義和(芝浦工大) / 渡部 泰明(都立大) |
| 副委員長氏名（英） | Tatsuya Kako(NTT) / Junki Ono(Tokyo Metropolitan Univ.) / Yoshikazu Koike(Shibaura Inst. of Tech.) / Yasuaki Watanabe(Tokyo Metropolitan Univ.) |
| 幹事氏名（和） | 若山 圭吾(NTT) / 西浦 敬信(立命館大) / 吉澤 晋(東北大) / 平田 慎之介(千葉大) |
| 幹事氏名（英） | Keigo Wakayama(NTT) / Takanobu Nishiura(Ritsumeikan Univ.) / Shin Yoshizawa(Tohoku Univ.) / Shinnosuke Hirata(Chiba Univ.) |
| 幹事補佐氏名（和） | 中山 雅人(阪産大) / 矢田部 浩平(東京農工大) / 大久保 寛(都立大) |
| 幹事補佐氏名（英） | Masato Nakayama(OSU) / Kouhei Yatabe(Tuat) / Kan Okubo(Tokyo Metropolitan Univ.) |
| 講演論文情報詳細 | |
| 申込み研究会 | Technical Committee on Engineering Acoustics / Technical Committee on Ultrasonics |
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| 本文の言語 | JPN |
| タイトル（和） | ［ポスター講演］YbGaNおよびYbAlNエピタキシャル薄膜共振子の特性 |
| サブタイトル（和） | |
| タイトル（英） | [Poster Presentation] Characteristics of YbGaN and YbAlN epitaxial thin film resonators |
| サブタイトル（和） | |
| キーワード(1)（和/英） | エピタキシャル成長 / Epitaxial growth |
| キーワード(2)（和/英） | YbGaN薄膜 / YbGaN thin film |
| キーワード(3)（和/英） | YbAlN薄膜 / YbAlN thin film |
| キーワード(4)（和/英） | ScAlN薄膜 / ScAlN thin film |
| キーワード(5)（和/英） | 4H-SiC導電性基板 / 4H-SiC conductive substrate |
| 第 1 著者 氏名（和/英） | 李 嵩 / Song Li |
| 第 1 著者 所属（和/英） | 早稲田大学(略称：早大) Waseda University(略称：Waseda Univ.) |
| 第 2 著者 氏名（和/英） | 賈 軍軍 / Junjun Jia |
| 第 2 著者 所属（和/英） | 早稲田大学(略称：早大) Waseda University(略称：Waseda Univ.) |
| 第 3 著者 氏名（和/英） | 柳谷 隆彦 / Takahiko Yanagitani |
| 第 3 著者 所属（和/英） | 早稲田大学(略称：早大) Waseda University(略称：Waseda Univ.) |
| 発表年月日 | 2022-12-22 |
| 資料番号 | US2022-64 |
| 巻番号（vol） | vol.122 |
| 号番号（no） | US-323 |
| ページ範囲 | pp.74-79(US), |
| ページ数 | 6 |
| 発行日 | 2022-12-15 (US) |