【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.05.12】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
24TU0034
利用課題名 / Title
9 GHz超弾性波デバイスの開発
利用した実施機関 / Support Institute
東北大学 / Tohoku Univ.
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）計測・分析/Advanced Characterization
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed（副 / Sub）-
キーワード / Keywords
光学顕微鏡/ Optical microscope,電子線リソグラフィ/ EB lithography,高周波デバイス/ High frequency device,電子顕微鏡/ Electronic microscope,高品質プロセス材料/技術/ High quality process materials/technique
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
門田 道雄
所属名 / Affiliation
東北大学大学院工学研究科
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
山下冬子
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
TU-064：エリオニクス 130kV EB描画装置
TU-314：熱電子SEM
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
通常のSAWデバイスでは弾性表面波（SAW）を励振するすだれ状電極（IDT）の波長は1.2 μm以上にする必要があり、SAWの周波数の上限は3.2 GHzであった。従来のSAWは圧電基板にIDTを形成するが、我々はその電極をLiNbO3（LN）基板内に埋め込むことにより、基本波の2.3倍の高次モードが実現できることを発見し、実際に作成したところ、波長1.2 μmのIDTをLN内に埋め込むことにより、基本波の2.3倍の9.1 GHzの高次モードの励振に成功した。
実験 / Experimental
LNにEB露光でレジストパターンを形成、イオンエッチングでLNに溝を形成、その溝にAl電極を成膜、不要なAlをCMPで研磨し、デバイスを作製する。その後、ネットアナで特性を測定する。
結果と考察 / Results and Discussion
従来のSAWは圧電基板にIDTを形成するが、我々はその電極をLiNbO3（LN）基板内に埋め込むことにより、基本波の2.3倍の高次モードが実現できることを発見し、実際に作成したところ、波長1.2 μmのIDTをLN内に埋め込むことにより、基本波の2.3倍の9.1 GHzの高次モードの励振に成功した。波長1.2 μm以上のIDTを用いて9 GHz以上のSＡＷの励振は世界初である。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
Fig. 1 (a) 0.08波長厚のIDTがLN上に形成、 (b), (c)0.08波長、0.28波長深さにIDTを埋め込んだ構造における特性
Fig. 2 (黒実線) 波長1.3 µmのIDTが0.26波長深さに、(赤破線)波長1.3 µmのIDTが0.26波長深さに埋め込まれた特性
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
- M. Kadota, F. Yamashita, and S. Tanaka, “9 GHz Harmonic Surface Acoustic Wave Resonator with Grooved Al Electrodes in LiNbO3”, Proc. Symp., Ultrason. Electron., (Nov., 2024) 3J3-1.
- 門田、山下、田中、“LiNbO3薄板の厚み縦振動のオーバートーンを利用した9.5 - 12 GHz 音響多層膜構造バルク波共振子,” 圧電材料デバイスシンポジウム, 2025年1月, G-1
- M. Kadota, T. Kojima, S. Tanaka, "2-8 GHz Range High Harmonic SAW Resonator with Grooved Electrodes in LiNbO3", Proc. IEEE Int. Ultrason. Symp., September, 2021, B1P-20-4.
- M. Kadota, F. Yamashita, and S. Tanaka, “8 GHz Harmonic Surface Acoustic Wave Ladder Filters with Grooved Al Electrode in LiNbO3 Substrate”, Proc. IEEE Int. Ultrason. Symp., September, 2024, C4L-06-3, Paper ID 7143.
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：10件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：4件