逆プロトン交換LiNbO_3基板上の漏洩弾性表面波伝搬特性

摘要

A proton-exchanged layer with an elastically soft property can be buried into a substrate by a reverse proton exchange (RPE) process. It can be expected that the RPE layer with a property similar to that of bulk LiNbO_3 (LN) prevents the degradation of the coupling factor and the buried PE layer reduces the leaky SAW (LSAW) attenuation. In this study, first, a layered structure of air/bulk LN/softened LN was assumed for the rotated Y-X LN and the LSAW attenuation was calculated. The rotation angle from the Y-axis giving zero attenuation shifted from 64° toward 5° for a metallized surface. The range of the rotation angles which the LSAW phase velocity exceeds that of a fast shear bulk wave markedly expanded for a free surface, and the attenuation vanished at these boundaries. Next, the LSAW propagation loss PL was measured on 41° Y-X LN. The PL was decreased by carrying out the RPE process.%逆プロトン交換法を利用すると，弾性定数が低減したプロトン交換層を基板内部に埋め込むことができるため，バルクと同等の特性をもつ表層の逆プロトン交換層で結合係数の低減を防ぎ，埋め込んだプロトン交換層で漏洩弾性表面波（Leaky SAW：LSAW）の伝搬減衰を抑圧させる基板構造が期待できる.本報告では,まず，回転YかソトLiNbO_3（LN）に対して「空気/バルクLN層/弾性定数が低減したLN基板」の3層構造を仮定しLSAW特性を計算した.短絡表面ではゼロ減衰を示すY軸からの回転角が64°から5°までシフトすること，自由表面の位相速度が速い横波速度を超える回転角の範囲が拡大し，その境界では伝搬減衰が消失することを明らかにした.次に，41°Y-X LN基板上のLSAW伝搬損失を測定した結果，短絡表面ではプロトン交換層を埋め込むことによって，未処理の0.036 dB/λから0.015 dB/λに減少した.自由表面においても伝搬損失の減少が観測された.