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5Gスマートフォン向けBAW・SAWフィルタの新しい薄膜材料特性と
ウエハ評価法、新しい配向材料


■開催日時:2020年08月28日(金)10:30〜16:30

■会場:
商工情報センター(カメリアプラザ) 9F 研修室

■定員:30名

■受講料:55,000円(税込、資料付き/1人)
※最新のセミナー情報を「配信可」にすると割引適用(登録無料)
会員(案内)登録していただいた場合、49,500円(税込)へ割引になります。

■主催:(株)R&D支援センター

■講師:
早稲田大学 先進理工学部 電気・情報生命工学科 准教授 博士(工学) 柳谷 隆彦 氏

≪専門≫
 BAWデバイスと圧電薄膜成長・評価

≪略歴≫
 2001年 同志社大学工学部 電子工学科卒業
 2003年 同志社大学大学院工学研究科 電気電子工学専攻 博士前期課程修了
 2006年 同志社大学大学院工学研究科 電気電子工学専攻 博士後期課程修了 博士(工学)取得
 2006年 産総研 関西産学連携センター 特別研究員
 2007年 東北大学大学院工学研究科 電気・通信工学専攻 知的電磁系計測分野
       日本学術振興会特別研究員PD   
 2008年 産総研 ナノテクノロジー部門ナノ機能合成グループ 日本学術振興会特別研究員PD
 2008年 名古屋工業大学 機械工学科 計測分野 共通教育コアメンバー(旧教養部物理学教室)
     助教
 2015年 早稲田大学 理工学術院 先進理工学部 電気・情報生命工学科 准教授
 2016年〜 科学技術振興機構 さきがけ研究員(兼任)
 2016年〜 構造生物・創薬研究所 研究員
 2017年〜 研究重点教員(戦略枠外)(材料技術研究所)
 2018年〜 重点領域研究機構アンビエントロニクス研究所 研究員

≪活動など≫
 ・Scientific report誌 (Nature publishing group) 編集委員
 ・IEEE (米国電気学会) Ultrasonic Symposium Technical program committee
  (Group 3: Physical Acoustics)
 ・International Workshop on Piezoelectric Materials and Applications in Actuators 
  (IWPMA2018) Local Committee
 ・電気情報通信学会超音波研究会専門員
 ・超音波シンポジウム(USE)運営委員
 ・超音波シンポジウム(USE)論文委員
 ・日本音響学会査読委員
 ・EMデバイス・システムの新技術調査専門委員
 ・圧電材料・デバイスシンポジウム運営委員
 ・日本学術振興会弾性波素子技術第150委員会委員

■受講対象・レベル:
 成膜装置メーカー、RF部品メーカー、MEMSメーカー、半導体部品メーカー、スパッタ関連
材料メーカー、計測器メーカー、の研究開発・生産製造に携わる方(初中級者から上級者まで)

■習得できる知識:
・BAW・SAWフィルタや圧電デバイスの設計に必要な材料選定
・BAW・SAWフィルタや圧電デバイスの設計に必要な圧電体の音響特性の異方性の扱い
・BAW・SAWフィルタや圧電デバイスのウエハ付き圧電薄膜の音響特性、圧電性の評価法
・線形システム(オシロスコープとネットワークアナライザ)
・圧電薄膜のスパッタ成長のノウハウ
・圧電薄膜の配向制御と新しいデバイス応用

■趣旨:
 スマートフォンには数々の無線周波数から欲しい周波数帯を送受信するためのフィルタが
搭載されています。国際ローミングの影響などの影響で一台あたりの無線フィルタの数は
増える一方で5Gの普及に伴ってますます大きなビジネスになっています。圧電・弾性波
デバイス分野は開発に必要な技術水準が高く、人件費の安い他国に真似されにくいのも
大きな特長です。しかし逆に、大学などでは一般には扱われない固体音響学や高周波技術の
積み重ねであり、半導体分野などに比べて新規に参入するのが難しい分野ともいえます。
 本講習会では、できるかぎり数式表現を避けて、参考書や教科書、論文などの独学では
修得しにくい内容に焦点を当てて、講義を行います。


1. 5Gスマートフォン向けフィルタRFフィルタの動向
 1.1 なぜ圧電材料フィルタに圧電材料が使われるか
 1.2 BAWフィルタ、SAWフィルタ、LCフィルタ
 1.3 BAW材料特性の重要性
 1.4 圧電材料のトレードオフ
 1.5 圧電単結晶の薄片化、貼り付け、Smart cut LiNbO3など
 1.6 新材料:ScAlN薄膜
 1.7 ScAlN薄膜の代替材料
2. 基板付き薄膜共振子のkt2測定法の比較
 2.1 本題に入る前に(基礎事項の確認)
  2.1.1 線形システムとインパルス応答
  2.1.2 ネットワークアナライザとオシロスコープの位置づけ
  2.1.3 基板付き薄膜共振子(HBAR)のタイムドメインと周波数ドメイン特性
  2.1.4 圧電体を用いた超音波の送受波
 2.2 電気機械結合係数: kt2
 2.3 熱電と圧電の結合係数のアナロジー:kとZT
 2.4 圧電薄膜のkt2値抽出法
 2.5 d33メータは圧電薄膜の評価には使えない
 2.6 IEEE Standardによるkt2 決定方法:共振-反共振法
 2.7 ウエハ付き圧電薄膜のkt2抽出法:変換損失測定[1,2]
 2.8 基板付き薄膜の時間応答波形(インパルス応答)
 2.9 変換損失周波数特性AlN/石英ガラス
 2.10 kt2値の測定プロセス
 2.11 Mason等価回路モデル
 2.12 kt2 増大の例:AlNとScAlNの比較
 2.13 標準的な方法:共振反共振法との相関
 2.14 信号処理で誤差は発生しないのか?
 2.15 新しいウエハ付き薄膜のkt2抽出法:共振周波数比法[3]
 2.16 共振周波数比法(自立薄膜構造)
 2.17 共振周波数比法(基板付き薄膜構造)
 2.18 ウエハ付の抽出法とIEEE Standardの方法の相間
3. ScAlNの電気機械結合係数と音響特性
 3.1 本題に入る前に(基礎事項の確認)
  3.1.1 ウルツ鉱(AlN, ScAlN, GaN, ZnOなど)の一軸異方性
  3.1.2 歪みと応力の工学的表記
  3.1.3 フックの法則(異方性を考慮)
  3.1.4 弾性定数(異方性を考慮)
  3.1.5 圧電基本式
  3.1.6 一軸異方性材料の圧電性(3方向が分極方向)
  3.1.7 結晶中の音波伝搬(一軸異方性結晶)
  3.1.8  座標回転(弾性定数と圧電定数)
  3.1.9 波動方程式の解(一軸異方性結晶の例)
  3.1.10 音速の異方性(一軸異方性結晶ZnOの例)
  3.1.11 変位の傾きの異方性(一軸異方性結晶ZnOの例)
  3.1.12 電気機械結合係数の異方性(一軸異方性結晶ZnOの例)
  3.1.13 傾斜配向ScAlN薄膜におけるk15’のSc濃度依存性
 3.2 電気機械結合係数と結晶配向性の関係
 3.3 ScAlN薄膜試料の結晶配向性
 3.4 電気機械結合係数kt2のSc濃度依存性
 3.5 縦波音速V33Eと横波音速V44 EのSc濃度依存性
 3.6 Brillouin 散乱法
 3.7 Brillouin 散乱スペクトルの例と音速測定
 3.8 縦波音速V11Eと横波音速V66 EのSc濃度依存性
 3.9 弾性定数のSc濃度依存性(密度汎関数理論と比較)
4. ScAlN薄膜の成長
 4.1 ScAl合金ターゲットの真空鋳造還元処理
 4.2 スパッタ成膜中の高速負イオン測定
 4.3 Scから発生する酸素の影響
 4.4 Scから発生する高速酸素負イオン(プレスパッタの効果)
5. ScAlN極性反転構薄膜共振子
 5.1 AlN薄膜の極性
 5.2 極性反転ScAlN FBARの特性
 5.3 エネルギー閉じ込めモード共振子への応用
 5.4 RFバイアススパッタ法による低エネルギー正イオン照射成膜
 5.5 極性の判定方法(プレステスト)
6. c軸平行AlN極性反転構薄膜共振子
 6.1 イオンビームを用いた配向性制御(c軸平行薄膜)
 6.2 厚みすべりモード共振子の特長
 6.3 非線形光学素子への応用
7. 圧電トランス薄膜音響共振子
 7.1 電波のエネルギーハーベスティング(レクテナ)
 7.2 電波増幅の必要性
 7.3 従来の昇圧回路(チャージポンプ)
 7.4 左右傾斜反転構造ScAlN薄膜
 7.5 傾斜配向ScAlN薄膜におけるk15’のSc濃度依存性
 7.6 圧電トランスのモデル化
 7.7 圧電トランス共振子の実測特性と理論特性の比較
【質疑応答・名刺交換】

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