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| 講演名 | 2025-02-19 09:45 GHz帯パルスエコー法を用いたScAlN, GaN, PbTiO3, ZnO圧電薄膜や金属膜の機械的品質係数Qm評価法 ○島野耀康・味田ここの・下山 航・柳谷隆彦（早大）  US2024-69 |
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| 抄録 | （和） | GHzの超音波パルスエコー法を用いた、薄膜のIntrinsicな機械的品質係数<i>Q</i><sub>m</sub>を推定する手法を提案する。本手法では基板(遅延層)上に超音波トランスデューサを作製し、基板裏に直接被測定膜を成膜する。トランスデューサで励振された音波は基板底面と被測定膜底面で反射し、両者の反射信号の差は被測定膜一往復分の音響減衰である。機械的品質係数<i>Q</i><sub>m</sub>は音響減衰<i>$alpha$f</i>が起源であり、<i>Q</i><sub>m</sub> = <i>$alpha$f</i>/<i>$alpha$V</i>より<i>Q</i><sub>m</sub>を推定することが可能である。本手法は圧電薄膜のみならず金属膜や非晶質などの非圧電膜に対しても評価することができる点において有用である。また、共振子法とは異なり、デバイス構造の最適化を必要とせずにIntrinsicな<i>Q</i><sub>m</sub>を推定できるので、材料探索にうってつけである。本報告では実測においてScAlN、AlN、GaN、ZnOなどの圧電薄膜や金属膜の<i>Q</i><sub>m</sub>を評価した。ノンドープの多結晶AlNは2 GHzで<i>Q</i><sub>m</sub> = 3800を示した一方で、多結晶Sc<sub>0.4</sub>Al<sub>0.6</sub>Nは<i>Q</i><sub>m</sub> = 1300となり、Sc濃度が上昇するほど<i>Q</i><sub>m</sub>は劣化する傾向にあった。また、結晶配向性が良好なほど<i>Q</i><sub>m</sub>は向上する傾向が確認された。特にエピタキシャルSc<sub>0.4</sub>Al<sub>0.6</sub>Nの<i>Q</i><sub>m</sub>は3600であり、多結晶の1300と比べ著しく向上する結果となった。 |
| （英） | A method for estimating the intrinsic mechanical quality factor <i>Q</i><sub>m</sub> is proposed. In this method, the ultrasonic transducer / substrate (delay line) / film specimen structure is employed. In this structure, a round-trip attenuation in the film specimen is obtained by analyzing two echoes: reflected from substrate and reflected from film specimen. The <i>Q</i><sub>m</sub> can be obtained by using the relationship of <i>Q</i><sub>m</sub> = <i>$alpha$f</i>/<i>$alpha$V</i>. The proposed method can be used for almost all of solid thin films. In this study, <i>Q</i><sub>m</sub> of ScAlN, AlN, GaN, ZnO and PbTiO<sub>3</sub> piezoelectric films and various metal films were evaluated. The intrinsic <i>Q</i><sub>m</sub> of polycrystalline ScxAl1−xN exhibits a degradation from 3800 to 1300 at 2 GHz with increasing the Sc concentration from 0% to 40%. In addition, improved crystal orientation is associated with higher <i>Q</i><sub>m</sub>. In particular, epitaxial ScAlN thin films show a significant enhancement in <i>Q</i><sub>m</sub>, increasing from 1300 to 3600 compared to polycrystalline films. | |
| キーワード | （和） | 機械的品質係数 / 圧電薄膜 / 金属膜 / エピタキシャル成長 / ScAlN薄膜 / / / |
| （英） | Mechanical quality factor / Piezoelectric thin film / Metal film / Epitaxial growth / ScAlN thin film / / / | |
| 文献情報 | 信学技報, vol. 124, no. 375, US2024-69, pp. 1-6, 2025年2月. | |
| 資料番号 | US2024-69 | |
| 発行日 | 2025-02-12 (US) | |
| ISSN | Online edition: ISSN 2432-6380 | |
| 著作権に ついて |
技術研究報告に掲載された論文の著作権は電子情報通信学会に帰属します．(許諾番号：10GA0019/12GB0052/13GB0056/17GB0034/18GB0034) | |
| PDFダウンロード | US2024-69 |
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| 研究会情報 | |
| 研究会 | US |
| 開催期間 | 2025-02-19 - 2025-02-19 |
| 開催地（和） | 東京科学大学 大岡山キャンパス 蔵前会館 ロイアルブルーホール |
| 開催地（英） | Tokyo Tech University (Ookayama Campus) |
| テーマ（和） | ＜超音波研究会75周年記念＞ アコースティックイメージング，非破壊検査，医用超音波，超音波一般 (共催：日本非破壊検査協会超音波部門，日本超音波医学会基礎技術研究会) |
| テーマ（英） | Acoustic imaging, NDT, Ultrasound in medicine, Ultrasonics, etc. |
| 講演論文情報の詳細 | |
| 申込み研究会 | US |
| 会議コード | 2025-02-US |
| 本文の言語 | 日本語 |
| タイトル（和） | GHz帯パルスエコー法を用いたScAlN, GaN, PbTiO3, ZnO圧電薄膜や金属膜の機械的品質係数Qm評価法 |
| サブタイトル（和） | |
| タイトル（英） | A Method for Evaluating Mechanical Quality Factor Qm of ScAlN, GaN, PbTiO3, ZnO Piezoelectric Films and Metal Films Using GHz Ultrasonic Pulse-Echo Technique |
| サブタイトル（英） | |
| キーワード(1)（和/英） | 機械的品質係数 / Mechanical quality factor |
| キーワード(2)（和/英） | 圧電薄膜 / Piezoelectric thin film |
| キーワード(3)（和/英） | 金属膜 / Metal film |
| キーワード(4)（和/英） | エピタキシャル成長 / Epitaxial growth |
| キーワード(5)（和/英） | ScAlN薄膜 / ScAlN thin film |
| キーワード(6)（和/英） | / |
| キーワード(7)（和/英） | / |
| キーワード(8)（和/英） | / |
| 第1著者 氏名（和/英/ヨミ） | 島野 耀康 / Yohkoh Shimano / シマノ ヨウコウ |
| 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/ヨミ） | 味田 ここの / Cocono Mita / ミタ ココノ |
| 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/ヨミ） | 下山 航 / Wataru Shimoyama / シモヤマ ワタル |
| 第3著者 所属（和/英） | 早稲田大学 (略称： 早大) Waseda University (略称： Waseda Univ.) |
| 第4著者 氏名（和/英/ヨミ） | 柳谷 隆彦 / Takahiko Yanagitani / ヤナギタニ タカヒコ |
| 第4著者 所属（和/英） | 早稲田大学 (略称： 早大) Waseda University (略称： Waseda Univ.) |
| 講演者 | 第1著者 |
| 発表日時 | 2025-02-19 09:45:00 |
| 発表時間 | 20分 |
| 申込先研究会 | US |
| 資料番号 | US2024-69 |
| 巻番号（vol） | vol.124 |
| 号番号（no） | no.375 |
| ページ範囲 | pp.1-6 |
| ページ数 | 6 |
| 発行日 | 2025-02-12 (US) |
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