▶ スカイワークス ソリューションズ，インコーポレイテッドの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-03-21
(45)【発行日】2024-03-29
(54)【発明の名称】弾性波フィルタ改善のための置換窒化アルミニウム
(51)【国際特許分類】
C04B 35/582 20060101AFI20240322BHJP
H03H 3/02 20060101ALI20240322BHJP
H03H 9/17 20060101ALI20240322BHJP
H03H 9/54 20060101ALI20240322BHJP
H03H 9/25 20060101ALI20240322BHJP
H10N 30/853 20230101ALI20240322BHJP
【ＦＩ】
C04B35/582
H03H3/02 B
H03H9/17 F
H03H9/54 Z
H03H9/25 Z
H10N30/853
【請求項の数】
24
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2022035135
(22)【出願日】2022-03-08
(62)【分割の表示】P 2020500628の分割
【原出願日】2018-07-03
(65)【公開番号】P2022091780
(43)【公開日】2022-06-21
【審査請求日】2022-04-06
(31)【優先権主張番号】62/529,742
(32)【優先日】2017-07-07
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】503031330
【氏名又は名称】スカイワークス ソリューションズ，インコーポレイテッド
【氏名又は名称原語表記】ＳＫＹＷＯＲＫＳ ＳＯＬＵＴＩＯＮＳ，ＩＮＣ．
(74)【代理人】
【識別番号】100083806
【弁理士】
【氏名又は名称】三好 秀和
(74)【代理人】
【識別番号】100095500
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 正和
(74)【代理人】
【識別番号】100111235
【弁理士】
【氏名又は名称】原 裕子
(74)【代理人】
【識別番号】100195257
【弁理士】
【氏名又は名称】大渕 一志
(72)【発明者】
【氏名】ヒル、 マイケル デビッド
(72)【発明者】
【氏名】ガンメル、 ピーター レーデル
【審査官】浅野 昭
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０１６／１１１２８０（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２００４／００５２１６（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特表平０７－５０８９６６（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許第０４９５２５３５（ＵＳ，Ａ）
【文献】特開２０１７－０９５７９７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－２１９７４３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１６－５０４８７０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－１２１０２５（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１５／０２５７１６（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１２－１０００２９（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｃ０４Ｂ ３５／５８１－３５／５８２
Ｈ０３Ｈ ９／１７
Ｈ１０Ｎ ３０／００－３０／８８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
弾性波共振器であって、ａ）Ｓｂ又はＮｂの一方、
ｂ）Ｂ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ若しくはＹｂのうちの一つ以上と組み合わせられたＣｒ、又は
ｃ）Ｌｉと組み合わせられたＮｂ及びＴａの一方
からなる群から選択される一以上の元素の陽イオンがドープされたＡｌＮによって形成される圧電材料を含む、弾性波共振器。
【請求項2】
前記陽イオンは、前記圧電材料の結晶構造において少なくとも部分的にＡｌを置換する、請求項１の弾性波共振器。
【請求項3】
請求項１の弾性波共振器を含む弾性波フィルタ。
【請求項4】
前記弾性波共振器はバルク弾性波共振器である、請求項３の弾性波フィルタ。
【請求項5】
前記バルク弾性波共振器は、薄膜バルク弾性波共振器又はソリッドマウント共振器である、請求項４の弾性波フィルタ。
【請求項6】
前記弾性波フィルタは無線周波数フィルタである、請求項４の弾性波フィルタ。
【請求項7】
請求項６の弾性波フィルタを含む電子機器モジュール。
【請求項8】
請求項７の電子機器モジュールを含む電子デバイス。
【請求項9】
前記圧電材料はウルツ鉱結晶構造を有する、請求項１の弾性波共振器。
【請求項10】
弾性波共振器を形成する方法であって、圧電膜を形成することと、
前記圧電膜に電極を堆積して前記弾性波共振器を形成することと
を含み、
前記圧電膜は、
ａ）Ｓｂ又はＮｂの一方、
ｂ）Ｂ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ若しくはＹｂのうちの一つ以上と組み合わせられたＣｒ、又は
ｃ）Ｌｉと組み合わせられたＮｂ及びＴａの一方、
からなる群から選択される一以上の元素の陽イオンがドープされたＡｌＮによって形成される圧電材料を含む、方法。
【請求項11】
前記陽イオンは、前記圧電材料の結晶構造において少なくとも部分的にＡｌを置換する、請求項１０の方法。
【請求項12】
前記圧電膜に電極を堆積することは、前記圧電膜の頂面に第１電極を堆積することと、前記圧電膜の底面に第２電極を堆積することとを含む、請求項１０の方法。
【請求項13】
前記弾性波共振器は薄膜バルク弾性波共振器であり、前記方法はさらに、前記圧電膜の下側面の下方にキャビティを画定することを含む、請求項１２の方法。
【請求項14】
前記弾性波共振器はソリッドマウント共振器であり、前記方法はさらに、前記圧電膜をブラッグ反射器の頂面に形成することを含む、請求項１２の方法。
【請求項15】
圧電材料の膜と、前記圧電材料の膜に堆積された電極とを含む弾性波共振器であって、前記圧電材料の膜は、
ａ）Ｓｂ又はＮｂの一方、
ｂ）Ｂ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ若しくはＹｂのうちの一つ以上と組み合わせられたＣｒ、
ｃ）Ｌｉと組み合わせられたＮｂ及びＴａの一方、
からなる群から選択される一以上の元素の陽イオンがドープされたＡｌＮを含む、
弾性波共振器。
【請求項16】
前記陽イオンは、前記圧電材料の結晶構造において少なくとも部分的にＡｌを置換する、請求項１５の弾性波共振器。
【請求項17】
前記圧電材料はウルツ鉱結晶構造を有する、請求項１５の弾性波共振器。
【請求項18】
ソリッドマウント共振器として構成される請求項１５の弾性波共振器。
【請求項19】
薄膜バルク弾性波共振器として構成される請求項１５の弾性波共振器。
【請求項20】
請求項１５の弾性波共振器を含むフィルタ。
【請求項21】
無線周波数の通過帯域を有する請求項２０のフィルタ。
【請求項22】
請求項２０のフィルタを含む電子デバイスモジュール。
【請求項23】
請求項２２の電子デバイスモジュールを含む電子デバイス。
【請求項24】
前記電子デバイスモジュールは無線周波数電子デバイスモジュールである、請求項２３の電子デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願の相互参照
本願は、その全体があらゆる目的のためにここに参照により組み入れられる２０１７年
７月７日に出願された「弾性波フィルタ改善のための置換窒化アルミニウム」との名称の
米国仮特許出願第６２／５２９，７４２号に係る米国特許法第１１９条（ｅ）の優先権の
利益を主張する。
本願は、その全体があらゆる目的のためにここに参照により組み入れられる２０１７年
７月７日に出願された「弾性波フィルタ改善のための置換窒化アルミニウム」との名称の
米国仮特許出願第６２／５２９，７４２号に係る米国特許法第１１９条（ｅ）の優先権の
利益を主張する。
【背景技術】
【0002】
窒化アルミニウム（ＡｌＮ）は、１～５ＧＨｚの範囲で動作するバルク弾性波（ＢＡＷ
）及び薄膜バルク弾性共振器（ＦＢＡＲ）フィルタにおいて使用されている圧電材料であ
る。ＩＩＩＡ族窒化物（例えばＧａＮ及びＩｎＮ）の多数は、系列を下りるにつれて圧電
係数の劇的な減少を示す。ＡｌＮの特性は、スカンジウムのようなアルミニウムに対する
置換元素によって修正することができる。しかしながら、これらの物質に対し、ＢＡＷフ
ィルタの特性改善をもたらし得る電気機械結合の改善、誘電率の向上、音速の増大、及び
温度安定性の良化の必要性が依然として存在する。ここで使用されるように、用語「ＢＡ
Ｗフィルタ」はＦＢＡＲフィルタを含む。
）及び薄膜バルク弾性共振器（ＦＢＡＲ）フィルタにおいて使用されている圧電材料であ
る。ＩＩＩＡ族窒化物（例えばＧａＮ及びＩｎＮ）の多数は、系列を下りるにつれて圧電
係数の劇的な減少を示す。ＡｌＮの特性は、スカンジウムのようなアルミニウムに対する
置換元素によって修正することができる。しかしながら、これらの物質に対し、ＢＡＷフ
ィルタの特性改善をもたらし得る電気機械結合の改善、誘電率の向上、音速の増大、及び
温度安定性の良化の必要性が依然として存在する。ここで使用されるように、用語「ＢＡ
Ｗフィルタ」はＦＢＡＲフィルタを含む。
【0003】
弾性波フィルタに使用され得る圧電材料の所望の特性は以下を含む。
・例えば１２，０００ｍ／秒を超えるような高い音速。
・例えば５％を超えるような良好な結合係数。
・デバイスのサイズを減少させる高い誘電率。
・堆積及び統合のための安定した材料システム及び結晶構造。
・材料が低漏洩の良好な絶縁体となるための広いバンドギャップ。
・例えば１２，０００ｍ／秒を超えるような高い音速。
・例えば５％を超えるような良好な結合係数。
・デバイスのサイズを減少させる高い誘電率。
・堆積及び統合のための安定した材料システム及び結晶構造。
・材料が低漏洩の良好な絶縁体となるための広いバンドギャップ。
【0004】
ＢＡＷフィルタの様々なパラメータとかかるフィルタで利用される圧電材料の材料特性
との関係は以下を含む。
・増加した帯域幅＝増加した結合係数ｋ２。
・フィルタのための急峻なエッジ＝増加した品質係数Ｑ。
・フィルタ厚さ縮小化＝増加した音速ｖ＝（ｃ３３／ρ）１／２、ｃ３３＝弾性率、ρ
＝材料密度。
・ｘｙ平面でのフィルタ縮小化＝増加した誘電率。
・低い漏洩電流、良好な絶縁体＝広いバンドギャップ。
・フィルタ温度安定性＝圧電応答の温度安定性。
との関係は以下を含む。
・増加した帯域幅＝増加した結合係数ｋ２。
・フィルタのための急峻なエッジ＝増加した品質係数Ｑ。
・フィルタ厚さ縮小化＝増加した音速ｖ＝（ｃ３３／ρ）１／２、ｃ３３＝弾性率、ρ
＝材料密度。
・ｘｙ平面でのフィルタ縮小化＝増加した誘電率。
・低い漏洩電流、良好な絶縁体＝広いバンドギャップ。
・フィルタ温度安定性＝圧電応答の温度安定性。
【0005】
弾性波フィルタで使用されるときの性能に関連する圧電材料の材料特性は以下を含む。
・ｋｔ ２＝ｅ３３ ２／（ｃＤ ３３ε３３ ｓ）＝ｄ３３ ２／（ｃＥ ３３ε３３ Ｔ）＝
π２／４（１－（ｆｓ／ｆｐ））＝Ｋ２／（１＋Ｋ２）：Ｋ＝ｅ３３ ２εＲε０ｃＥ ３３
（ｋｔ ２は結合係数、ｅ３３及びｄ３３は圧電係数、ｃＤ ３３及びｃＥ ３３は弾性率、ε
３３は誘電率、εＲは相対誘電率、ｆｓ及びｆｐはそれぞれ直列共振周波数及び並列共振
周波数である。）
・信号対雑音比（ＳＮＲ）＝ｅ３１ ２／（ε０ε３３ｔａｎδ）１／２
・ｆｓ，ｍ（ＧＨｚ）＝最小インピーダンスのポイントの周波数。これは、直列共振周
波数に近くかつ理論的に等価である。
・ｆｐ（ＧＨｚ）＝並列共振周波数
・縦音速ｖｌ＝（ｃ３３／ρ）１／２
・ＦＯＭ（性能指数）＝ｋ２ ｅｆｆ，ｍ×Ｑ
・ｋｔ ２＝ｅ３３ ２／（ｃＤ ３３ε３３ ｓ）＝ｄ３３ ２／（ｃＥ ３３ε３３ Ｔ）＝
π２／４（１－（ｆｓ／ｆｐ））＝Ｋ２／（１＋Ｋ２）：Ｋ＝ｅ３３ ２εＲε０ｃＥ ３３
（ｋｔ ２は結合係数、ｅ３３及びｄ３３は圧電係数、ｃＤ ３３及びｃＥ ３３は弾性率、ε
３３は誘電率、εＲは相対誘電率、ｆｓ及びｆｐはそれぞれ直列共振周波数及び並列共振
周波数である。）
・信号対雑音比（ＳＮＲ）＝ｅ３１ ２／（ε０ε３３ｔａｎδ）１／２
・ｆｓ，ｍ（ＧＨｚ）＝最小インピーダンスのポイントの周波数。これは、直列共振周
波数に近くかつ理論的に等価である。
・ｆｐ（ＧＨｚ）＝並列共振周波数
・縦音速ｖｌ＝（ｃ３３／ρ）１／２
・ＦＯＭ（性能指数）＝ｋ２ ｅｆｆ，ｍ×Ｑ
【0006】
直列共振周波数及び並列共振周波数の箇所を示す弾性波フィルタの一例のインピーダン
ス対周波数のチャートが図１に示される。
ス対周波数のチャートが図１に示される。
【0007】
マイクロ波周波数において、材料の誘電率は、イオン分極率により支配される。様々な
三価陽イオンの誘電分極率対結晶半径を示すチャートを、図２に示す。誘電率のクラウジ
ウス・モソッティの関係は以下のとおりである。
－αＤ＝３／４π［（Ｖｍ）（ε’－１）／（ε’＋２）］
・αＤ＝合計イオン分極率
・Ｖｍ＝モル体積
・ε’＝材料の誘電率
－αＤ＝Σαｉ
・αｉは、個別のイオン分極率を示す。
－ε’＝（３Ｖｍ＋８παＤ）／（３Ｖｍ－４παＤ）
三価陽イオンの誘電分極率対結晶半径を示すチャートを、図２に示す。誘電率のクラウジ
ウス・モソッティの関係は以下のとおりである。
－αＤ＝３／４π［（Ｖｍ）（ε’－１）／（ε’＋２）］
・αＤ＝合計イオン分極率
・Ｖｍ＝モル体積
・ε’＝材料の誘電率
－αＤ＝Σαｉ
・αｉは、個別のイオン分極率を示す。
－ε’＝（３Ｖｍ＋８παＤ）／（３Ｖｍ－４παＤ）
【0008】
共有結合効果が、イオンモデルを「ぼかす」。ドープされたＡｌＮは、使用されるドー
パントに応じてイオン結合及び共有結合双方の特性を示し得る。
パントに応じてイオン結合及び共有結合双方の特性を示し得る。
【0009】
ＡｌＮ系共振器は、２５～３０ｐｐｍ／℃の範囲の周波数温度係数（ＴＣＦ）のドリフ
トを示す。ちなみに、ＧａＮのＴＣＦは、約－１８ｐｐｍ／℃である。共振周波数のＴＣ
Ｆドリフトは、弾性率の熱ドリフトにより支配される。共振周波数の過剰な熱ドリフトが
問題となるのは、共振周波数のＴＣＦドリフトを補償するべく二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）
の層を共振器上に堆積させる必要があり、これが、結合係数（ｋ２）及びスプリアス応答
をもたらすからである。ＡｌＮにスカンジウム（Ｓｃ）のような材料をドープしても、Ｔ
ＣＦはほとんど調整されない。
トを示す。ちなみに、ＧａＮのＴＣＦは、約－１８ｐｐｍ／℃である。共振周波数のＴＣ
Ｆドリフトは、弾性率の熱ドリフトにより支配される。共振周波数の過剰な熱ドリフトが
問題となるのは、共振周波数のＴＣＦドリフトを補償するべく二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）
の層を共振器上に堆積させる必要があり、これが、結合係数（ｋ２）及びスプリアス応答
をもたらすからである。ＡｌＮにスカンジウム（Ｓｃ）のような材料をドープしても、Ｔ
ＣＦはほとんど調整されない。
【0010】
材料の音速は、当該材料の体積弾性率及び密度に関係し、以下の式に従う。
ｖ＝（Ｋ／ρ）１／２
・Ｋ＝材料の体積弾性率
・ρ＝密度
ｖ＝（Ｋ／ρ）１／２
・Ｋ＝材料の体積弾性率
・ρ＝密度
【0011】
材料の縦音速は、以下の式によって計算することができる。
ｖｌ＝（ｃ３３／ρ）１／２
ｖｌ＝（ｃ３３／ρ）１／２
【0012】
様々な電気機械材料の音速及び他の選択された材料パラメータが、図３の表に示される
。４Ｈ型六方晶積層炭化ケイ素（ＳｉＣ）（ウルツ鉱）の音速は非常に高い（１３，１０
０ｍ／ｓ）。しかしながら、ＡｌＮとＳｉＣとの固溶体は実現可能ではない。
。４Ｈ型六方晶積層炭化ケイ素（ＳｉＣ）（ウルツ鉱）の音速は非常に高い（１３，１０
０ｍ／ｓ）。しかしながら、ＡｌＮとＳｉＣとの固溶体は実現可能ではない。
【0013】
ＡｌＮ、窒化ガリウム（ＧａＮ）及び窒化インジウム（ＩｎＮ）を含む様々な窒化物は
すべて、空間群ｃ４ ６ｖを有するウルツ鉱結晶構造をとる。空間群とは、周期格子に示さ
れる３次元対称性の特徴のことである。この構造の例示が、図４に示される。ウルツ鉱構
造は、ＡＢ型六方晶構造にある四面体配位の陽イオン及び陰イオンを含む。ウルツ鉱構造
は、自発分極と互換性のある最高の可能対称性を示す。ウルツ鉱結晶構造の重要な結晶学
的パラメータは、六方晶ｃ、六方晶ａ及び結合長ｕを含む。これらのパラメータを図４に
示す。ＡｌＮにおいて、ｃ軸結合は、他の結合よりも長い。ＡｌＮ、ＧａＮ及びＩｎＮに
対するこれらの結晶学的パラメータを、以下の表１に示す。
上記表において、ｕは結合長である。これは典型的に無次元であり、次元ｃパラメータの
分数として表される。Å単位の結合長は、ｕを乗じた（ｃ／ａ）によって決定され得る。
すべて、空間群ｃ４ ６ｖを有するウルツ鉱結晶構造をとる。空間群とは、周期格子に示さ
れる３次元対称性の特徴のことである。この構造の例示が、図４に示される。ウルツ鉱構
造は、ＡＢ型六方晶構造にある四面体配位の陽イオン及び陰イオンを含む。ウルツ鉱構造
は、自発分極と互換性のある最高の可能対称性を示す。ウルツ鉱結晶構造の重要な結晶学
的パラメータは、六方晶ｃ、六方晶ａ及び結合長ｕを含む。これらのパラメータを図４に
示す。ＡｌＮにおいて、ｃ軸結合は、他の結合よりも長い。ＡｌＮ、ＧａＮ及びＩｎＮに
対するこれらの結晶学的パラメータを、以下の表１に示す。
【表1】
分数として表される。Å単位の結合長は、ｕを乗じた（ｃ／ａ）によって決定され得る。
【0014】
ウルツ鉱構造窒化物は、他のＩＩＩ－Ｖ材料よりもむしろＩＩ－ＶＩ材料（ＺｎＯ）に
類似する。ウルツ鉱構造窒化物は、同じ圧電係数符号、及び高いボルン有効電荷を有する
（図像性（ｉｃｏｎｉｃｉｔｙ））。ＧａＮ→ＩｎＮ→ＡｌＮの順に、結合長（ｕ）が長
くなり、ｃ／ａは小さくなる。様々なＩＩＩ－Ｖウルツ鉱窒化物ＡｌＮ、ＧａＮ及びＩｎ
Ｎ、並びにＩＩ－ＶＩウルツ鉱酸化物に対する、自発分極、ボルン有効電荷、及び圧電定
数を含む様々な材料パラメータを、図５Ａに示す。ＡｌＮ、ＧａＮ及びＩｎＮの付加的な
特性を、図５Ｂの表に示す。
類似する。ウルツ鉱構造窒化物は、同じ圧電係数符号、及び高いボルン有効電荷を有する
（図像性（ｉｃｏｎｉｃｉｔｙ））。ＧａＮ→ＩｎＮ→ＡｌＮの順に、結合長（ｕ）が長
くなり、ｃ／ａは小さくなる。様々なＩＩＩ－Ｖウルツ鉱窒化物ＡｌＮ、ＧａＮ及びＩｎ
Ｎ、並びにＩＩ－ＶＩウルツ鉱酸化物に対する、自発分極、ボルン有効電荷、及び圧電定
数を含む様々な材料パラメータを、図５Ａに示す。ＡｌＮ、ＧａＮ及びＩｎＮの付加的な
特性を、図５Ｂの表に示す。
【0015】
ＺｎＯは、ＡｌＮ又はＧａＮのようなウルツ鉱構造ＩＩＩ－Ｖ窒化物のためのモデルと
見なすことができる。ＺｎＯは、圧電係数がＡｌＮ又はＧａＮよりも大きく、有効電荷が
ＧａＮよりも高く、歪みに対する圧電応答がＧａＮよりも大きい。ＺｎＯにおいてＺｎ２
＋を置換する陽イオンが小さいほど、向上した圧電応答が観測されている。特定の理論に
拘束されるわけではないが、ＺｎＯにおける圧電応答は、ｃ軸まわりの非共線結合の回転
に起因して生じると考えられる。ＺｎＯにおいてＺｎを小さな高電荷イオンで置換するこ
とにより、この回転が向上する（例えばＺｎ２＋をＶ５＋により置換）。このメカニズム
はＧａＮにおいて圧電性を向上させ得るが、多くのイオンがＡｌＮにおけるＡｌよりも小
さいわけではない（例えばＳｉ４＋）。Ｖ５＋又はＴａ５＋の高電荷は、おそらくアルミ
ニウム空孔により補償された電荷であり、この回転効果をＡｌＮにおいて向上させ得る。
特定の理論に拘束されるわけではないが、電荷のバランスとグリム・サマーフェルドの概
念とは欠陥の存在によって乱されるので、欠陥は、ドープされたＺｎＯ及びＡｌＮの圧電
性向上の一役を担うとも考えられる。電荷補償は、ドープされたＡｌＮにおけるアンチサ
イト欠陥（ＮＡｌ）、格子間窒素（Ｎｉ）又はＡｌ空孔によって達成され得る。
見なすことができる。ＺｎＯは、圧電係数がＡｌＮ又はＧａＮよりも大きく、有効電荷が
ＧａＮよりも高く、歪みに対する圧電応答がＧａＮよりも大きい。ＺｎＯにおいてＺｎ２
＋を置換する陽イオンが小さいほど、向上した圧電応答が観測されている。特定の理論に
拘束されるわけではないが、ＺｎＯにおける圧電応答は、ｃ軸まわりの非共線結合の回転
に起因して生じると考えられる。ＺｎＯにおいてＺｎを小さな高電荷イオンで置換するこ
とにより、この回転が向上する（例えばＺｎ２＋をＶ５＋により置換）。このメカニズム
はＧａＮにおいて圧電性を向上させ得るが、多くのイオンがＡｌＮにおけるＡｌよりも小
さいわけではない（例えばＳｉ４＋）。Ｖ５＋又はＴａ５＋の高電荷は、おそらくアルミ
ニウム空孔により補償された電荷であり、この回転効果をＡｌＮにおいて向上させ得る。
特定の理論に拘束されるわけではないが、電荷のバランスとグリム・サマーフェルドの概
念とは欠陥の存在によって乱されるので、欠陥は、ドープされたＺｎＯ及びＡｌＮの圧電
性向上の一役を担うとも考えられる。電荷補償は、ドープされたＡｌＮにおけるアンチサ
イト欠陥（ＮＡｌ）、格子間窒素（Ｎｉ）又はＡｌ空孔によって達成され得る。
【0016】
ＡｌＮは、弾性波共振器及びフィルタにおける圧電材料としてＡｌＮを使用するのに魅
力的としてきた様々な特性を示す。これらの特性は以下を含む。
・広いバンドギャップ（６．２ｅＶ）
・高い熱伝導度（２Ｗ／ｃｍ・Ｋ）
・高い電気抵抗率（１×１０１６Ω・ｃｍ）
・高い絶縁破壊電圧（５×１０５Ｖ／ｃｍ）
・高い品質係数（ＢＡＷに対し２ＧＨｚにおいて３，０００）
・中程度の結合係数（ＢＡＷに対し６．５％）
・中程度の圧電係数（ｅ３３＝１．５５Ｃ／ｍ２）
・高い縦音速（ＢＡＷに対し１１，３００ｍ／ｓ）
・低い伝播損失
・ｃ軸配向膜の調製容易
・化学的に安定
・ＩＣ技術プロセスと互換可能
力的としてきた様々な特性を示す。これらの特性は以下を含む。
・広いバンドギャップ（６．２ｅＶ）
・高い熱伝導度（２Ｗ／ｃｍ・Ｋ）
・高い電気抵抗率（１×１０１６Ω・ｃｍ）
・高い絶縁破壊電圧（５×１０５Ｖ／ｃｍ）
・高い品質係数（ＢＡＷに対し２ＧＨｚにおいて３，０００）
・中程度の結合係数（ＢＡＷに対し６．５％）
・中程度の圧電係数（ｅ３３＝１．５５Ｃ／ｍ２）
・高い縦音速（ＢＡＷに対し１１，３００ｍ／ｓ）
・低い伝播損失
・ｃ軸配向膜の調製容易
・化学的に安定
・ＩＣ技術プロセスと互換可能
【0017】
ＢＮ以外に、ＩＩＩＡ窒化物－ＡｌＮ固溶体の圧電特性を特徴付ける研究はほとんど行
われていない。ＡｌｘＧａ１－ｘＮ固溶体の格子定数及びエネルギーギャップの試験結果
を図６Ａ及び６Ｂに示す。ＡｌｘＧａ１－ｘＮは連続固溶体を示す。
われていない。ＡｌｘＧａ１－ｘＮ固溶体の格子定数及びエネルギーギャップの試験結果
を図６Ａ及び６Ｂに示す。ＡｌｘＧａ１－ｘＮは連続固溶体を示す。
【0018】
ＳｉＣ、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＺｎＯ及びＣｄＳｅの特性を比較する付加的な研究により、
フィリップスイオン性が下がるほど、大きな弾性定数及び大きな音速がもたらされること
が示された。これは、図７Ａ及び７Ｂに示される。
フィリップスイオン性が下がるほど、大きな弾性定数及び大きな音速がもたらされること
が示された。これは、図７Ａ及び７Ｂに示される。
【0019】
ＳｃがドープされたＡｌＮが調査されている。ＳｃＮは岩塩構造を有する。ＡｌＮのウ
ルツ鉱構造におけるｃ／ａ比は、Ｓｃが加わるにつれて低下する（ＡｌＮに対するｃ／ａ
は１．６０１であり、Ａｌ．８８Ｓｃ．１２Ｎに対するｃ／ａは１．５７５である）。モ
デル化により、ＳｃドープＡｌＮに中間の六方晶構造が存在し得ることが予測される。Ｓ
ｃ０．５Ａｌ０．５Ｎに対する結晶構造対ｃ／ａ比の変化が図８Ａ及び８Ｂに示される。
図８Ａ及び８Ｂは究極的に同じｃ／ａ比を示し、最適なｃ／ａ比から逸脱することにエネ
ルギーの代償が払われることがわかる。ｕパラメータは、Ｓｃサイトまわりで大きくなる
。ｃ方向には浅いエネルギー井戸が存在する。Ｓｃにより、共有原子価が下がり、ドープ
ＡｌＮの圧電性が増加する。密度汎関数理論が、ＡｌをＳｃにより置換することがウルツ
鉱相の軟化をもたらすことを明らかにする。これは、窒素の配位に関するＡｌ３＋とＳｃ
３＋との競合に起因する。Ａｌ３＋が四面体配位を優先する一方、Ｓｃ３＋は５配位又は
６配位を優先する。これが、思うようにいかないシステムをもたらす。ＡｌＮにおいてＳ
ｃがＡｌを置換するとイオンのポテンシャル井戸の深さが浅くなり、イオン変位が大きく
なる。Ｓｃの濃度が増加するにつれて、ｅ３３圧電係数が増加する一方、ｃ３３弾性定数
が減少する。Ｙ３＋、Ｙｂ３＋等のようなさらに大きく、電気陽性のイオンもまた、この
効果を示し得る。ＡｌＮとＡｌ．８８Ｓｃ．１２Ｎとの様々な特性の比較が図８Ｃに示さ
れ、ＡｌＮと他の濃度のＳｃによりドープされたＡｌＮとの特性の比較が図８Ｄ～８Ｈに
示される。
ルツ鉱構造におけるｃ／ａ比は、Ｓｃが加わるにつれて低下する（ＡｌＮに対するｃ／ａ
は１．６０１であり、Ａｌ．８８Ｓｃ．１２Ｎに対するｃ／ａは１．５７５である）。モ
デル化により、ＳｃドープＡｌＮに中間の六方晶構造が存在し得ることが予測される。Ｓ
ｃ０．５Ａｌ０．５Ｎに対する結晶構造対ｃ／ａ比の変化が図８Ａ及び８Ｂに示される。
図８Ａ及び８Ｂは究極的に同じｃ／ａ比を示し、最適なｃ／ａ比から逸脱することにエネ
ルギーの代償が払われることがわかる。ｕパラメータは、Ｓｃサイトまわりで大きくなる
。ｃ方向には浅いエネルギー井戸が存在する。Ｓｃにより、共有原子価が下がり、ドープ
ＡｌＮの圧電性が増加する。密度汎関数理論が、ＡｌをＳｃにより置換することがウルツ
鉱相の軟化をもたらすことを明らかにする。これは、窒素の配位に関するＡｌ３＋とＳｃ
３＋との競合に起因する。Ａｌ３＋が四面体配位を優先する一方、Ｓｃ３＋は５配位又は
６配位を優先する。これが、思うようにいかないシステムをもたらす。ＡｌＮにおいてＳ
ｃがＡｌを置換するとイオンのポテンシャル井戸の深さが浅くなり、イオン変位が大きく
なる。Ｓｃの濃度が増加するにつれて、ｅ３３圧電係数が増加する一方、ｃ３３弾性定数
が減少する。Ｙ３＋、Ｙｂ３＋等のようなさらに大きく、電気陽性のイオンもまた、この
効果を示し得る。ＡｌＮとＡｌ．８８Ｓｃ．１２Ｎとの様々な特性の比較が図８Ｃに示さ
れ、ＡｌＮと他の濃度のＳｃによりドープされたＡｌＮとの特性の比較が図８Ｄ～８Ｈに
示される。
【0020】
一定程度研究されている他のドープＡｌＮ材料がＹｘＡｌ１－ｘＮである。イットリウ
ムは、大きなイオン半径を有し、電気陽性であり、スカンジウムより低コストである。密
度汎関数理論に基づく非経験的計算は、ＹｘＡｌ１－ｘＮ（ｘ＝０．７５）のウルツ鉱構
造に対し高い相安定性を示す。それにもかかわらず、ＹｘＡｌ１－ｘＮ膜においては低い
結晶性が観測されている。ＹｘＡｌ１－ｘＮは、酸素及び水（ＹＯＯＨ基）に対して大き
な親和性を示す。ＹｘＡｌ１－ｘＮのバンドギャップは、ｘ＝０．２２において６．２ｅ
Ｖ（ＡｌＮ）から４．５ｅＶまで低下する。弾性係数の大きな減少とｄ３３及びｅ３３の
大きな増加とが、ＳｃドープＡｌＮよりもＹｘＡｌ１－ｘＮにおいて観測される。ＹｘＡ
ｌ１－ｘＮに対して観測される誘電率増加は、Ｓｃドープ材料と同様である。ＹｘＡｌ１
－ｘＮにおいてＹドーパントの量が異なるときのεｒ、ｅ３３、ｅ３１、ｄ３３及びｄ３
１の変化を示すチャートを図９Ａ～９Ｃに示す。
ムは、大きなイオン半径を有し、電気陽性であり、スカンジウムより低コストである。密
度汎関数理論に基づく非経験的計算は、ＹｘＡｌ１－ｘＮ（ｘ＝０．７５）のウルツ鉱構
造に対し高い相安定性を示す。それにもかかわらず、ＹｘＡｌ１－ｘＮ膜においては低い
結晶性が観測されている。ＹｘＡｌ１－ｘＮは、酸素及び水（ＹＯＯＨ基）に対して大き
な親和性を示す。ＹｘＡｌ１－ｘＮのバンドギャップは、ｘ＝０．２２において６．２ｅ
Ｖ（ＡｌＮ）から４．５ｅＶまで低下する。弾性係数の大きな減少とｄ３３及びｅ３３の
大きな増加とが、ＳｃドープＡｌＮよりもＹｘＡｌ１－ｘＮにおいて観測される。ＹｘＡ
ｌ１－ｘＮに対して観測される誘電率増加は、Ｓｃドープ材料と同様である。ＹｘＡｌ１
－ｘＮにおいてＹドーパントの量が異なるときのεｒ、ｅ３３、ｅ３１、ｄ３３及びｄ３
１の変化を示すチャートを図９Ａ～９Ｃに示す。
【0021】
ＡｌをＭｇ及びＺｒ、Ｍｇ及びＴｉ、又はＭｇ及びＨｆにより組み合わせ置換したＡｌ
Ｎの特性を調査する研究が行われている。これらの材料は、ＡｌＮと比べて改善された圧
電係数を示すが、低い弾性係数（そして同様の音速及びＱ）を示す。Ａｌを異なるドーパ
ント濃度のＭｇ及びＺｒ、Ｍｇ及びＴｉ、並びにＭｇ及びＨｆにより組み合わせ置換した
ＡｌＮの圧電係数及び弾性係数を示すチャートを、ＳｃｘＡｌ１－ｘＮの圧電係数及び弾
性係数と比べて図１０Ａ及び１０Ｂに示す。（Ｍｇ．５Ｚｒ．５）０．１３Ａｌ０．８７
Ｎ及び（Ｍｇ．５Ｈｆ．５）０．１３Ａｌ０．８７Ｎの様々な特性とＡｌＮのそれとを図
１０Ｃに表としてまとめる。
Ｎの特性を調査する研究が行われている。これらの材料は、ＡｌＮと比べて改善された圧
電係数を示すが、低い弾性係数（そして同様の音速及びＱ）を示す。Ａｌを異なるドーパ
ント濃度のＭｇ及びＺｒ、Ｍｇ及びＴｉ、並びにＭｇ及びＨｆにより組み合わせ置換した
ＡｌＮの圧電係数及び弾性係数を示すチャートを、ＳｃｘＡｌ１－ｘＮの圧電係数及び弾
性係数と比べて図１０Ａ及び１０Ｂに示す。（Ｍｇ．５Ｚｒ．５）０．１３Ａｌ０．８７
Ｎ及び（Ｍｇ．５Ｈｆ．５）０．１３Ａｌ０．８７Ｎの様々な特性とＡｌＮのそれとを図
１０Ｃに表としてまとめる。
【0022】
ウルツ鉱ＢｘＡｌ１－ｘＮｙ（０．００１＜ｘ＜０．７０、０．８５＜ｙ＜１．０５）
について多くの研究が行われている。８％までのＢを有する膜が成功裏に合成されている
。非経験的結果は、共有結合性の増加が、Ｂが増加するにつれて弾性定数ｃ３３及び音速
が増加することを示す。イオン性の低下が、ホウ素濃度が増加するにつれてｅ３３及びｋ
２が低下することにつながる。ホウ素濃度が増加するにつれての誘電率の増加が予測され
る。ＡｌＮにホウ素を添加することにより、未ドープＡｌＮ膜よりも大きな硬度、高い音
速、及び広いバンドギャップがもたらされる。構造の無秩序性及びｃ／ａ比の増加に起因
してピークの広がりが観測される。合成された膜の格子定数は、ベガード則による予測よ
りも増加する。Ｂの量を異ならせて計算及び観測されたＢｘＡｌ１－ｘＮｙの材料特性を
、図１１Ａ～１１Ｆにグラフで示す。
について多くの研究が行われている。８％までのＢを有する膜が成功裏に合成されている
。非経験的結果は、共有結合性の増加が、Ｂが増加するにつれて弾性定数ｃ３３及び音速
が増加することを示す。イオン性の低下が、ホウ素濃度が増加するにつれてｅ３３及びｋ
２が低下することにつながる。ホウ素濃度が増加するにつれての誘電率の増加が予測され
る。ＡｌＮにホウ素を添加することにより、未ドープＡｌＮ膜よりも大きな硬度、高い音
速、及び広いバンドギャップがもたらされる。構造の無秩序性及びｃ／ａ比の増加に起因
してピークの広がりが観測される。合成された膜の格子定数は、ベガード則による予測よ
りも増加する。Ｂの量を異ならせて計算及び観測されたＢｘＡｌ１－ｘＮｙの材料特性を
、図１１Ａ～１１Ｆにグラフで示す。
【0023】
ＡｌＮにおけるＡｌがＣｒ又はＭｎにより置換されたＡｌＮが、希薄磁性半導体として
の使用を目的として調査されている。スパッタリングされた膜が、良好なｃ軸配向を示し
た。Ａｌ．９３Ｃｒ．０７Ｎ及びＡｌ．９１Ｍｎ．０９Ｎの抵抗率対温度を、図１２Ａに
示す。ＣｒドープＡｌＮの付加的な材料特性を図１２Ｂ及び１２Ｃに示す。Ｍｎドープ材
料は、Ｃｒドープ材料よりも高い抵抗率を示す。Ｃｒドープ材料に関して特に、Ｃｒ３＋
のように８面体配位の優先性を示す３ｄ遷移金属が存在しない。したがって、強制的にＣ
ｒをＡｌＮの中に入れることは、潜在的にｋ２を向上させる歪みを引き起こす可能性が高
い。ＣｒＮはＳｃＮと同構造（ハライト構造）である。ＸＰＳ結合エネルギーは、Ｃｒが
ＣｒドープＡｌＮの中にＣｒ３＋として存在することを示す。許容されない１ｓ－３ｄ遷
移に対するＸＡＮＥＳピークは、低い対称性の（四面体）サイトにＣｒが存在することを
示す。Ｃｒは、格子歪みを誘発してＡｌＮウルツ鉱構造を変形させる。Ａｌ．９３７Ｃｒ
．０６３Ｎの音速（１１，４９０ｍ／ｓ）は、未ドープＡｌＮの音速よりも大きい。Ａｌ
．９３７Ｃｒ．０６３Ｎは、ＡｌＮ（７．９％）よりも低いｋ２（５．６％）、高いＴＣ
Ｆ値（－３９ｐｐｍ／℃）、及び高いε’（容量）９１ｐＦ／ｍ対置換ＡｌＮの８２ｐＦ
／ｍを示すことが観測されている。これは、結合係数を低下させる大抵の他の置換がまた
、誘電率（ひいては容量）も低下させる点で予想外である。反転分域（逆極性の領域）も
観測されている。強磁性が、Ｃｒ３＋ドープＡｌＮにおいて観測されている。
の使用を目的として調査されている。スパッタリングされた膜が、良好なｃ軸配向を示し
た。Ａｌ．９３Ｃｒ．０７Ｎ及びＡｌ．９１Ｍｎ．０９Ｎの抵抗率対温度を、図１２Ａに
示す。ＣｒドープＡｌＮの付加的な材料特性を図１２Ｂ及び１２Ｃに示す。Ｍｎドープ材
料は、Ｃｒドープ材料よりも高い抵抗率を示す。Ｃｒドープ材料に関して特に、Ｃｒ３＋
のように８面体配位の優先性を示す３ｄ遷移金属が存在しない。したがって、強制的にＣ
ｒをＡｌＮの中に入れることは、潜在的にｋ２を向上させる歪みを引き起こす可能性が高
い。ＣｒＮはＳｃＮと同構造（ハライト構造）である。ＸＰＳ結合エネルギーは、Ｃｒが
ＣｒドープＡｌＮの中にＣｒ３＋として存在することを示す。許容されない１ｓ－３ｄ遷
移に対するＸＡＮＥＳピークは、低い対称性の（四面体）サイトにＣｒが存在することを
示す。Ｃｒは、格子歪みを誘発してＡｌＮウルツ鉱構造を変形させる。Ａｌ．９３７Ｃｒ
．０６３Ｎの音速（１１，４９０ｍ／ｓ）は、未ドープＡｌＮの音速よりも大きい。Ａｌ
．９３７Ｃｒ．０６３Ｎは、ＡｌＮ（７．９％）よりも低いｋ２（５．６％）、高いＴＣ
Ｆ値（－３９ｐｐｍ／℃）、及び高いε’（容量）９１ｐＦ／ｍ対置換ＡｌＮの８２ｐＦ
／ｍを示すことが観測されている。これは、結合係数を低下させる大抵の他の置換がまた
、誘電率（ひいては容量）も低下させる点で予想外である。反転分域（逆極性の領域）も
観測されている。強磁性が、Ｃｒ３＋ドープＡｌＮにおいて観測されている。
【0024】
Ｔｉもまた、ＡｌＮにおいてＡｌを置換し得る。かかる材料において、Ｔｉの酸化状態
は未知である。ただし、Ｔｉ３＋と推定される。Ａｌ－Ｔｉ－Ｎ膜が、Ｔｉ含有量が１６
％未満のときに単相ウルツ鉱構造を形成する。大きなＴｉ原子は、ｘ線回折ピークに対す
る２θ値のシフトを引き起こす。結晶格子パラメータは、Ｔｉの濃度が増加するにつれて
増加する。付加的なＴｉが加えられると、圧縮歪みによって結晶性が低下する。４％Ｔｉ
を超えるとＴｉ－Ａｌ偏析が観測されている。音速及びｋ２は、Ｔｉ含有量が増加するに
つれて低下する。誘電率は、Ｔｉ含有量とともに増加する。ＴｉドープＡｌＮのＴＣＦは
、ＡｌＮのＴＣＦよりもわずかに低い。図１３は、Ａｌ（０．５－ｘ）ＴｉｘＮ０．５の
電気機械結合係数、縦速度及び誘電率を、ｘの関数として示す。
は未知である。ただし、Ｔｉ３＋と推定される。Ａｌ－Ｔｉ－Ｎ膜が、Ｔｉ含有量が１６
％未満のときに単相ウルツ鉱構造を形成する。大きなＴｉ原子は、ｘ線回折ピークに対す
る２θ値のシフトを引き起こす。結晶格子パラメータは、Ｔｉの濃度が増加するにつれて
増加する。付加的なＴｉが加えられると、圧縮歪みによって結晶性が低下する。４％Ｔｉ
を超えるとＴｉ－Ａｌ偏析が観測されている。音速及びｋ２は、Ｔｉ含有量が増加するに
つれて低下する。誘電率は、Ｔｉ含有量とともに増加する。ＴｉドープＡｌＮのＴＣＦは
、ＡｌＮのＴＣＦよりもわずかに低い。図１３は、Ａｌ（０．５－ｘ）ＴｉｘＮ０．５の
電気機械結合係数、縦速度及び誘電率を、ｘの関数として示す。
【0025】
ＡｌＮにおいてＡｌを置換し得る付加的な元素は、タンタル（Ｔａ）及びバナジウム（
Ｖ）を含む。ＡｌＮにおいてＡｌを置換するときのこれらの元素の酸化状態は、Ｔａ３＋
及びＶ３＋と想定される。結晶学的ｃパラメータは、ＡｌＮにＶがドープされると減少す
るが、ＡｌＮにＴａがドープされると増加する。ＡｌＮに約７％以上のＶがドープされる
と、材料の結晶性が破壊される。６．４％のＶにおいてＶＮ相が現れ始める。Ｔａに対し
、Ｔａが３．２％以上ＡｌＮにドープされると偏析が観測される。音速及びｋ２は、Ｖ含
有量が増加すると下降するが、ε’は増加する。様々な量のＶ及びＴａがドープされたＡ
ｌＮの音速及び誘電率の変化を示すチャートを、図１４Ａ及び１４Ｂそれぞれに示す。
Ｖ）を含む。ＡｌＮにおいてＡｌを置換するときのこれらの元素の酸化状態は、Ｔａ３＋
及びＶ３＋と想定される。結晶学的ｃパラメータは、ＡｌＮにＶがドープされると減少す
るが、ＡｌＮにＴａがドープされると増加する。ＡｌＮに約７％以上のＶがドープされる
と、材料の結晶性が破壊される。６．４％のＶにおいてＶＮ相が現れ始める。Ｔａに対し
、Ｔａが３．２％以上ＡｌＮにドープされると偏析が観測される。音速及びｋ２は、Ｖ含
有量が増加すると下降するが、ε’は増加する。様々な量のＶ及びＴａがドープされたＡ
ｌＮの音速及び誘電率の変化を示すチャートを、図１４Ａ及び１４Ｂそれぞれに示す。
【0026】
ＡｌＮにおけるＴａによるＡｌ置換の限界は、５．１原子パーセントのようである。Ｔ
ａは、優れたｃ軸配向でＡｌＮにおけるＡｌを置換し得る。Ｓｃ３＋のように、Ｔａ５＋
もＡｌ３＋よりも大きい。しかしながら、Ｓｃ３＋の置換とは異なり、ｃ／ａ比は、Ａｌ
ＮにおけるＡｌ３＋をＴａ５＋により置換しても減少しない。その代わり、ｃ及びａ格子
定数が双方とも増加する。図１４Ｃは、ＡｌＮにおけるｃ及びａ格子定数が、異なる量の
Ｔａドープによってどのように変化するのかを示す。ラマン、ＴＥＭ及びＸＰＳは、Ａｌ
ＮにおけるＡｌをＴａにより置換しても、第２相又は組成的に不均一な領域が現れないこ
とを示唆する。Ｔａ－Ａｌ－Ｎ結晶格子内の弾性損失は、欠陥ゆえの無秩序に起因し得る
。Ｔａ５＋は、Ｓｃ３＋よりも電気陽性とはいえないが、ＴａドープＡｌＮにおいてｄ３
３の大きな増加が観測された。（図１４Ｄを参照。）ＴａドープＡｌＮにおいて観測され
たｄ３３の増加は、結合の曲がり易さに起因し得ると仮定される。小さなイオンは、結合
回転を促進する。小さなイオンは、電界が印加されると容易に移動し得る（例えばＺｎＯ
におけるＶ５＋）。同様の効果が、大きな格子膨張ゆえに、ＡｌＮにおけるＴａ５＋にも
適用され得る。Ｔａ５＋は、Ａｌ３＋よりもそれほど小さくなるとは予測されないので、
なぜｄ３３圧電係数が増加するのかは不確定である。これは、おそらく、欠陥を補償する
電荷に関連付けられる。
ａは、優れたｃ軸配向でＡｌＮにおけるＡｌを置換し得る。Ｓｃ３＋のように、Ｔａ５＋
もＡｌ３＋よりも大きい。しかしながら、Ｓｃ３＋の置換とは異なり、ｃ／ａ比は、Ａｌ
ＮにおけるＡｌ３＋をＴａ５＋により置換しても減少しない。その代わり、ｃ及びａ格子
定数が双方とも増加する。図１４Ｃは、ＡｌＮにおけるｃ及びａ格子定数が、異なる量の
Ｔａドープによってどのように変化するのかを示す。ラマン、ＴＥＭ及びＸＰＳは、Ａｌ
ＮにおけるＡｌをＴａにより置換しても、第２相又は組成的に不均一な領域が現れないこ
とを示唆する。Ｔａ－Ａｌ－Ｎ結晶格子内の弾性損失は、欠陥ゆえの無秩序に起因し得る
。Ｔａ５＋は、Ｓｃ３＋よりも電気陽性とはいえないが、ＴａドープＡｌＮにおいてｄ３
３の大きな増加が観測された。（図１４Ｄを参照。）ＴａドープＡｌＮにおいて観測され
たｄ３３の増加は、結合の曲がり易さに起因し得ると仮定される。小さなイオンは、結合
回転を促進する。小さなイオンは、電界が印加されると容易に移動し得る（例えばＺｎＯ
におけるＶ５＋）。同様の効果が、大きな格子膨張ゆえに、ＡｌＮにおけるＴａ５＋にも
適用され得る。Ｔａ５＋は、Ａｌ３＋よりもそれほど小さくなるとは予測されないので、
なぜｄ３３圧電係数が増加するのかは不確定である。これは、おそらく、欠陥を補償する
電荷に関連付けられる。
【0027】
いくつかの例において、ＡｌＮに酸素をドープすることができる。例えば、ＡｌＮ系の
膜の堆積中に使用されるスパッタリングガス中に酸素が存在し得る。酸素のイオン性が増
加するにもかかわらず、酸素ドープＡｌＮの圧電係数の大きさは増加しない。特定の理論
に拘束されるわけではないが、ＡｌＮにおける酸素欠陥が、補償ｂｙアルミニウム空孔（
□Ａｌ）によって補償される可能性がある。さらに、ＡｌＮにおける酸素の存在により、
第２相Ａｌ２Ｏ３の形成が引き起こされ得る。すなわち、陰イオンの化学量論を制御する
ことが難しくなり得る。したがって、ドープＡｌＮにおいて、陰イオンの混在を避け、む
しろ陽イオンに基づいてあらゆる調整を行うことが好ましい。
膜の堆積中に使用されるスパッタリングガス中に酸素が存在し得る。酸素のイオン性が増
加するにもかかわらず、酸素ドープＡｌＮの圧電係数の大きさは増加しない。特定の理論
に拘束されるわけではないが、ＡｌＮにおける酸素欠陥が、補償ｂｙアルミニウム空孔（
□Ａｌ）によって補償される可能性がある。さらに、ＡｌＮにおける酸素の存在により、
第２相Ａｌ２Ｏ３の形成が引き起こされ得る。すなわち、陰イオンの化学量論を制御する
ことが難しくなり得る。したがって、ドープＡｌＮにおいて、陰イオンの混在を避け、む
しろ陽イオンに基づいてあらゆる調整を行うことが好ましい。
【0028】
ＡｌＮの中にドーパントを加えることにより、一定数のタイプの結晶学的欠陥の一つ以
上をもたらすことができる。一つのタイプの欠陥は、電子置換に関与する。例えば、Ａｌ
ＮにおけるＡｌを置換するＳｉが、材料の導電度を低減させ得る深いレベルのドナー（３
２０ｍｅＶ）として作用し得る一方、ＡｌＮにおけるＡｌを置換するＣは、深いレベルの
アクセプター（５００ｍｅＶ）として作用し得る。点欠陥は、空孔、格子間原子及びアン
チサイト欠陥を含む。ＡｌＮにおいて、空孔は、格子間原子及びアンチサイト欠陥よりも
エネルギー的に有利である。Ａｌ空孔に対し、当該空孔から離れる原子変位が観測される
。Ｎ空孔に対し、当該空孔に向かう原子変位が観測される。ＡｌＮにおける積層欠陥が、
｛１１２０｝積層欠陥構成を含む。積層欠陥は、置換イオン又はＡｌ空孔のための好まし
い領域となり得る。体系的な空孔が、ＡｌＮにおけるＡｌがいくつかの元素により置換さ
れることによってもたらされ得る。例えば、Ｔａ５＋及びＺｒ４＋ドープのＡｌＮは、Ａ
ｌ空孔（ＶＡｌ又は□Ａｌ）のような生来の欠陥によって補償される。Ａｌ３＋又はＴａ
５＋よりも小さなイオンが、２□Ａｌ－３ＴａＡｌとともに弾性的に駆動される欠陥対を
形成し得る。□Ａｌ及びＴａＡｌの空孔又は置換が、最近傍のＮ四面体を拡張させ得る。
Ｓｉ４＋は、ＶＡｌと欠陥対を形成する最近傍のＮ四面体を収縮させ得る。
上をもたらすことができる。一つのタイプの欠陥は、電子置換に関与する。例えば、Ａｌ
ＮにおけるＡｌを置換するＳｉが、材料の導電度を低減させ得る深いレベルのドナー（３
２０ｍｅＶ）として作用し得る一方、ＡｌＮにおけるＡｌを置換するＣは、深いレベルの
アクセプター（５００ｍｅＶ）として作用し得る。点欠陥は、空孔、格子間原子及びアン
チサイト欠陥を含む。ＡｌＮにおいて、空孔は、格子間原子及びアンチサイト欠陥よりも
エネルギー的に有利である。Ａｌ空孔に対し、当該空孔から離れる原子変位が観測される
。Ｎ空孔に対し、当該空孔に向かう原子変位が観測される。ＡｌＮにおける積層欠陥が、
｛１１２０｝積層欠陥構成を含む。積層欠陥は、置換イオン又はＡｌ空孔のための好まし
い領域となり得る。体系的な空孔が、ＡｌＮにおけるＡｌがいくつかの元素により置換さ
れることによってもたらされ得る。例えば、Ｔａ５＋及びＺｒ４＋ドープのＡｌＮは、Ａ
ｌ空孔（ＶＡｌ又は□Ａｌ）のような生来の欠陥によって補償される。Ａｌ３＋又はＴａ
５＋よりも小さなイオンが、２□Ａｌ－３ＴａＡｌとともに弾性的に駆動される欠陥対を
形成し得る。□Ａｌ及びＴａＡｌの空孔又は置換が、最近傍のＮ四面体を拡張させ得る。
Ｓｉ４＋は、ＶＡｌと欠陥対を形成する最近傍のＮ四面体を収縮させ得る。
【発明の概要】
【0029】
第１側面によれば、圧電材料が与えられる。圧電材料は、Ｓｂ、Ｔａ、Ｎｂ又はＧｅの
一つと、Ｂ、Ｓｃ、Ｙ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ又はＹｂの一
つ以上と組み合わせられたＣｒと、Ｌｉ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｎｉ、Ｃｏ及びＺｎの一つと組み
合わせされたＮｂ及びＴａの一方と、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｔｉ、Ｚｒ及びＨｆの一つと組み合わ
せられたＣａと、Ｓｉ、Ｇｅ及びＴｉと組み合わせられたＭｇと、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔ
ｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ又はＹｂの一つ以上と組み合わせられたＣｏ、Ｓｂ、Ｔａ、
Ｎｂ、Ｓｉ又はＧｅの一つ以上とから構成される群から選択された一つ以上の元素の陽イ
オンがドープされたＡｌＮを含む。圧電材料の結晶構造において、陽イオンは、少なくと
も部分的にＡｌを置換する。
一つと、Ｂ、Ｓｃ、Ｙ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ又はＹｂの一
つ以上と組み合わせられたＣｒと、Ｌｉ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｎｉ、Ｃｏ及びＺｎの一つと組み
合わせされたＮｂ及びＴａの一方と、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｔｉ、Ｚｒ及びＨｆの一つと組み合わ
せられたＣａと、Ｓｉ、Ｇｅ及びＴｉと組み合わせられたＭｇと、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔ
ｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ又はＹｂの一つ以上と組み合わせられたＣｏ、Ｓｂ、Ｔａ、
Ｎｂ、Ｓｉ又はＧｅの一つ以上とから構成される群から選択された一つ以上の元素の陽イ
オンがドープされたＡｌＮを含む。圧電材料の結晶構造において、陽イオンは、少なくと
も部分的にＡｌを置換する。
【0030】
いくつかの実施形態において、圧電材料は、式Ａｌ１－ｘＧｅ３／４ｘ□１／４ｘＮ又
はＡｌ１－５／３ｘＴａ５＋ｘ□２／３ｘＮの一方を有し、□は、圧電材料の結晶構造に
おけるＡサイトの空孔を表し、０＜ｘ＜０．２５である。
はＡｌ１－５／３ｘＴａ５＋ｘ□２／３ｘＮの一方を有し、□は、圧電材料の結晶構造に
おけるＡサイトの空孔を表し、０＜ｘ＜０．２５である。
【0031】
いくつかの実施形態において、圧電材料は、式Ａｌ１－２ｘＢｘＣｒｘＮを有し、０＜
ｘ＜０．１５である。
ｘ＜０．１５である。
【0032】
いくつかの実施形態において、圧電材料は、式Ａｌ１－５／３ｘ－３ｙＭｇ２ｙＴａｘ
＋ｙ□２／３ｘＮを有し、□は圧電材料の結晶構造におけるＡｌサイトの空孔を表し、１
＞５／３ｘ＋３ｙ、０＜ｘ＜０．３、０＜ｙ＜０．２５である。
＋ｙ□２／３ｘＮを有し、□は圧電材料の結晶構造におけるＡｌサイトの空孔を表し、１
＞５／３ｘ＋３ｙ、０＜ｘ＜０．３、０＜ｙ＜０．２５である。
【0033】
いくつかの実施形態において、圧電材料は、式Ａｌ１－２ｘＭｇｘＳｉｘＮを有し、０
＜ｘ＜０．１５である。
＜ｘ＜０．１５である。
【0034】
いくつかの実施形態において、圧電材料は、式Ａｌ１－ｘ－ｙＣｒ３＋ｘＭＩＩＩ
ｙＮ
、ＭＩＩＩ＝Ｓｃ３＋，Ｙ３＋，Ｓｍ３＋．．．Ｙｂ３＋，Ｓｍ３＋．．．Ｙｂ３＋＝原
子番号６２～７０のランタノイドのいずれか一つ以上、を有する。
、ＭＩＩＩ＝Ｓｃ３＋，Ｙ３＋，Ｓｍ３＋．．．Ｙｂ３＋，Ｓｍ３＋．．．Ｙｂ３＋＝原
子番号６２～７０のランタノイドのいずれか一つ以上、を有する。
【0035】
圧電材料は、ウルツ鉱結晶構造を有し得る。
【0036】
いくつかの実施形態において、弾性波共振器が圧電材料を含む。弾性波共振器は、ソリ
ッドマウント共振器として構成されてよい。弾性波共振器は、薄膜バルク弾性共振器とし
て構成されてよい。
ッドマウント共振器として構成されてよい。弾性波共振器は、薄膜バルク弾性共振器とし
て構成されてよい。
【0037】
いくつかの実施形態において、フィルタが弾性波共振器を含む。フィルタは、無線周波
数帯域において通過帯域を有し得る。
数帯域において通過帯域を有し得る。
【0038】
いくつかの実施形態において、電子デバイスモジュールがフィルタと含む。
【0039】
いくつかの実施形態において、電子デバイスが電子デバイスモジュールを含む。電子デ
バイスモジュールは、無線周波数電子デバイスモジュールとしてよい。
バイスモジュールは、無線周波数電子デバイスモジュールとしてよい。
【図面の簡単な説明】
【0040】
【図1】弾性波フィルタの一例についてのインピーダンス対周波数のチャートである。
【図2】様々な三価カチオンの誘電分極率対結晶半径を示すチャートである。
【図3】様々な電気機械材料の選択された材料パラメータの表である。
【図4】ウルツ鉱結晶構造を示す。
【図5A】様々なＩＩＩ－Ｖウルツ鉱窒化物及びＩＩ－ＶＩウルツ鉱酸化物についての選択された材料パラメータの表である。
【図5B】ＡｌＮ、ＧａＮ及びＩｎＮの選択された材料パラメータの表である。
【図6A】格子定数対ＡｌｘＧａ１－ｘＮのｘのチャートである。
【図6B】エネルギーギャップ対ＡｌｘＧａ１－ｘＮのｘのチャートである。
【図7A】選択された化合物に対する弾性定数対フィリップスイオン性のチャートである。
【図7B】は、選択された化合物に対する音速対フィリップスイオン性のチャートである。
【図8A】Ｓｃ０．５Ａｌ０．５Ｎにおける結晶構造変化対ｃ／ａ比を示すチャートである。
【図8B】Ｓｃ０．５Ａｌ０．５Ｎにおける結晶構造変化対ｃ／ａ比を示す他のチャートである。
【図8C】ＡｌＮ及びＡｌ．８８Ｓｃ．１２Ｎの選択された材料特性の表である。
【図8D】ＡｌＮと、様々な濃度のＳｃがドープされたＡｌＮとの選択された材料特性の表である。
【図8E】様々な濃度のＳｃがドープされたＡｌＮのｋ２及びＱ値のチャートである。
【図8F】様々な濃度のＳｃがドープされたＡｌＮのεｒ及びｔａｎδのチャートである。
【図8G】様々な濃度のＳｃがドープされたＡｌＮのＦＯＭのチャートである。
【図8H】様々な濃度のＳｃがドープされたＡｌＮのＴＣＦのチャートである。
【図9A】様々な濃度のＹがドープされたＡｌＮのεｒのチャートである。
【図9B】様々な濃度のＹがドープされたＡｌＮのｅ３３及びｅ３１のチャートである。
【図9C】様々な濃度のＹがドープされたＡｌＮのｄ３３及びｄ３１のチャートである。
【図10A】ＳｃがドープされたＡｌＮと、Ｍｇ及びＺｒ、Ｍｇ及びＴｉ、並びにＭｇ及びＨｆによりＡｌを組み合わせ置換したＡｌＮとの、ｅ３３対ドーパント濃度のチャートである。
【図10B】ＳｃがドープされたＡｌＮと、Ｍｇ及びＺｒ、Ｍｇ及びＴｉ、並びにＭｇ及びＨｆによりＡｌを組み合わせ置換したＡｌＮとの、ｃ３３対ドーパント濃度のチャートである。
【図10C】ＡｌＮ、（Ｍｇ．５Ｚｒ．５）０．１３Ａｌ０．８７Ｎ及び（Ｍｇ．５Ｈｆ．５）０．１３Ａｌ０．８７Ｎの選択された材料特性の表である。
【図11A】ホウ素ドープＡｌＮにおけるｃ３３対ホウ素濃度のチャートである。
【図11B】ホウ素ドープＡｌＮにおけるｅ３３対ホウ素濃度のチャートである。
【図11C】ホウ素ドープＡｌＮにおける結晶格子パラメータｃ対ホウ素濃度のチャートである。
【図11D】ホウ素ドープＡｌＮにおけるｋ２対ホウ素濃度のチャートである。
【図11E】ホウ素ドープＡｌＮにおける結晶単位セル体積対ホウ素濃度のチャートである。
【図11F】ホウ素ドープＡｌＮにおける結晶格子パラメータｃ及びａ対ホウ素濃度のチャートである。
【図12A】Ａｌ．９３Ｃｒ．０７Ｎ及びＡｌ０．９１Ｍｎ０．０９Ｎの材料抵抗率対温度のチャートである。
【図12B】ＣｒドープＡｌＮにおける格子定数対Ｃｒ濃度のチャートである。
【図12C】ＣｒドープＡｌＮにおける有効ｄ３３対Ｃｒ濃度のチャートである。
【図13】ＴｉドープＡｌＮにおけるｋ２、ｖｓ及び誘電率対Ｔｉ濃度のチャートである。
【図14A】ＶドープＡｌＮにおける音速及び誘電率対Ｖ含有量のチャートである。
【図14B】ＴａドープＡｌＮにおける音速及び誘電率対Ｔａ含有量のチャートである。
【図14C】ＴａドープＡｌＮにおける格子定数対Ｔａ含有量のチャートである。
【図14D】ＴａドープＡｌＮにおける圧電係数ｄ３３対Ｔａ含有量のチャートである。
【図15】ＡｌＮにおける異なるドーパントに対する材料特性の相反するトレードオフを示す。
【図16】ドープＡｌＮの選択された材料特性への様々なドーパントの予測される効果を示す表である。
【図17】ソリッドマウント共振器（ＳＭＲ）ＢＡＷの一例の断面図である。
【図18】ＦＢＡＲ ＢＡＷの一例の断面図である。
【図19】ＳＭＲ ＢＡＷ及び／又はＦＢＡＲ ＢＡＷデバイスを含み得るフィルタの模式的な図である。
【発明を実施するための形態】
【0041】
従前の研究の結晶化学体系学の分析が、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）におけるアルミニ
ウム（Ａｌ）の特定の化学置換成分がどのようにして、材料の様々な関心特性に影響する
かについての洞察を与えている。ここに開示されるのは、バルク弾性波（ＢＡＷ）フィル
タ及び薄膜バルク弾性共振器（ＦＢＡＲ）フィルタのような弾性波フィルタにおける使用
のために圧電材料を形成するべく使用され得るＡｌＮのための新たな置換成分の組み合わ
せである。ここに開示される解決策の、従前の解決策に対する利点は、多数の材料特性を
同時に最適化できることである（例えば電気機械結合及び音速）。結晶化学の知識と従前
の研究とに基づいて、ＡｌＮ系圧電材料におけるＡｌのドープから得られる一連の相互排
他的な特性の組み合わせが存在するようである。例えば、アルミニウムよりも窒素と多く
のイオン結合を形成する（スカンジウムのような）置換成分が結合及び誘電率を改善する
一方、アルミニウムよりも窒素と多くの共有結合を形成する（ホウ素のような）置換成分
は音速を改善して粘弾性の喪失を低下させる。ここに開示されるのは、多数の特性に改善
を示し又は特定の個別の特性（例えば誘電率）の極端な向上を示し得るＡｌＮ系圧電材料
である。
ウム（Ａｌ）の特定の化学置換成分がどのようにして、材料の様々な関心特性に影響する
かについての洞察を与えている。ここに開示されるのは、バルク弾性波（ＢＡＷ）フィル
タ及び薄膜バルク弾性共振器（ＦＢＡＲ）フィルタのような弾性波フィルタにおける使用
のために圧電材料を形成するべく使用され得るＡｌＮのための新たな置換成分の組み合わ
せである。ここに開示される解決策の、従前の解決策に対する利点は、多数の材料特性を
同時に最適化できることである（例えば電気機械結合及び音速）。結晶化学の知識と従前
の研究とに基づいて、ＡｌＮ系圧電材料におけるＡｌのドープから得られる一連の相互排
他的な特性の組み合わせが存在するようである。例えば、アルミニウムよりも窒素と多く
のイオン結合を形成する（スカンジウムのような）置換成分が結合及び誘電率を改善する
一方、アルミニウムよりも窒素と多くの共有結合を形成する（ホウ素のような）置換成分
は音速を改善して粘弾性の喪失を低下させる。ここに開示されるのは、多数の特性に改善
を示し又は特定の個別の特性（例えば誘電率）の極端な向上を示し得るＡｌＮ系圧電材料
である。
【0042】
最も頻繁に引用されるＡｌＮへの添加物は、スカンジウム（Ｓｃ）である。スカンジウ
ムは、Ａｌよりも電気陽性である。Ａｌ３＋と比べて増加したＳｃ３＋のイオン性により
、未ドープＡｌＮよりもＳｃドープＡｌＮの圧電結合が増加する。Ｓｃ３＋はまた、Ａｌ
３＋よりも大きい。Ａｌ３＋を置換するＳｃ３＋の存在に起因するＡｌＮの結晶格子の歪
みが、未ドープＡｌＮと比べてＳｃドープＡｌＮの圧電係数を増加させる。しかしながら
、Ａｌ３＋を置換するＳｃ３＋の存在に起因する共有結合性の喪失により、粘弾性の喪失
が増加する。
ムは、Ａｌよりも電気陽性である。Ａｌ３＋と比べて増加したＳｃ３＋のイオン性により
、未ドープＡｌＮよりもＳｃドープＡｌＮの圧電結合が増加する。Ｓｃ３＋はまた、Ａｌ
３＋よりも大きい。Ａｌ３＋を置換するＳｃ３＋の存在に起因するＡｌＮの結晶格子の歪
みが、未ドープＡｌＮと比べてＳｃドープＡｌＮの圧電係数を増加させる。しかしながら
、Ａｌ３＋を置換するＳｃ３＋の存在に起因する共有結合性の喪失により、粘弾性の喪失
が増加する。
【0043】
Ｙ、Ｙｂ、及び他の小さなランタノイドは、Ｓｃ３＋よりも大きなイオンとなり、Ｓｃ
よりも電気陽性となる。ＡｌＮにおけるＡｌ３＋をこれらの元素のイオンにより置換する
ことで、圧電効果及び粘弾性喪失の双方が高められる。Ｙｂ３＋のような重い分極性原子
は、Ｓｃ３＋及びＹ３＋のような軽い原子よりも、ドープＡｌＮの誘電率を改善するはず
である。多数の等原子価置換成分（ＡｌＮ：Ｂ，Ｓｃ、又はＡｌＮ：Ｂ，Ｙｂ）もまた使
用され得る。
よりも電気陽性となる。ＡｌＮにおけるＡｌ３＋をこれらの元素のイオンにより置換する
ことで、圧電効果及び粘弾性喪失の双方が高められる。Ｙｂ３＋のような重い分極性原子
は、Ｓｃ３＋及びＹ３＋のような軽い原子よりも、ドープＡｌＮの誘電率を改善するはず
である。多数の等原子価置換成分（ＡｌＮ：Ｂ，Ｓｃ、又はＡｌＮ：Ｂ，Ｙｂ）もまた使
用され得る。
【0044】
Ｓｃ、Ｙ及びＹｂとは対照的に、ホウ素（Ｂ）は、Ａｌよりもかなり小さなイオンを形
成するのでＡｌよりも電気陽性とはならない。ホウ素は、ＡｌよりもＮと多くの共有結合
を形成する。ＡｌＮにおけるＡｌをＢにより置換すると、圧電結合がわずかに減少すると
予測され得るが、粘弾性喪失も同様に減少するはずである。Ａｌ－Ｎ結合と比べてのＢ－
Ｎ結合の共有結合性の増加により、未ドープＡｌＮと比べてＢドープＡｌＮの体積弾性率
が増加するはずである。Ａｌを置換する軽いＢ原子はまた、未ドープＡｌＮと比べてＢド
ープＡｌＮの密度も低下させる。双方の効果が組み合わされて大きな音速（ｖ＝（Ｋ／ρ
）１／２、Ｋ＝材料の体積弾性率、ρ＝密度）を与えるはずである。
成するのでＡｌよりも電気陽性とはならない。ホウ素は、ＡｌよりもＮと多くの共有結合
を形成する。ＡｌＮにおけるＡｌをＢにより置換すると、圧電結合がわずかに減少すると
予測され得るが、粘弾性喪失も同様に減少するはずである。Ａｌ－Ｎ結合と比べてのＢ－
Ｎ結合の共有結合性の増加により、未ドープＡｌＮと比べてＢドープＡｌＮの体積弾性率
が増加するはずである。Ａｌを置換する軽いＢ原子はまた、未ドープＡｌＮと比べてＢド
ープＡｌＮの密度も低下させる。双方の効果が組み合わされて大きな音速（ｖ＝（Ｋ／ρ
）１／２、Ｋ＝材料の体積弾性率、ρ＝密度）を与えるはずである。
【0045】
材料のＱ、弾性率及び音速を向上させるＡｌＮにおけるＡｌのドーパントは、改善され
た結合係数及び高い誘電率に抵抗するように作用するようである。これは、模式的に図１
５に示される。異なるドーパントを同時に追加及び／又はＡｌＮをドープして３ｄ電子相
互作用を促進又は秩序ある空格子サイトを形成することにより、高い電気陽性のドーパン
ト及び弱い電気陽性のドーパントの双方に関連付けられる利点が得られる。
た結合係数及び高い誘電率に抵抗するように作用するようである。これは、模式的に図１
５に示される。異なるドーパントを同時に追加及び／又はＡｌＮをドープして３ｄ電子相
互作用を促進又は秩序ある空格子サイトを形成することにより、高い電気陽性のドーパン
ト及び弱い電気陽性のドーパントの双方に関連付けられる利点が得られる。
【0046】
遷移金属において、ｄ電子マニホールドが結合を非常に複雑にする。イオンは、ｄ電子
数に応じて、八面体又は四面体の配位を優先し得る。例えば、Ｃｒ３＋は、八面体配置へ
の極めて強い優先性を有する。これは、四面体サイトに強制的に入れられると、圧電性を
高める強い格子歪みが生じ得る（Ｃｒ３＋イオンがＳｃほど電気陽性でないとしても）。
Ｂ及びＣｒの組み合わせ置換は、粘弾性喪失を伴わずに圧電性を高める格子歪みをもたら
し得る。Ｖ３＋、Ｍｎ３＋及びＣｏ３＋のような他のイオンは、ＡｌＮの特性を改善する
ドーパントとして有用となり得る。これらのイオンは、Ｃｏ３＋が酸化状態ごとにいくつ
かのスピン状態を有するように、異なる酸化状態に順応することができるので、多数のイ
オン半径を示し得る。
数に応じて、八面体又は四面体の配位を優先し得る。例えば、Ｃｒ３＋は、八面体配置へ
の極めて強い優先性を有する。これは、四面体サイトに強制的に入れられると、圧電性を
高める強い格子歪みが生じ得る（Ｃｒ３＋イオンがＳｃほど電気陽性でないとしても）。
Ｂ及びＣｒの組み合わせ置換は、粘弾性喪失を伴わずに圧電性を高める格子歪みをもたら
し得る。Ｖ３＋、Ｍｎ３＋及びＣｏ３＋のような他のイオンは、ＡｌＮの特性を改善する
ドーパントとして有用となり得る。これらのイオンは、Ｃｏ３＋が酸化状態ごとにいくつ
かのスピン状態を有するように、異なる酸化状態に順応することができるので、多数のイ
オン半径を示し得る。
【0047】
いくつかの実施形態において、空格子サイト（０電子）もまた、グリム・サマーフェル
ド則の四面体フレームワークに組み入れることができる。一例はγ－Ｇａ２Ｓ３である。
これは３２０６３型である。ＡｌＮにおけるアルミニウム空孔は、四面体構造において四
つ組の非結合軌道（非共有電子対）と見なすことができる。ＡｌＮにおけるアルミニウム
空孔は、粘弾性喪失を増加させることができ（特に易動性の場合）、又はイオン性を増加
させずに圧電歪みを高めることができる。
ド則の四面体フレームワークに組み入れることができる。一例はγ－Ｇａ２Ｓ３である。
これは３２０６３型である。ＡｌＮにおけるアルミニウム空孔は、四面体構造において四
つ組の非結合軌道（非共有電子対）と見なすことができる。ＡｌＮにおけるアルミニウム
空孔は、粘弾性喪失を増加させることができ（特に易動性の場合）、又はイオン性を増加
させずに圧電歪みを高めることができる。
【0048】
ＡｌＮと混在してドープＡｌＮ材料を形成するのに有用となり得る他の化合物は、Ｓｉ
３Ｎ４及びＧｅ３Ｎ４のような４３０５４化合物を含む。Ｇｅ３Ｎ４は、陽イオン空孔が
秩序化された欠陥含有ウルツ鉱構造に結晶化する。非結合軌道におけるｐ軌道特性を増加
させることにより、結晶格子を歪ませ得るｓｐ２（平面）混成結合軌道の傾向がもたらさ
れる。Ａｌ１－ｘＧｅ３／４ｘ□１／４ｘＮ及びＡｌ１－ｘＳｉ３／４ｘ□１／４ｘＮの
ような固溶体もまた関心とされる。ここで、□は圧電材料の結晶構造のＡｌサイトにおけ
る空孔を表す。
３Ｎ４及びＧｅ３Ｎ４のような４３０５４化合物を含む。Ｇｅ３Ｎ４は、陽イオン空孔が
秩序化された欠陥含有ウルツ鉱構造に結晶化する。非結合軌道におけるｐ軌道特性を増加
させることにより、結晶格子を歪ませ得るｓｐ２（平面）混成結合軌道の傾向がもたらさ
れる。Ａｌ１－ｘＧｅ３／４ｘ□１／４ｘＮ及びＡｌ１－ｘＳｉ３／４ｘ□１／４ｘＮの
ような固溶体もまた関心とされる。ここで、□は圧電材料の結晶構造のＡｌサイトにおけ
る空孔を表す。
【0049】
ＡｌＮとＧａＮ及びＩｎＮとの固溶体において、ｋ２及び音速は下降すると予測される
。したがって、材料の誘電率は、想定される特性の線形関係に起因してｃ／ａ比とともに
、未ドープＡｌＮと比べてわずかに増加し得る。
。したがって、材料の誘電率は、想定される特性の線形関係に起因してｃ／ａ比とともに
、未ドープＡｌＮと比べてわずかに増加し得る。
【0050】
様々なドーパントの、ＡｌＮの様々な材料特定に対して予測される効果を図１６に表と
してまとめる。
してまとめる。
【0051】
弾性波共振器又はフィルタにおける使用に対して所望の特性を示し得る異なるＡｌＮ系
圧電材料のリストと、ベースＡｌＮ材料へのドーパントの予測される効果とを、以下の表
２に表す。
圧電材料のリストと、ベースＡｌＮ材料へのドーパントの予測される効果とを、以下の表
２に表す。
【表2】
【0052】
上述したように、ここに開示される様々な材料は、ＢＡＷ共振器における圧電材料とし
て有用となり得る。いくつかの実装において、ここに開示される様々な材料はまた、弾性
表面波（ＳＡＷ）共振器又はフィルタにおける圧電材料として有用となり得る。一つのタ
イプのＢＡＷ共振器は、ソリッドマウント共振器（ＳＭＲ）である。ＳＭＲ ＢＡＷの一
例を、一般に１００で図１７に示す。ＳＭＲ ＢＡＷは、例えばシリコン基板のような基
板１０５上に形成される。圧電材料１１０の層が、上側電極１１５と下側電極１２０との
間の基板１０５上に配置される。圧電材料１１０の層は、ここに開示される材料のいずれ
かを含み又はから構成される。圧電材料１１０の層は、厚さλ／２を有する。ここで、λ
は、ＳＭＲ ＢＡＷ１００の共振周波数である。例えばＳｉＯ２のような高インピーダン
ス材料１３０と、例えばＭｏ又はＷのような低インピーダンス材料１３５とが交互にされ
た層を含むブラッグ反射器又は音響ミラー１２５が、下側電極１２０の下に配置され、基
板１０５を通って漏れ出ないように弾性エネルギーを圧電材料１１０に閉じ込めるのを補
助する。材料１２０、１３５の各層は、厚さλ／４を有し得る。
て有用となり得る。いくつかの実装において、ここに開示される様々な材料はまた、弾性
表面波（ＳＡＷ）共振器又はフィルタにおける圧電材料として有用となり得る。一つのタ
イプのＢＡＷ共振器は、ソリッドマウント共振器（ＳＭＲ）である。ＳＭＲ ＢＡＷの一
例を、一般に１００で図１７に示す。ＳＭＲ ＢＡＷは、例えばシリコン基板のような基
板１０５上に形成される。圧電材料１１０の層が、上側電極１１５と下側電極１２０との
間の基板１０５上に配置される。圧電材料１１０の層は、ここに開示される材料のいずれ
かを含み又はから構成される。圧電材料１１０の層は、厚さλ／２を有する。ここで、λ
は、ＳＭＲ ＢＡＷ１００の共振周波数である。例えばＳｉＯ２のような高インピーダン
ス材料１３０と、例えばＭｏ又はＷのような低インピーダンス材料１３５とが交互にされ
た層を含むブラッグ反射器又は音響ミラー１２５が、下側電極１２０の下に配置され、基
板１０５を通って漏れ出ないように弾性エネルギーを圧電材料１１０に閉じ込めるのを補
助する。材料１２０、１３５の各層は、厚さλ／４を有し得る。
【0053】
ＦＢＡＲ ＢＡＷの一例を、一般に２００で図１８に示す。ＦＢＡＲ ＢＡＷ２００は
、上側電極２１５と下側電極２２０との間で、例えばシリコン基板のような基板２０５上
に配置された圧電材料膜２１０を含む。キャビティ２２５が、圧電材料膜２１０が振動す
るのを許容するべく、圧電材料膜２１０の下に（及びオプションとして下側電極２２０の
下に）かつ基板２０５の上面に形成される。圧電材料膜２１０は、ここに開示される材料
のいずれかを含み又はから構成されてよい。
、上側電極２１５と下側電極２２０との間で、例えばシリコン基板のような基板２０５上
に配置された圧電材料膜２１０を含む。キャビティ２２５が、圧電材料膜２１０が振動す
るのを許容するべく、圧電材料膜２１０の下に（及びオプションとして下側電極２２０の
下に）かつ基板２０５の上面に形成される。圧電材料膜２１０は、ここに開示される材料
のいずれかを含み又はから構成されてよい。
【0054】
ここに開示される材料のいずれかを圧電素子として含むＳＭＲ ＢＡＷ共振器及び／又
はＦＢＡＲ ＢＡＷ共振器の例は、フィルタを形成するべく一緒に組み合わせることがで
きる。無線周波数（ＲＦ）範囲にある信号をフィルタリングするのに有用となり得るフィ
ルタ配列の一例が、図１９に模式的に示されるラダーフィルタ３００となり得る。ラダー
フィルタ３００は、入力ポート３０５と出力ポート３１０との間に直列に接続された複数
の直列共振器Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６と、第１側が一対の直列共振器間に電
気的に接続され、第２側が、例えばグランドのような基準電位に電気的に接続された複数
の並列共振器Ｒ７、Ｒ８及びＲ９とを含む。共振器Ｒ１～Ｒ９の共振周波数及び反共振周
波数は、ラダーフィルタ３００が、所望の通過帯域内のＲＦエネルギーを入力ポート３０
５から出力ポート３１０へと通過させる一方で通過帯域外の周波数のＲＦエネルギーを減
衰させるように選択することができる。なお、ラダーフィルタに含まれる直列共振器及び
／又は並列共振器の数及び配列は、当該フィルタの所望の周波数応答に基づいて変わり得
る。
はＦＢＡＲ ＢＡＷ共振器の例は、フィルタを形成するべく一緒に組み合わせることがで
きる。無線周波数（ＲＦ）範囲にある信号をフィルタリングするのに有用となり得るフィ
ルタ配列の一例が、図１９に模式的に示されるラダーフィルタ３００となり得る。ラダー
フィルタ３００は、入力ポート３０５と出力ポート３１０との間に直列に接続された複数
の直列共振器Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６と、第１側が一対の直列共振器間に電
気的に接続され、第２側が、例えばグランドのような基準電位に電気的に接続された複数
の並列共振器Ｒ７、Ｒ８及びＲ９とを含む。共振器Ｒ１～Ｒ９の共振周波数及び反共振周
波数は、ラダーフィルタ３００が、所望の通過帯域内のＲＦエネルギーを入力ポート３０
５から出力ポート３１０へと通過させる一方で通過帯域外の周波数のＲＦエネルギーを減
衰させるように選択することができる。なお、ラダーフィルタに含まれる直列共振器及び
／又は並列共振器の数及び配列は、当該フィルタの所望の周波数応答に基づいて変わり得
る。
【0055】
図２０を参照すると、例えば無線通信デバイス（例えば携帯電話機）のような電子デバ
イスにおいて使用できるフロントエンドモジュール４００の一例のブロック図が例示され
る。フロントエンドモジュール４００は、共通ノード４１２、入力ノード４１４及び出力
ノード４１６を有するアンテナデュプレクサ４１０を含む。アンテナ５１０は共通ノード
４１２に接続される。フロントエンドモジュール４００はさらに、デュプレクサ４１０の
入力ノード４１４に接続された送信器回路４３２と、デュプレクサ４１０の出力ノード４
１６に接続された受信器回路４３４とを含む。送信器回路４３２は、アンテナ５１０を介
した送信のための信号を生成することができ、受信器回路４３４は、アンテナ５１０を介
して信号を受信し、受信した信号を処理することができる。いくつかの実施形態において
、受信器回路及び送信器回路は、図２０に示されるように別個のコンポーネントとして実
装されるが、他実施形態においてはこれらのコンポーネントは、共通送受信器回路又はモ
ジュールに一体化され得る。当業者にわかることだが、フロントエンドモジュール４００
は、図２０に例示されない他のコンポーネント（スイッチ、電磁結合器、増幅器、プロセ
ッサ等を含むがこれらに限られない）を含んでよい。
イスにおいて使用できるフロントエンドモジュール４００の一例のブロック図が例示され
る。フロントエンドモジュール４００は、共通ノード４１２、入力ノード４１４及び出力
ノード４１６を有するアンテナデュプレクサ４１０を含む。アンテナ５１０は共通ノード
４１２に接続される。フロントエンドモジュール４００はさらに、デュプレクサ４１０の
入力ノード４１４に接続された送信器回路４３２と、デュプレクサ４１０の出力ノード４
１６に接続された受信器回路４３４とを含む。送信器回路４３２は、アンテナ５１０を介
した送信のための信号を生成することができ、受信器回路４３４は、アンテナ５１０を介
して信号を受信し、受信した信号を処理することができる。いくつかの実施形態において
、受信器回路及び送信器回路は、図２０に示されるように別個のコンポーネントとして実
装されるが、他実施形態においてはこれらのコンポーネントは、共通送受信器回路又はモ
ジュールに一体化され得る。当業者にわかることだが、フロントエンドモジュール４００
は、図２０に例示されない他のコンポーネント（スイッチ、電磁結合器、増幅器、プロセ
ッサ等を含むがこれらに限られない）を含んでよい。
【0056】
アンテナデュプレクサ４１０は、入力ノード４１４と共通ノード４１２との間に接続さ
れた一つ以上の送信フィルタ４２２と、共通ノード４１２と出力ノード４１６との間に接
続された一つ以上の受信フィルタ４２４とを含み得る。送信フィルタの通過帯域は、受信
フィルタの通過帯域と異なる。送信フィルタ４２２及び受信フィルタ４２４はそれぞれが
、ここに開示される圧電材料の一つ以上の実施形態を含む一つ以上の共振器を含み得る。
インダクタ又は他の整合コンポーネント４４０を、共通ノード４１２に接続してよい。
れた一つ以上の送信フィルタ４２２と、共通ノード４１２と出力ノード４１６との間に接
続された一つ以上の受信フィルタ４２４とを含み得る。送信フィルタの通過帯域は、受信
フィルタの通過帯域と異なる。送信フィルタ４２２及び受信フィルタ４２４はそれぞれが
、ここに開示される圧電材料の一つ以上の実施形態を含む一つ以上の共振器を含み得る。
インダクタ又は他の整合コンポーネント４４０を、共通ノード４１２に接続してよい。
【0057】
所定例において、送信フィルタ４２２又は受信フィルタ４２４において使用される各弾
性波素子は、同じ圧電材料を含む。この構造により、各フィルタの周波数応答時の温度変
化の効果が低減され、特に、温度変化に起因する通過特性又は減衰特性の劣化が低減され
る。これは、各弾性波素子が、環境温度の変化に応答して同様に変化するからである。
性波素子は、同じ圧電材料を含む。この構造により、各フィルタの周波数応答時の温度変
化の効果が低減され、特に、温度変化に起因する通過特性又は減衰特性の劣化が低減され
る。これは、各弾性波素子が、環境温度の変化に応答して同様に変化するからである。
【0058】
図２１は、図２０に示されるアンテナデュプレクサ４１０を含む無線デバイス５００の
一例のブロック図である。無線デバイス５００は、セルラー電話機、スマートフォン、タ
ブレット、モデム、通信ネットワーク、又は音声若しくはデータ通信用に構成された任意
の他の携帯若しくは非携帯デバイスとしてよい。無線デバイス５００は、アンテナ５１０
から信号を受信及び送信することができる。無線デバイスは、図２０を参照して上述され
たものと同様のフロントエンドモジュール４００’の一実施形態を含む。フロントエンド
モジュール４００’は、上述されたデュプレクサ４１０を含む。図２１に示される例にお
いて、フロントエンドモジュール４００’はさらに、アンテナスイッチ４５０を含む。こ
れは、例えば送信モード及び受信モードのような、異なる周波数帯域又はモード間の切り
替えをするべく構成することができる。図２１に示される例において、アンテナスイッチ
４５０は、デュプレクサ４１０とアンテナ５１０との間に位置決めされるが、他例におい
てデュプレクサ４１０は、アンテナスイッチ４５０とアンテナ５１０との間に位置決めし
てもよい。他例において、アンテナスイッチ４５０とデュプレクサ４１０とは一体化して
一つのコンポーネントにすることができる。
一例のブロック図である。無線デバイス５００は、セルラー電話機、スマートフォン、タ
ブレット、モデム、通信ネットワーク、又は音声若しくはデータ通信用に構成された任意
の他の携帯若しくは非携帯デバイスとしてよい。無線デバイス５００は、アンテナ５１０
から信号を受信及び送信することができる。無線デバイスは、図２０を参照して上述され
たものと同様のフロントエンドモジュール４００’の一実施形態を含む。フロントエンド
モジュール４００’は、上述されたデュプレクサ４１０を含む。図２１に示される例にお
いて、フロントエンドモジュール４００’はさらに、アンテナスイッチ４５０を含む。こ
れは、例えば送信モード及び受信モードのような、異なる周波数帯域又はモード間の切り
替えをするべく構成することができる。図２１に示される例において、アンテナスイッチ
４５０は、デュプレクサ４１０とアンテナ５１０との間に位置決めされるが、他例におい
てデュプレクサ４１０は、アンテナスイッチ４５０とアンテナ５１０との間に位置決めし
てもよい。他例において、アンテナスイッチ４５０とデュプレクサ４１０とは一体化して
一つのコンポーネントにすることができる。
【0059】
フロントエンドモジュール４００’は、送信のために信号を生成して受信した信号を処
理するべく構成された送受信器４３０を含む。送受信器４３０は、図２０の例に示される
ように、デュプレクサ４１０の入力ノード４１４に接続され得る送信器回路４３２と、デ
ュプレクサ４１０の出力ノード４１６に接続され得る受信器回路４３４とを含み得る。
理するべく構成された送受信器４３０を含む。送受信器４３０は、図２０の例に示される
ように、デュプレクサ４１０の入力ノード４１４に接続され得る送信器回路４３２と、デ
ュプレクサ４１０の出力ノード４１６に接続され得る受信器回路４３４とを含み得る。
【0060】
送信器回路４３２による送信のために生成された信号は、送受信器４３０からの生成信
号を増幅する電力増幅器（ＰＡ）モジュール４６０によって受信される。電力増幅器モジ
ュール４６０は、一つ以上の電力増幅器を含み得る。電力増幅器モジュール４６０は、多
様なＲＦ又は他の周波数帯域の送信信号を増幅するべく使用することができる。例えば、
電力増幅器モジュール４６０は、無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）信号又は
任意の他の適切なパルス信号の送信に役立つように電力増幅器の出力をパルスにするべく
使用されるイネーブル信号を受信することができる。電力増幅器モジュール４６０は、例
えばＧＳＭ（Ｇｌｏｂａｌ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｍｏｂｉｌｅ）（登録商標）信号、
ＣＤＭＡ（ｃｏｄｅ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ａｃｃｅｓｓ）信号、Ｗ－
ＣＤＭＡ信号、ロングタームエボリューション（ＬＴＥ）信号、又はＥＤＧＥ信号を含む
様々なタイプの信号のいずれかを増幅するべく構成することができる。所定の実施形態に
おいて、電力増幅器モジュール４６０及びスイッチ等を含む関連コンポーネントは、例え
ば高電子移動度トランジスタ（ｐＨＥＭＴ）又は絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（Ｂ
ｉＦＥＴ）を使用するヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）基板上に作製し、又は相補型金属酸化物
半導体（ＣＭＯＳ）電界効果トランジスタを使用するシリコン基板上に作製することがで
きる。
号を増幅する電力増幅器（ＰＡ）モジュール４６０によって受信される。電力増幅器モジ
ュール４６０は、一つ以上の電力増幅器を含み得る。電力増幅器モジュール４６０は、多
様なＲＦ又は他の周波数帯域の送信信号を増幅するべく使用することができる。例えば、
電力増幅器モジュール４６０は、無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）信号又は
任意の他の適切なパルス信号の送信に役立つように電力増幅器の出力をパルスにするべく
使用されるイネーブル信号を受信することができる。電力増幅器モジュール４６０は、例
えばＧＳＭ（Ｇｌｏｂａｌ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｍｏｂｉｌｅ）（登録商標）信号、
ＣＤＭＡ（ｃｏｄｅ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ａｃｃｅｓｓ）信号、Ｗ－
ＣＤＭＡ信号、ロングタームエボリューション（ＬＴＥ）信号、又はＥＤＧＥ信号を含む
様々なタイプの信号のいずれかを増幅するべく構成することができる。所定の実施形態に
おいて、電力増幅器モジュール４６０及びスイッチ等を含む関連コンポーネントは、例え
ば高電子移動度トランジスタ（ｐＨＥＭＴ）又は絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（Ｂ
ｉＦＥＴ）を使用するヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）基板上に作製し、又は相補型金属酸化物
半導体（ＣＭＯＳ）電界効果トランジスタを使用するシリコン基板上に作製することがで
きる。
【0061】
依然として図２１を参照すると、フロントエンドモジュール４００’はさらに、低雑音
増幅器モジュール４７０を含み得る。これは、アンテナ５１０からの受信信号を増幅して
その増幅信号を、送受信器４３０の受信器回路４３４に与える。
増幅器モジュール４７０を含み得る。これは、アンテナ５１０からの受信信号を増幅して
その増幅信号を、送受信器４３０の受信器回路４３４に与える。
【0062】
図２１の無線デバイス５００はさらに、送受信器４３０に接続されて無線デバイス５０
０の動作のために電力を管理する電力管理サブシステム５２０を含む。電力管理システム
５２０はまた、無線デバイス５００のベース帯域サブシステム５３０及び様々な他のコン
ポーネントの動作を制御することもできる。電力管理システム５２０は、無線デバイス５
００の様々なコンポーネントのために電力を供給する電池（図示せず）を含み、又はこれ
に接続され得る。電力管理システム５２０はさらに、例えば信号の送信を制御することが
できる一つ以上のプロセッサ又は制御器を含み得る。一実施形態において、ベース帯域サ
ブシステム５３０は、ユーザに与えられ又はユーザから受け取る音声及び／又はデータの
様々な入力及び出力を容易にするユーザインタフェイス５４０に接続される。ベース帯域
サブシステム５３０はまた、無線デバイスの動作を容易にし及び／又はユーザのための情
報記憶を与えるデータ及び／又は命令を記憶するように構成されたメモリ５５０に接続す
ることもできる。
０の動作のために電力を管理する電力管理サブシステム５２０を含む。電力管理システム
５２０はまた、無線デバイス５００のベース帯域サブシステム５３０及び様々な他のコン
ポーネントの動作を制御することもできる。電力管理システム５２０は、無線デバイス５
００の様々なコンポーネントのために電力を供給する電池（図示せず）を含み、又はこれ
に接続され得る。電力管理システム５２０はさらに、例えば信号の送信を制御することが
できる一つ以上のプロセッサ又は制御器を含み得る。一実施形態において、ベース帯域サ
ブシステム５３０は、ユーザに与えられ又はユーザから受け取る音声及び／又はデータの
様々な入力及び出力を容易にするユーザインタフェイス５４０に接続される。ベース帯域
サブシステム５３０はまた、無線デバイスの動作を容易にし及び／又はユーザのための情
報記憶を与えるデータ及び／又は命令を記憶するように構成されたメモリ５５０に接続す
ることもできる。
【0063】
少なくとも一つの実施形態のいくつかの側面が上述されたが、当業者には様々な変形例
、修正例及び改善例が容易に想到されることがわかる。そのような変形例、修正例及び改
善例は、本開示の一部であることが意図され、さらに本発明の範囲内に存在することが意
図される。なお、ここに開示の方法及び装置は、アプリケーションにおいて、上記説明に
記載され又は添付図面に例示された構造の詳細及びコンポーネントの配列に限られない。
方法及び装置は、他の実施形態に実装すること、及び様々な態様で実施又は実装すること
ができる。特定の実施形態の例が、例示目的のみでここに与えられ、限定となることは意
図されない。ここに開示のされるずれかの実施形態の一つ以上の特徴を、任意の他の実施
形態のいずれか一つ以上の特徴に対して付加又は置換することができる。また、ここで使
用される表現及び用語は、説明を目的とし、限定としてみなすべきではない。ここでの「
含む」、「備える」、「有する」、「包含する」及びこれらのバリエーションの使用は、
その後に列挙される項目及びその均等物並びに追加の項目を包囲することを意味する。「
又は」及び「若しくは」への言及は、「又は」及び「若しくは」を使用して記載されるい
ずれの用語も、記載される項目の単数、一つを超えるもの、及びすべてのいずれも示し得
るように、包括的に解釈され得る。前後、左右、頂底、上下、及び垂直水平への言及はい
ずれも、記載の便宜を意図しており、本システム及び方法又はこれらのコンポーネントを
いずれか一つの位置的又は空間的配向に限定することを意図しない。したがって、上記の
説明及び図面は単なる例示にすぎない。
、修正例及び改善例が容易に想到されることがわかる。そのような変形例、修正例及び改
善例は、本開示の一部であることが意図され、さらに本発明の範囲内に存在することが意
図される。なお、ここに開示の方法及び装置は、アプリケーションにおいて、上記説明に
記載され又は添付図面に例示された構造の詳細及びコンポーネントの配列に限られない。
方法及び装置は、他の実施形態に実装すること、及び様々な態様で実施又は実装すること
ができる。特定の実施形態の例が、例示目的のみでここに与えられ、限定となることは意
図されない。ここに開示のされるずれかの実施形態の一つ以上の特徴を、任意の他の実施
形態のいずれか一つ以上の特徴に対して付加又は置換することができる。また、ここで使
用される表現及び用語は、説明を目的とし、限定としてみなすべきではない。ここでの「
含む」、「備える」、「有する」、「包含する」及びこれらのバリエーションの使用は、
その後に列挙される項目及びその均等物並びに追加の項目を包囲することを意味する。「
又は」及び「若しくは」への言及は、「又は」及び「若しくは」を使用して記載されるい
ずれの用語も、記載される項目の単数、一つを超えるもの、及びすべてのいずれも示し得
るように、包括的に解釈され得る。前後、左右、頂底、上下、及び垂直水平への言及はい
ずれも、記載の便宜を意図しており、本システム及び方法又はこれらのコンポーネントを
いずれか一つの位置的又は空間的配向に限定することを意図しない。したがって、上記の
説明及び図面は単なる例示にすぎない。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図6A】
【図6B】
【図7A】
【図7B】
【図8A】
【図8B】
【図8C】
【図8D】
【図8E】
【図8F】
【図8G】
【図8H】
【図9A】
【図9B】
【図9C】
【図10A】
【図10B】
【図10C】
【図11A】
【図11B】
【図11C】
【図11D】
【図11E】
【図11F】
【図12A】
【図12B】
【図12C】
【図13】
【図14A】
【図14B】
【図14C】
【図14D】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
