【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.05.17】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

24KT2310

利用課題名 / Title

フォノニック結晶導波路を用いた低損失Loveモード表面弾性波デバイス

利用した実施機関 / Support Institute

京都大学 / Kyoto 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）-

【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）マルチマテリアル化技術・次世代高分子マテリアル/Multi-material technologies / Next-generation high-molecular materials

キーワード / Keywords

表面弾性波,フォノニック結晶,導波路,セラミックスデバイス/ Ceramic device,高周波デバイス/ High frequency device,3D積層技術/ 3D lamination technology,光リソグラフィ/ Photolithgraphy

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)

霜降 真希

所属名 / Affiliation

京都大学　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

HSU CHANG

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

KT-103：レーザー直接描画装置
KT-110：レジスト現像装置
KT-111：ウエハスピン洗浄装置

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

物理ダイナミクスを計算資源として活用する機械学習的手法の一つである「物理リザバーコンピューティング（PRC）」という技術を利用し、端末側に情報処理能力を持たせることより処理負荷や通信遅延を低減することが期待できる。先行研究では、導波路を備えた表面弾性波（SAW）デバイスを用いたPRCシステムが検討されていたが、エネルギー損失が大きいという課題があった。フォノニック結晶（PnC）はSAWの伝播を制御することのできる周期構造である。Love 波は、圧電材料の基板上に形成された薄膜内に励起される弾性波であり、デバイスの表面に高いエネルギーを閉じ込めることよりエネルギー損失の低減が期待できる。本研究では、PnC 導波路を導入したLove波モードのSAWデバイスを設計し、Loveモードの伝播とフォノニック結晶導波路よりエネルギー損失の低下を目指す。

実験 / Experimental

SAWの励起・感知のための電極とPnC導波路をパターニングするために、レーザー直接描画装置（KT-103）を用いてフォトマスクを2枚作製した。その後、フォトリソグラフィによってニオブ酸リチウムウエハ上に電極パターンを形成した。しかし、フォノニック結晶導波路の作製およびSAWデバイスの損失における実験的評価は完了していなかった。

結果と考察 / Results and Discussion

図1に示すように、ニオブ酸リチウムウェハ上に形成した厚さ3 µmのシリコン酸化膜中に、ストレート型およびテーパー型のPnC導波路を設計した。アルミニウム電極は、基板とシリカ層の間に埋め込まれている。有限要素解析より予測される励起するSAWの中央周波数は256 MHzである。デバイス特性における数値解析結果から、テーパー型導波路はデバイス損失の低減に有効である可能性が示されたが、実験による検証が必要である。しかし、時間的制約のため、デバイス作製では図2の工程（e）までのみが完了した。図3は作製した電極パターンを示し、幅は約4 µmであり、設計値に一致している。今後はデザインの修正案を検討し、デバイスを作製して実験的に評価することを目指す。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

図1　デバイスの設計図

図2　予定していたデバイス作製のフローチャート

図3　形成された電極の顕微鏡画像

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

なし

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.

特許 / Patents

特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件