Die Erfindung betrifft ein SAW-Bauelement mit einem Substrat und zumindest einer auf dem Substrat angeordneten piezoelektrischen Schicht und zumindest einem auf der piezoelektrischen Schicht angeordneten Wandler. Weiterhin betrifft die Erfindung die Verwendung eines solchen SAW-Bauelementes sowie ein Verfahren zum Betrieb eines SAW-Bauelementes. Bauelemente und Verfahren dieser Art können als Sensorelement oder als Teil einer Filterschaltung eingesetzt werden.

Aus A. Ding, L. Kirste, Y. Lu, R. Driad, N. Kurz, V. Lebedev, T. Christoph, N. Feil, R. Lozar, T. Metzger, 0. Ambacher und A. Zukauskaite: „Enhanced electromechanical coupling in SAW resonators based on sputtered non-polar Al o , 77 S Co , 23N (1120) thin films", Appl . Phys. Lett. 116, 101903 (2020) ist ein SAW-Bauelement bekannt, bei welchem

Al 0 , 77 S Co , 23N auf AI2O3 abgeschieden und auf der Oberfläche mit einem Wandler versehen wird. Bei Betrieb des Bauelementes können über den Wandler Rayleigh-Wellen und Sezawa-Wellen in der piezoelektrischen Schicht angeregt werden. Das SAW-Bauelement kann sodann beispielsweise als Hochfrequenzfilter für die Drahtloskommunikation eingesetzt werden.

Dieses bekannte SAW-Bauelement weist den Nachteil auf, dass die elektromechanische Kopplung zwischen dem Wandler und der piezoelektrischen Schicht ungenügend ist, so dass der Hochfrequenzfilter eine unzureichende Resonanzfrequenz und/oder eine unzureichende Resonatorgüte und/oder eine unzureichende Bandbreite aufweist .

Ausgehend vom Stand der Technik liegt der Erfindung somit die Aufgabe zugrunde , ein SAW-Bauelement mit höherer Bandbreite und/oder höherer Resonanz frequenz und/oder verbesserter Güte anzugeben .

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 , eine Verwendung nach Anspruch 9 , ein Verfahren nach Anspruch 10 und ein Verfahren nach Anspruch 11 gelöst . Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung finden sich in den Unteransprüchen .

Erfindungsgemäß wird ein SAW-Bauelement vorgeschlagen, welches zumindest ein Substrat und zumindest eine auf dem Substrat angeordnete piezoelektrische Schicht aufweist . Das Substrat enthält zumindest an der der piezoelektrischen Schicht zugewandten ersten Seite ein Material , welches ein wirteiiges Kristallsystem bildet . In anderen Ausbildungsformen der Erfindung kann das Substrat vollständig aus einem Material bestehen, welches ein wirteiiges Kristallsystem bildet . Auch das Material der piezoelektrischen Schicht bildet ein solches wirteiiges Kristallsystem aus . Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung wird unter einem wirteiigen Kristallsystem ein Kristall mit einer Einheitszelle verstanden, welche genau eine Drehachse mit einer höheren Zähligkeit als 2 besitzt . Somit kann das wirteiige Kristallsystem ausgewählt sein aus einem trigonalen, einem tetragonalen oder einem hexagonalen Kristallsystem . Diese ausgezeichnete Drehachse wird in der nachfolgenden Beschreibung als c-Richtung bzw . c-Achse bezeichnet .

Die piezoelektrische Schicht kann beispielsweise ein Gruppe- I I I-Nitrid enthalten oder daraus bestehen . Insbesondere kann die piezoelektrische Schicht GaN oder AIN oder AlScN enthalten oder daraus bestehen . Die piezoelektrische Schicht kann in einigen Aus führungs formen der Erfindung aus einer Mehrzahl von Einzelschichten zusammengesetzt sein, welche übereinander abgeschieden sind und j eweils unterschiedliche Zusammensetzungen und/oder Dotierungen aufweisen .

Das Substrat kann in einigen Aus führungs formen ausgewählt sein aus einem Oxid, einem Nitrid, einem Oxynitrid oder einem Elementhalbleiter . Dementsprechend kann das Substrat in einigen Aus führungs formen der Erfindung ausgewählt sein aus Sili zium, Diamant , Sili ziumoxid, Sili ziumkarbid, Sili ziumnitrid, Sili ziumoxynitrid oder Saphir . Das Substrat kann einkristallin sein . Weiterhin kann das Substrat in einigen Aus führungs formen der Erfindung selbst wiederum beschichtet und/oder strukturiert sein . In einigen Ausführungs formen der Erfindung kann das Substrat aktive oder passive Halbleiterkomponenten enthalten und beispielsweise Teil eines integrierten Schaltkreises sein .

In einigen Aus führungs formen der Erfindung weist das Substrat eine erste Seite und eine gegenüberliegende zweite Seite auf . Die erste Seite kann unmittelbar oder unter Verwendung von Zwischenschichten mit der piezoelektrischen Schicht beschichtet sein . Eine Zwischenschicht kann insbesondere dazu eingerichtet und bestimmt sein, eine elektrische I solation zwischen der piezoelektrischen Schicht und dem Substrat zu bewirken und/oder eine Gitterfehl- anpassung zu reduzieren und/oder die Haftfestigkeit der piezoelektrischen Schicht auf dem Substrat zu erhöhen . Eine solche Zwischenschicht ist j edoch optional und kann in einigen Aus führungs formen der Erfindung auch entfallen .

Zumindest die erste Seite des Substrates ist in der r-Ebene ( 1102 ) orientiert , wobei die Kristallrichtungen in der vorliegenden Beschreibung als Bravais-Miller- Indices angegeben werden . Die piezoelektrische Schicht weist zumindest eine erste Seite auf , welche in der a-Ebene ( 1120) orientiert ist , wobei die erste Seite des Substrates und die erste Seite der piezoelektrischen Schicht in etwa parallel zueinander angeordnet sind . Somit ist die c-Achse der piezoelektrischen Schicht orthogonal zum Normalenvektor des Substrates bzw . innerhalb der durch das Substrat auf gespannten Ebene orientiert . Die piezoelektrische Schicht kann monokristallin oder polykristallin sein . Im Falle einer polykristallinen Schicht können mehr als 60% oder mehr als 70% oder mehr als 80% oder mehr als 90% der Kristallite wie vorstehend ausgeführt orientiert sein .

Auf der piezoelektrischen Schicht wird erfindungsgemäß ein Wandler angeordnet , welcher zumindest eine Metallschicht enthält oder daraus besteht . Der Wandler ist dazu eingerichtet , Oberflächenwellen in der piezoelektrischen Schicht anzuregen, welche sich in etwa orthogonal zur Länge der j eweiligen Kontakt finger ausbreiten und eine Wellenlänge von etwa 2 pm bis etwa 12 pm aufweisen können . In einigen Aus führungs formen ist die Metallschicht so strukturiert , dass diese eine Mehrzahl von Kontakt fingern umfasst , deren Länge j eweils größer ist als die Breite . Die einzelnen Kontakt finger können voneinander beabstandet sein, wobei diese in einigen Aus führungs formen j eweils einen Abstand von etwa 0 , 5 pm bis etwa 3 pm zueinander aufweisen können . Sofern die Breite und der Abstand der Kontakt finger in etwa identisch ist und das Metallisierungsverhältnis etwa 50% beträgt , entspricht der Abstand benachbarter Kontakt finger etwa der Wellenlänge der vom Wandler angeregten Welle . Die Kontakt finger können parallel zueinander angeordnet sein . Der Abstand kann in einigen Aus führungs formen der Erfindung konstant sein . In anderen Aus führungs formen der Erfindung kann sich der Abstand über die Ausdehnung des Wandlers verändern . . Die zumindest eine Metallschicht kann in einigen Ausführungs formen Aluminium und/oder Kupfer und/oder Gold und/oder Platin und/oder Titan enthalten oder daraus bestehen . Die Metallschicht kann durch CVD- oder PVD- Verfahren abgeschieden und durch nachfolgendes Maskieren und Ätzen strukturiert werden . In anderen Aus führungs formen der Erfindung kann auf der Oberfläche der piezoelektrischen Schicht eine Hartmaske abgeschieden und durch Maskieren und Ätzen strukturiert werden, ehe die Metallschicht abgeschieden wird . Durch Entfernen der Maskierungsschicht verbleibt die strukturierte Metallschicht in Teil flächen auf der Oberfläche der piezoelektrischen Schicht . In einigen Aus führungs formen der Erfindung kann die Metallschicht ein Mehrschichtsystem enthalten oder daraus bestehen .

Erfindungsgemäß wird nun vorgeschlagen, dass die Längsrichtung der j eweiligen Kontakt finger mit der c-Achse der piezoelektrischen Schicht einen Winkel von etwa 40 Grad bis etwa 80 Grad einschließt . Dieses Merkmal hat die Wirkung, dass bei Betrieb des SAW-Bauelementes hori zontal polarisierte Scherwellen in der durch das Substrat definierten Ebene angeregt werden . Diese Wirkung der Erfindung beruht darauf , dass der Wandler bevorzugt Oberflächenwellen in der piezoelektrischen Schicht anregt , welche in einer Richtung orthogonal zur Längserstreckung der Kontaktfinger propagieren . Durch die erfindungsgemäße Orientierung der Kontakt finger relativ zur c-Achse der piezoelektrischen Schicht werden Scherwellen bevorzugt angeregt und Rayleigh- und Sezawa-Wellen unterdrückt . Erfindungsgemäß wurde erkannt , dass die piezoelektrische Kopplung zwischen dem Wandler und der piezoelektrischen Schicht in der gewählten Ausbreitungsrichtung so groß ist , dass hori zontal polarisierte und oberflächenlokalisierte Scherwellen angeregt werden können, welche eine erhöhte Resonatorgüte und/oder eine größere Bandbreite und/oder eine höhere Arbeits frequenz eines SAW-Bauelementes ermöglichen . Das erfindungsgemäße SAW-Bauelement ermöglicht damit gegenüber dem Stand der Technik verbesserte elektronische Filterschaltungen . In anderen Aus führungs formen der Erfindung kann das SAW-Bauelement einen verbesserten Sensor ermöglichen, insbesondere einen Sensor für Druck, Temperatur und/oder die Zusammensetzung einer Flüssigkeit oder eines Gases . Hierzu kann die Oberfläche des SAW-Bauelementes zumindest teilweise funktionalisiert sein, um die Anlagerung bestimmter Mikroorganismen und/oder Moleküle zu ermöglichen, welche durch ihre zusätzlich aufgebrachte Masse die Resonanz frequenz des SAW-Bauelementes beeinflussen und dadurch die Messung der Flächenbelegung ermöglichen .

In einigen Aus führungs formen der Erfindung kann die Längsrichtung der Kontakt finger des Wandlers mit der c-Achse der piezoelektrischen Schicht einen Winkel von etwa 50 Grad bis etwa 70 Grad einschließen . In anderen Aus führungs formen der Erfindung kann die Länge der Kontakt finger des Wandlers mit der c-Achse der piezoelektrischen Schicht einen Winkel von etwa 55 Grad bis etwa 65 Grad einschließen . Erfindungsgemäß wurde erkannt , dass die Ausbreitungsrichtung der erfindungsgemäß zum Betrieb des SAW-Bauelementes verwendeten Scherwellen etwa 30 Grad fernab der c-Achse verläuft . Die elektromechanische Kopplung bzw . die Anregbarkeit ist daher maximal , wenn die Länge der Kontakt finger orthogonal zur Ausbreitungsrichtung verläuft , wobei das erfindungsgemäße SAW-Bauelement auch bei Abweichungen funktions fähig bleibt .

In einigen Aus führungs formen der Erfindung kann die piezoelektrische Schicht Ali- _a Sc _a N enthalten oder daraus bestehen, wobei a zwischen etwa 0 , 05 und etwa 0 , 5 gewählt ist . In anderen Aus führungs formen der Erfindung kann die piezoelektrische Schicht Ali- _a Sc _a N enthalten oder daraus bestehen, wobei a zwischen etwa 0 , 15 und etwa 0 , 40 gewählt ist . In wiederum anderen Aus führungs formen der Erfindung kann die piezoelektrische Schicht Ali- _a Sc _a N enthalten oder daraus bestehen, wobei a zwischen etwa 0 , 2 und etwa 0 , 3 gewählt ist . Der Scandiumgehalt a beeinflusst dabei den Bindungsabstand innerhalb der piezoelektrischen Schicht , die Bandlückenenergie und die einzelnen Komponenten des Elasti zitätstensors . Somit kann durch Anpassen des Scandiumgehaltes die Resonanz frequenz an die j eweils vorgesehene Anwendung des SAW-Bauelementes angepasst werden .

In einigen Aus führungs formen der Erfindung kann der Wandler ein Interdigitalwandler sein oder einen solchen enthalten, welcher zwei Leitschienen und eine Viel zahl ineinandergesetzter, davon abstehender Kontakt finger umfasst , wobei die Kontakt finger der ersten Leitschiene j eweils in die Abstände zwischen benachbarten Kontakt fingern der zweiten Leitschiene eingrei fen .

In einigen Aus führungs formen der Erfindung kann das Verhältnis zwischen der Dicke der piezoelektrischen Schicht und dem Abstand der Kontakt finger zwischen etwa 0 , 2 und etwa 0 , 4 betragen . In anderen Aus führungs formen der Erfindung kann das Verhältnis zwischen der Dicke der piezoelektrischen Schicht und dem Abstand der Kontakt finger zwischen etwa 0 , 25 und etwa 0 , 35 betragen . In wiederum anderen Aus führungsformen der Erfindung kann das Verhältnis zwischen der Dicke der piezoelektrischen Schicht und dem Abstand der Kontaktfinger etwa 0 , 3 betragen . Der Abstand der Kontakt finger legt die Wellenlänge der vom Wandler angeregten Scherwellen fest . Insofern entspricht das Verhältnis zwischen der Dicke der piezoelektrischen Schicht und dem Abstand der Kontakt finger auch dem Verhältnis zwischen der Dicke der piezoelektrischen Schicht und der Wellenlänge der bei Betrieb des SAW-Bauelementes propagierenden Scherwelle . Das Verhältnis der Schichtdicke zur Wellenlänge beeinflusst die elektromechanische Kopplung und die Phasengeschwindigkeit . Im genannten Bereich ist die elektromechanische Kopplung maximal bzw . hinreichend groß , um die gewünschten Scherwellen mit hoher Ef fi zienz anzuregen, was zu hohen Resonatorgüten führt . In einigen Aus führungs formen der Erfindung kann dem Wandler bei Betrieb des SAW-Bauelementes ein elektrisches Signal mit einer Frequenz von etwa 0 , 55 GHz bis etwa 1 , 71 GHz oder von etwa 0 , 55 GHz bis etwa 2 , 7 GHz zugeführt werden . Damit eignet sich das erfindungsgemäße SAW-Bauelement insbesondere zur Verwendung in Filterschaltung in Empfängern oder Sendern für die mobile Kommunikation der 5 . und 6 . Generation .

Nachfolgend soll die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden . Dabei zeigt

Fig . 1 eine schematische Darstellung eines SAW-Bauelementes .

Fig . 2 erläutert die relative Orientierung zwischen Substrat und piezoelektrischer Schicht .

Fig . 3 zeigt einen Ausschnitt aus einem Substrat und der piezoelektrischen Schicht mit der Ausbreitungsrichtung der erfindungsgemäß verwendeten Scherwellen .

Fig . 4 zeigt die elektromechanische Kopplung für Scherwellen und Rayleigh-Wellen in Abhängigkeit der Ausbreitungsrichtung .

Fig . 5 zeigt die Phasengeschwindigkeit von Scherwellen und Rayleigh-Wellen in Abhängigkeit der Ausbreitungsrichtung .

Fig . 6 zeigt die elektromechanische Kopplung für Scherwellen in Abhängigkeit der Wellenlänge .

Fig . 7 zeigt die Phasengeschwindigkeit der Scherwellen in Abhängigkeit der Wellenlänge .

Fig . 8 zeigt die ef fektive elektromechanische Kopplung in Abhängigkeit der Ausbreitungsrichtung . Fig . 9 zeigt die ef fektive elektromechanische Kopplung in Abhängigkeit der Wellenlänge .

Anhand der Fig . 1 wird ein erfindungsgemäßes SAW-Bauelement 1 näher erläutert . Das SAW-Bauelement 1 weist ein Substrat 2 auf , auf welchem zumindest eine piezoelektrische Schicht 3 angeordnet ist . Sowohl das Material des Substrates 2 als auch das Material der piezoelektrischen Schicht 3 bilden ein wirteiiges Kristallsystem aus , d . h . die Materialien bilden ein Kristallgitter, welches genau eine Drehachse mit einer höheren Zähligkeit als 2 besitzt . Beispielsweise können die Materialien des Substrates einerseits und der piezoelektrischen Schicht andererseits trigonale , tetragonale oder hexagonale Kristallstrukturen bilden . Das Substrat kann beispielsweise Saphir enthalten oder daraus bestehen .

Das Substrat 2 weist eine erste Seite 21 auf , auf welcher die piezoelektrische Schicht 3 abgeschieden ist . Die piezoelektrische Schicht 3 weist wiederum eine erste Seite 31 auf , welche zum umgebenden Halbraum des SAW-Bauelementes exponiert ist . Auf der ersten Seite 31 befindet sich der Wandler 4 .

Die piezoelektrische Schicht 3 kann beispielsweise AIN oder Ali- _a Sc _a N enthalten oder daraus bestehen, wobei der Scandiumgehalt a zwischen etwa 0 , 05 und etwa 0 , 6 oder zwischen etwa 0 , 15 und etwa 0 , 45 oder zwischen etwa 0 , 2 und etwa 0 , 3 gewählt sein kann . Die piezoelektrische Schicht kann eine Dicke zwischen etwa 100 nm und etwa 3000 nm oder zwischen etwa 200 nm und etwa 2000 nm aufweisen .

Der Wandler 4 enthält eine Mehrzahl von Kontakt fingern, wobei erste Kontakt finger 41 mit einer ersten Leitschiene verbunden sind und j eweils in die Abstände zwischen benachbarten zweiten Kontakt fingern 42 eingrei fen, welche mit einer zweiten Kontaktschiene verbunden sind . Der Abstand benachbarter erster Kontakt finger 41 bzw . benachbarter zweiter Kontakt finger 42 kann gleich gewählt sein und zwischen etwa 0 , 5 pm und etwa 3 pm betragen . Dieser Abstand entspricht etwa 1 / 4 der Wellenlänge der vom Wandler 4 angeregten Oberflächenwellen, welche in der piezoelektrischen Schicht 3 propagieren .

Auf der ersten Seite 31 der piezoelektrischen Schicht 3 kann weiterhin ein optionaler erster Reflektor 61 angeordnet sein, welcher die Ausbreitung der vom Wandler 4 angeregten Oberflächenwellen begrenzt , so dass die Oberflächenwellen in Ausbreitungsrichtung hinter dem ersten Reflektor 61 gesehen nicht oder nur abgeschwächt angeregt werden . In gleicher Weise kann ein gegenüberliegender zweiter Reflektor 62 vorhanden sein, welcher die Wellenausbreitung in der piezoelektrischen Schicht 3 in gleicher Weise beschränkt , so dass der das SAW-Bauelement bildende Resonator in einer Richtung orthogonal zur Längserstreckung der Kontakt finger 41 und 42 räumlich begrenzt ist .

Anhand der Fig . 2 wird die Kristallorientierung der piezoelektrischen Schicht einerseits und des Substrates 2 andererseits näher erläutert . Im dargestellten Aus führungsbeispiel enthält das Substrat AI2O3, welches eine hexagonale Kristallstruktur ausbildet . Ein solcher hexagonaler Kristall ist in Fig . 2 b ) zusammen mit seiner c-Achse dargestellt .

Wie Fig . 2 b ) weiter zeigt , ist das Substrat 2 so ausgebildet , dass die erste Seite 21 eine ( 1102 ) -Orientierung aufweist . Dies bedeutet , die Orientierung der ersten Seite 21 des Substrates 2 entspricht einer r-Ebene des hexagonalen Kristalls des AI2O3.

Weiterhin zeigt Fig . 2 a ) das hexagonale Kristallgitter des die piezoelektrische Schicht 3 bildenden Materials mit seiner c-Achse . Im dargestellten Aus führungsbeispiel wird für die piezoelektrische Schicht 3 Ali _a Sc _a N verwendet . Dieses wird so auf das Substrat 2 aufgebracht , dass dessen erste

Seite 31 eine ( 1120) -Orientierung bzw . eine a-Ebene aufweist .

In Fig . 2 c ) ist das in Fig . 2 a ) gezeigte Material der piezoelektrischen Schicht 3 mit dem in Fig . 2 b ) gezeigten Material des Substrates 2 zusammengefügt . Dabei läuft die c- Achse innerhalb der durch die erste Seite 21 des Substrates 2 auf gespannten Ebene , welche in Fig . 2 c ) als Xi-X2-Ebene bezeichnet ist .

Die Herstellung des Substrates 2 und der piezoelektrischen Schicht 3 kann in an sich bekannter Weise durch Sputterdeposition, MOCVD oder MBE erfolgen, wobei sich die Orientierung der ersten Seite 21 des Substrates so auf die aufwachsende piezoelektrische Schicht 3 auswirkt , dass diese in der gewünschten, in Fig . S c ) gezeigten Orientierung aufwächst .

Fig . 3 zeigt nochmals die Aufsicht auf Fig . 2 c ) . Gleiche Bestandteile der Erfindung sind mit gleichen Bezugs zeichen versehen . Dargestellt ist auch das in Fig . 2 gezeigte Koordinatensystem, wobei die Ausbreitungsrichtung der erfindungsgemäß bei Betrieb des SAW-Bauelementes angeregten Scherwellen als Pfeil 5 dargestellt ist , welcher mit der xi- Richtung bzw . der c-Achse des Kristalls der piezoelektrischen Schicht einen Winkel cp einschließt . Die erfindungsgemäß verwendete , hori zontal polarisierte Scherwelle propagiert somit in der Xi-X2-Ebene und fernab der Hauptachsen des Kristalls der piezoelektrischen Schicht 3 .

Fig . 4 zeigt die elektromechanische Kopplung auf der Ordinate und die Ausbreitungsrichtung c|) auf der Abs zisse für ein SAW-Bauelement , dessen piezoelektrische Schicht 3 pm Al o , 77 S Co , 23N enthält . Das Substrat 2 enthält Saphir . Die Metallschicht des Wandlers 4 enthält im Wesentlichen Platin und weist eine Dicke von 100 nm auf . Dargestellt ist die elektromechanische Kopplung über der Ausbreitungsrichtung einmal für die erfindungsgemäß verwendeten Scherwellen und andererseits für die bekannten Rayleigh-Wellen .

Wie Fig . 4 zeigt , lassen sich Rayleigh-Wellen im Wesentlichen entlang der c-Achse des Kristalls anregen . Mit zunehmender Drehung des elektromechanischen Wandlers auf der ersten Seite 31 der piezoelektrischen Schicht 3 kommt es zunehmend zur Fehlanpassung der vom Wandler 4 angeregten Ausbreitungsrichtung und der Ausbreitungsrichtung der Rayleigh-Wellen . Ab einer Orientierung von etwa 30 Grad können Rayleigh-Wellen kaum noch angeregt werden .

Demgegenüber steigt die elektromechanische Kopplung für hori zontal polarisierte Scherwellen bei einer Drehung des Wandlers ausgehend von der Richtung der Xi-Richtung stetig an . Wenn die Kontakt finger des Wandlers orthogonal zur Xi- Richtung bzw . zur c-Achse der piezoelektrischen Schicht verlaufen, können Scherwellen nicht angeregt werden . Mit zunehmender Drehung nimmt die elektromechanische Kopplung der Scherwellen stetig zu und erreicht ein Maximum, wenn die Kontakt finger um 60 Grad zur Xi-Richtung geneigt sind, entsprechend einer Ausbreitungsrichtung c|) von 30 ° . Bei weiterer Drehung nimmt die elektromechanische Kopplung wieder ab .

Fig . 5 zeigt die Phasengeschwindigkeit von Oberflächenwellen in Ausbreitungsrichtung für das bereits in Fig . 4 verwendete SAW-Bauelement . Wie Fig . 5 zeigt , ändert sich die Phasengeschwindigkeit der Rayleigh-Wellen im Wesentlichen nicht . Die Phasengeschwindigkeit der Scherwellen sinkt ausgehend vom Maximalwert bei 0 ° , d . h . parallel zur Xi-Richtung, bis auf einen Minimalwert bei etwa 45 Grad . Für noch größere Ausbreitungsrichtungen steigt die Phasengeschwindigkeit wieder an . Dieses Merkmal hat die Wirkung, dass Scherwellen auch dann ef fektiv angeregt werden können, wenn der Wandler nicht exakt auf die Propagationsrichtung von 30 ° ausgerichtet ist , da sich die Frequenzen von Scherwellen und Rayleigh-Wellen unterscheiden . Fig . 6 zeigt die elektromechanische Kopplung für Scherwellen gegen die Wellenlänge . Auf getragen ist die elektromechanische Kopplung auf der Ordinate und das Verhältnis zwischen Schichtdicke der piezoelektrischen Schicht und Wellenlänge auf der Abs zisse . Die in den Figuren 6 und 7 gezeigten Daten wurden mit einem Bauelement erhalten, bei welchem die piezoelektrische Schicht 3 Alo, 5gSco, 4iN enthält , wobei die Metallschicht des Wandlers im Wesentlichen aus Kupfer besteht .

Wie Fig . 6 zeigt , nimmt die elektromechanische Kopplung mit abnehmender Wellenlänge zu, bis diese bei einem Verhältnis zwischen der Schichtdicke und der Wellenlänge von etwa 0 , 3 einen konstanten, vergleichsweise hohen Wert erreicht . Da die Wellenlänge und die Ausbreitungsrichtung durch die Geometrie des Wandlers in einfacher Weise festgelegt werden kann, können anhand der in den Figuren 4 bis 7 gezeigten Daten in einfacher Weise SAW-Bauelemente mit vorgebbaren Eigenschaften konstruiert werden, welche sich sodann mit guter Reproduzierbarkeit fertigen lassen .

Fig . 7 zeigt nochmals die Phasengeschwindigkeit der sich ausbreitenden Scherwelle gegen die Wellenlänge . Wie aus Fig . 7 ersichtlich ist , nimmt die Phasengeschwindigkeit mit abnehmender Wellenlänge nichtlinear ab .

Fig . 8 zeigt die ef fektive elektromechanische Kopplung auf der Ordinate in Abhängigkeit der Ausbreitungsrichtung auf der Abs zisse . Die O ° -Richtung der Abs zisse bezeichnet dabei die c-Achse des Materials der orientiert auf dem Substrat auf gewachsenen piezoelektischen Schicht . Dargestellt sind Messwerte für zwei verschiedene piezoelektische Schichten, nämlich Alo, 6sSco, 32N in Kurve A und Alo, 7?Sco,23N in Kuve B . Das Verhältnis von Schichtdicke zu Wellenlänge beträgt j eweils 0 , 33 . Wie aus Figur 8 ersichtlich ist , lassen sich die erfindunggemäß verwendeten, hori zontal polarisierten Scherwellen bei einer Ausbreitungsrichtung von 30 ° relativ zu c-Achse des Materials der orientiert auf dem Substrat auf gewachsenen piezoelektischen Schicht mit maximaler elektromechanischer Kopplung anregen .

Fig . 9 zeigt nochmals die elektromechanische Kopplung in Abhängigkeit der Wellenlänge für eine Ausbreitungsrichtung von 30 ° zur c-Achse , entsprechend der Maxima der elektromechanischen Kopplung in vorstehender Figur 8 . Wie bereits vorstehend anhand der Figuren 6 und 7 beschrieben, ist die Wellenlänge dabei als normalisierte Dicke , d . h . als Verhältnis zwischen der Schichtdicke der piezoelektrischen Schicht und der Wellenlänge angegeben . Aus Fig . 9 ist ersichtlich, dass die elektromechanische Kopplung mit abnehmender Wellenlänge rasch ansteigt und zwischen etwa 0 , 25 und etwa 0 , 40 ihr Maximum erreicht . Das breite , sich ausbildende Maximum der elektromechanischen Kopplung zeigt , dass entlang der aus Figur 8 ersichtlichen, optimalen Ausbreitungsrichtung eine Viel zahl unterschiedlicher Wellenlängen bzw . Frequenzen der Scherwellen angeregt werden können, so dass ein breitbandiger Betrieb des erfindungsgemäßen Bauelementes möglich ist .

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die dargestellten Aus führungs formen beschränkt . Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen . Die nachfolgenden Ansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Aus führungs form der Erfindung vorhanden ist . Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus . Sofern die Ansprüche und die vorstehende Beschreibung „erste" und „zweite" Aus führungs formen definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Ausführungs formen, ohne eine Rangfolge festzulegen .