论文题目: 高频SAW器件高性能压电薄膜的制备及性能研究
论文类型: 硕士论文
论文专业: 光学工程
作者: 王芳
导师: 杨保和
关键词: 声表面波滤波器,磁控溅射,氧化锌薄膜,铌酸锂薄膜,压电薄膜,择优取向
文献来源: 天津理工大学
发表年度: 2005
论文摘要: 随着现代电子设备信息处理量的扩大,通信载波频率必须向更高频的频率区移动,声表面波(SAW)滤波器是现代无线移动通信系统的关键部件之一,其工作频率f是由材料的声表面波传播速度V和叉指电极的周期L决定的,即了=V/L:由于所采用的材料及加工工艺的限制,目前的声表面波器件,其工作频率很难达到GHz。金刚石具有非常高的声表面波传播速度,以它们为衬底在现有的工艺条件下很容易制作出GHz的薄膜型SAW滤波器,因此利用金刚石研制GHz SAW器件已成为当前国际上的一个研究热点。本论文围绕GHz SAW器件的研制,开展了用射频磁控溅射法在硅和高声速衬底金刚石上制备Zn0薄膜,利用XRD、AFM、SEM对薄膜结晶性能、表面形貌进行分析,高阻仪对电阻率进行测试。取得的主要结果如下:首先,采用RF磁控溅射法在硅衬底上制备氧化锌薄膜,系统地研究了衬底温度、氧氩比、溅射功率、溅射压力、靶距和后处理温度等工艺条件对薄膜性能的影响,最终优化了氧化锌薄膜在硅衬底上的沉积工艺,制备出高C轴取向,表面均方根粗糙度(RMS)2.038nm,电阻率达107Ω.cm数量级的高性能氧化锌压电薄膜。其次,在硅基底沉积工艺条件基础上,进一步研究了在高声速材料金刚石衬底上溅射功率和后处理温度对薄膜性能的影响,优化了氧化锌薄膜在金刚石衬底上的沉积工艺,制备了高性能氧化锌薄膜:择优取向(高C轴取向)、高平整度(RMS1.2nm)、高电阻率(107Ω.cm数量级)。此外,采用磁控溅射法对硅衬底上LiNbO3压电薄膜的制备工艺进行探索性研究。总之,通过一系列的研究,本文系统讨论了沉积工艺条件对薄膜性能的影响,在优化工艺条件下制备出高质量ZnO压电薄膜,为下一步制备高频SiO2/ZnO/IDT/金刚石膜声表面波滤波器奠定了基础。
论文目录:
中文摘要
Abstract
第一章 文献综述
1.1 声表面波技术与声表面波器件
1.1.1 SAW 技术的发展
1.1.2 SAWF 结构原理与应用发展
1.1.3 SAWF 的发展趋势
1.2 金刚石/压电薄膜/IDT 多层膜高频 SAW 器件
1.2.1 金刚石/ 压电薄膜/IDT 高频 SAW 器件的原理和结构
1.2.2 高频 SAW 器件压电薄膜
1.2.3 高频金刚石 SAW 器件的研究现状
1.3 本文的立项依据和主要工作
第二章 SAW 用氧化锌薄膜材料的特性及制备方法
2.1 ZnO 薄膜材料
2.2 ZnO 压电薄膜的制备技术
2.2.1 射频磁控溅射原理
2.2.2 溅射过程
2.3 ZnO 压电薄膜的制备工艺
2.3.1 氧化锌陶瓷靶
2.3.2 衬低清洗
2.3.3 薄膜制备
2.3.4 薄膜的测试分析手段
第三章 硅衬底上氧化锌压电薄膜的制备与表征
3.1 衬低温度对 ZnO 薄膜性能影响
3.1.1 ZnO 薄膜的 X 射线分析
3.1.2 ZnO 薄膜的原子力显微镜分析
3.2 氧氩气氛比对 ZnO 薄膜性能影响
3.2.1 X 射线衍射分析
3.2.2 AFM 分析
3.3 溅射压力对薄膜性能的影响
3.4 溅射功率对薄膜性能的影响
3.4.1 XRD 分析表征
3.4.2 对表面形貌的分析
3.4.3 溅射功率对薄膜沉积速率的影响
3.5 靶距对薄膜性能影响
3.6 后处理对薄膜性能的影响
3.6.1 不同退火温度的 X 射线衍射分析
3.6.2 不同退火温度 ZnO 薄膜表面形貌分析
3.6.3 不同退火温度薄膜的电阻率分析
3.7 本章小结
第四章 金刚石衬底氧化锌压电薄膜的制备与表征
4.1 金刚石衬底性能
4.1.1 金刚石的基本结构与性质
4.1.2 金刚石衬底的测试表征
4.2 金刚石衬底上氧化锌薄膜的制备与表征
4.2.1 ZnO 薄膜样品的制备
4.2.2 不同溅射功率对薄膜的影响
4.2.2 不同退火温度对薄膜的影响
4.3 ZnO/IDT/金刚石多层膜结构滤波器研制
4.4 本章小结
第五章 硅衬底上铌酸锂压电薄膜沉积初探
5.1 铌酸锂薄膜性能
5.1.1 铌酸锂 LiNbO3 的结构及特性
5.2 薄膜制备及性能分析
5.2.1 靶材制备
5.2.2 薄膜制备和性能分析
第六章 结论
参考文献
攻读硕士学位期间参与科研项目及发表论文情况
致谢
发布时间: 2007-08-01
参考文献
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