适合SAW器件的BN/diamond多层膜的制备与研究

论文摘要

声表面波（Surface acoustic wave,SAW）技术是一种新兴的高新技术,它是声学、电子学、光学相交叉的一门边缘学科。氮化硼(（BN）是一种性能优异,极具发展潜力和广泛应用前景的新型宽带半导体材料。h-BN属于六方晶系,且具有高声波传输速率和优良的透光性,因此可作为SAW器件中合适的压电薄膜。据此提出由“h-BN/Diamond”形成的“压电薄膜/高声速薄膜”多层薄膜结构,来优化SAW器件的“压电薄膜/高声速材料”多层膜结构。本论文使用的是射频磁控溅射方法,在硅衬底、金刚石衬底上通过改变工艺参数沉积了一系列氮化硼薄膜。并用傅立叶变换红外光谱（FTIR）分析研究薄膜的结构特性。实验结果表明:所沉积的薄膜均为六方氮化硼薄膜;溅射功率:200-250W之间,功率稍大的时候由于存在反溅射沉积速度慢,要增加溅射时间;衬底:P（100）型硅片;氮气分压比:20:4左右,太大以后会抑制BN薄膜的形成,太小薄膜生长速度会迅速下降;衬底负偏压:100-120之间,在这个区间形成的薄膜质量最好,但是要延长溅射时间;工作压强:1.2-1.6Pa:太大以后由于粒子能量比较大,所以氮硼粒子结合成BN的概率就变小,沉积速度很慢,而且压强达到一定时候2.0Pa附近的时候,会形成c-BN,这样也就不是纯净的h-BN薄膜。通过对沉积后的多层膜进行表征和分析发现:h-BN薄膜的颗粒比较均匀、表面比较平整、能够成片且紧凑的黏附在金刚石薄膜的表面,因此,可在金刚石衬底上沉积氮化硼薄膜形成“h-BN/Diamond”的“压电/高声速薄膜”多层薄膜结构,来制备优质SAW器件。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 声表面波技术及其发展
• 1.1.1 SAW技术的发展
• 1.1.2 声表面波滤波器的原理
• 1.1.3 声表面波滤波器的应用
• 1.1.4 声表面波滤波器的发展趋势
• 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 国内外研究状况
• 1.3 本设计研究目的和意义
• 第二章 氮化硼薄膜材料的特性及制备方法
• 2.1 氮化硼的结构
• 2.2 氮化硼的性质和发展情况
• 2.2.1 c-BN的性质和应用
• 2.2.2 h-BN的性质与应用
• 2.3 氮化硼的制备工艺
• 2.3.1 溅射的基本原理
• 2.3.1.1 直流辉光放电
• 2.3.1.2 射频辉光放电
• 2.3.2 磁控溅射
• 2.3.3 射频溅射的特点
• 2.3.4 溅射参量
• 2.4 射频磁控溅射法制备氮化硼薄膜
• 2.4.1 射频溅射系统
• 2.4.2 衬底清洗
• 2.4.3 样品制备
• 2.4.4 溅射技术沉积薄膜的形成过程
• 第三章 硅衬底上沉积的氮化硼压电薄膜的表征和影响因素
• 3.1 氮化硼薄膜的表征
• 3.1.1 傅立叶红外吸收光谱仪（FTIR）
• 3.1.2 扫描电镜（SEM）
• 3.2 硅衬底上制备BN薄膜的影响因素
• 3.2.1 溅射功率对BN薄膜的影响
• 3.2.2 不同的硅衬底对BN薄膜形成的影响
• 3.2.3 氮气分压比对BN薄膜形成的影响
• 3.2.4 衬底负偏压对BN薄膜形成的影响
• 3.2.5 工作压强对BN薄膜形成的影响
• 3.2.6 本章总结
• 第四章 金刚石衬底上沉积BN薄膜
• 4.1 金刚石衬底的性能
• 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 制备与表征
• 第五章 总结与展望
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢