论文摘要
声表面波(SAW)器件具有小型化、高可靠、多功能、一致性好等特点,所以它在雷达、电子战、声纳、无线通信、光纤通信及广播电视系统中正在获得广泛的应用。声表面波滤波器工作频率f由声表面波传播速度V和叉指周期长度L决定,即f=V/L。近年来,大量数据传输和移动通信的增加,通信频带向高频方向扩展,急需高频声表面波(SAW)滤波器,由于所采用的材料和加工工艺的限制,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速度,以它为衬底制作的声表面波器件工作频率很容易达到GHz,且具有很多优点,因此利用金刚石作为衬底制作多层膜SAW滤波器已成为国际上的一个热点。本文围绕ZnO/IDT/Diamond多层膜结构GHz级声表面波滤波器的研制,主要就适于SAW滤波器的高声速传播载体金刚石基底的制备进行了研究,采用MPCVD技术制备出了金刚石薄膜,并利用XRD、SEM、Raman等测试手段对薄膜进行了表征分析。由于论文侧重点的不同,有关ZnO压电薄膜的制备本课题组采用磁控溅射生长法,具体请见我的合作伙伴的论文。围绕高频SAW滤波器的研制,本文作了以下工作:首先,对多层膜结构SAW滤波器的原理进行了阐述;其次,1、采用MPCVD技术在<100>镜面抛光硅片表面异质外延生长了金刚石薄膜,采用XRD, SEM, Raman等测试手段对薄膜进行了分析,表明此外延生长的薄膜为<004>高定向的质量较高的金刚石薄膜;2、研究了在不同类型Si衬底上金刚石的生长。分别在<100>、<111>两种不同类型Si衬底上生长了金刚石薄膜,利用XRD测试分析,表明采用不同类型的衬底对金刚石生长的取向有所影响;3、研究了沉积温度对金刚石取向的影响。分别在较高和较低温度下制备出了金刚石薄膜,在较高温度下生长的金刚石薄膜呈正六面体形,在沉积温度降低时,金刚石由正六面体向正八面体转化;4、在金刚石生长过程中,金刚石晶粒不能柱状生长无限长大,各个取向晶粒互相抑制,生长过程中达到一个稳定的大小。本文结合测试结果,对金刚石晶体的生长机理进行了初步的探索;此外,对声表面波滤波器的设计方法进行了简要的介绍。总之,通过一系列的研究,本文研究了沉积工艺对薄膜性能的影响,并进一步对CVD的机理进行了初步的探索,为下一步制作ZnO/IDT/Diamond多层膜结构声表面波滤波器奠定了基础。