金刚石衬底上压电薄膜的制备研究

论文题目: 金刚石衬底上压电薄膜的制备研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 光学工程

作者: 徐晟

导师: 陈希明

关键词: 铌酸锂薄膜,滤波器,磁控溅射,压电性,模态耦合理论

文献来源: 天津理工大学

发表年度: 2005

论文摘要: 声表面波器件(Surface Acoustic Wave Device)是通讯系统中重要的器件之一。由于目前通讯器件朝着高频化发展,优良的高频声表面波器件必须具有高声速、高机电耦合系数、低传播损耗、高温度稳定性等特性,因此越来越受到人们的关注。在提高声表面波器件的中心频率上,人们主要通过缩短插指电极周期和寻找高声速衬底材料这两个方法来解决。而相对相对来说缩短插指电极周期的技术难度较大,后期加工和测试的成本也较高,因此我们选择后者来提高声表面波器件的性能。众所周知金刚石是所以物质中声传播速度最快的材料,高于10 000m/s,是制备SAW器件的理想衬底材料。但是金刚石本身并不具有压电性,无法激发出和接收表面波,因此需要在其上面沉积一层压电薄膜制成多层的薄膜SAW器件。铌酸锂是一种重要的压电材料,根据理论计算,其与金刚石构成的多层膜结构具有高声速高机电耦合系数的特点。但是由于适用于SAW器件的压电薄膜必须具有较高的c轴取向,而高c轴取向的铌酸锂薄膜不易获得,这就严重制约了这种多层膜结构的发展与应用。本文就是围绕如何在金刚石衬底上沉积高c轴取向的铌酸锂薄膜而展开的。本篇论文主要完成了以下几个方面的内容:首先,以多层膜结构的波动方程为基础,应用模态耦合模型(coupling of modes),模拟出IDTs/LN/金刚石多层结构声表面波滤波器的频率响应特性,编制了模拟程序软件,通过模拟证明了在其他设计参数相同的情况下,基于金刚石多层膜结构的声表面波滤波器比单晶结构可以获得更高的中心频率,LiNbO3/金刚石结构的中心频率可达到1680.00GHz,而插入损耗却明显小于铌酸锂单晶,因此该结构的SAW器件具有广泛的应用前景。其次,采用RF磁控溅射法在金刚石衬底上制备铌酸锂薄膜,系统的研究了衬底温度、溅射压力、氧氩比以及偏压等因素对薄膜物性和取向的影响的影响,通过试验优化了LN薄膜的沉积工艺,制备出高C轴取向的LN压电薄膜。总之,通过一定的研究,本文通过模拟从理论上验证了LN/金刚石结构的优良特性和广泛应用前景系统,并且系统讨论了讨论了沉积工艺条件对LN压电薄膜特性的影响,得到了在金刚石衬底上沉积铌酸锂薄膜的优化工艺,为今后的研究打下了坚实的基础。

论文目录:

中文摘要

ABSTRACT

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 声表面波技术与声表面波器件

1.2.1 SAW技术的发展

1.2.2 声表面波滤波器的结构原理

1.2.3 SAWF的发展趋势

1.3 IDT/压电薄膜/金刚石多层膜高频SAW器件

1.3.1 压电薄膜/金刚石/IDT高频SAW器件的原理和结构

1.3.2 高频SAW器件压电薄膜

1.3.3 铌酸锂（LN）薄膜的特性

1.3.4 铌酸锂（LN）薄膜的制备方法

1.4 金刚石多层膜SAW滤波器的模拟

1.5 国内外研究现状

1.6 本文的立项依据和主要工作

第二章 多层膜SAWF的模拟设计

2.1 引言

2.2 模态耦合模型的设计原理

2.2.1 在周期性结构中的波动方程

2.2.2 模态耦合理论

2.3 声表面波滤波器的模拟

2.3.1 声表面波器件的传输矩阵模型

2.3.2 设计参数及模拟结果

2.4 本章小结

第三章 基于SAWD铌酸锂薄膜的特性研究

3.1 声表面波材料

3.2 铌酸锂的结构和特性

第四章 铌酸锂压电薄膜的制备技术研究

4.1 射频磁控溅射装置

4.2 射频磁控溅射工作原理

4.3 射频磁控溅射制备工艺

4.3.1 靶材对铌酸锂薄膜质量的影响

4.3.2 基片的清洗

4.3.3 薄膜制备

4.3.4 分析表征方法

第五章 在金刚石衬底上沉积铌酸锂薄膜的实验研究

5.1 金刚石衬底优良声表面波性能

5.2 偏压对铌酸锂薄膜取向的影响

5.3 温度对铌酸锂薄膜取向的影响

5.4 压力对铌酸锂薄膜取向的影响

5.5 氧氩比对铌酸锂薄膜取向的影响

5.6 本章小节

第六章 结论与未来展望

6.1 结论

6.2 未来展望

参考文献

发表论文以及参与科研

致谢

发布时间: 2007-08-01

参考文献

• [1].金刚石表面改性及其复合材料制备工艺与性能[D]. 徐兴龙.湖南大学2012
• [2].光伏硅片金刚石线多线切割机切割参数优化研究[D]. 范维.武汉理工大学2013
• [3].激光烧结金刚石微粉压坯工艺与机理研究[D]. 李立波.华中科技大学2005
• [4].金刚石线锯切割多晶硅片表面特性与制绒方法研究[D]. 李妙.南昌大学2014
• [5].表面金属化—共沉积法制备金刚石/铜基封装材料的研究[D]. 王强.天津大学2008
• [6].声表面波滤波器基底金刚石的研制[D]. 洪松.天津理工大学2007
• [7].硼掺杂钛基金刚石薄膜电极的制备研究[D]. 霍思涛.天津理工大学2007
• [8].金刚石薄膜表面的含氧基修饰研究[D]. 袁健.天津理工大学2009
• [9].金刚石膜电极在处理有机废水中的研究[D]. 周志刚.天津理工大学2007
• [10].金刚石表面金属化处理[D]. 程少辉.郑州大学2014

相关论文

• [1].高频大功率SAW滤波器的ZnO/金刚石多层膜制备及性能研究[D]. 李翠平.天津理工大学2008
• [2].高频SAW器件高性能压电薄膜的制备及性能研究[D]. 王芳.天津理工大学2005
• [3].多层结构高频声表面波器件的分析与研制[D]. 马靖.天津理工大学2005
• [4].高频SAW滤波器的LiNbO3/金刚石多层膜制备及器件性能研究[D]. 李明.天津理工大学2005
• [5].适用于多层膜高频SAW器件的AlN薄膜制备与表征[D]. 徐娜.天津理工大学2007
• [6].多层膜声表面波器件LiNbO3、h-BN薄膜的制备及分析[D]. 贾凌春.天津理工大学2007
• [7].高频SAW滤波器的ZnO/金刚石多层膜制备及器件设计研究[D]. 崔健.天津理工大学2007
• [8].高性能声表面滤波器LiNbO3/金刚石的制备及分析[D]. 孙彦赞.天津理工大学2007
• [9].高性能声表面波器件AlN/Diamond基片制备及分析[D]. 李化鹏.天津理工大学2007
• [10].高频金刚石多层薄膜结构声表面波滤波器的设计和研制[D]. 陈菁菁.清华大学2004

标签：铌酸锂薄膜论文;  滤波器论文;  磁控溅射论文;  压电性论文;  模态耦合理论论文;