基于高频声表面波滤波器的AlN/金刚石多层膜制备研究

论文摘要

随着高频通信技术的发展,声表面波(SAW)器件的使用频率不断提高,高频应用系统的不断发展显著增大了高频声表面波器件的市场需求。由于传统的SAW材料声速低,通常低于4000m/s,仅能制备频率相对低的器件。而金刚石具有所有材料中最高的声速和许多优于其它材料的特性,在高声速金刚石上沉积高度压电薄膜将激励出高速的声表面波,从而制作出工作在GHz级以上高频波段的薄膜SAW器件。因此以金刚石为基底的声表面波器件受到了越来越多的关注,成为研究热点之一。在本课题中,阐述了多层薄膜声表面波滤波器和叉指换能器的基本特性。实验中,采用Diamond基片研究用于声表面波滤波器的AIN薄膜制备。课题采用射频磁控反应溅射法,在金刚石衬底上生长出了高度C轴取向的AIN薄膜。此薄膜具有高质量的纳米级结晶度,良好的表面平整度,很好的满足了薄膜声表面波(SAW)器件的需要。通过改变负偏压、衬底温度等工艺参数,改变衬底材料和沉积时间等实验条件,较为系统地探索了AIN薄膜的制备条件。采用XRD、SEM对薄膜的微观结构特性进行测试分析,发现我们制备的AIN薄膜完全符合声表面波器件的要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 声表面波技术的研究意义
• 1.2 声表面波技术的发展
• 1.2.1 声表面波的发展历程
• 1.2.2 声表面波技术现状
• 1.2.3 我国声表面波技术现状
• 1.2.4 金刚石SAW器件的研究进展
• 1.3 声表面波器件的原理和特点
• 1.4 声表面波器件的特点
• 1.5 声表面波器件的应用
• 1.6 传播声表面波的材料
• 1.6.1 压电效应
• 1.6.2 压电薄膜
• 1.7 本研究的意义和具体工作
• 第二章 AlN介绍
• 2.1 AlN的晶体结构
• 2.2 AlN的性质和性能
• 2.3 常见的氮化铝薄膜制备方法
• 2.3.1 化学气相沉积法（CVD）
• 2.3.2 射频磁控反应溅射法
• 2.4 氮化铝薄膜的应用
• 第三章 AlN薄膜的制备与表征手段
• 3.1 磁控溅射原理
• 3.1.1 辉光放电
• 3.1.2 射频溅射
• 3.1.3 溅射参量
• 3.1.4 溅射粒子的能量与速度
• 3.2 磁控溅射的特点
• 3.3 射频磁控溅射法介绍
• 3.4 溅射过程
• 3.5 表征手段
• 3.5.1 X射线衍射（XRD）
• 3.5.2 扫描电子显微镜（SEM）
• 3.6 小结
• 第四章 沉积条件对AlN薄膜取向生长的影响及原因分析
• 4.1 AlN薄膜的制备
• 4.1.1 实验装置
• 4.1.2 衬底预处理
• 4.1.3 靶材预处理
• 4.1.4 实验步骤
• 4.2 沉积参数对AlN薄膜取向生长的影响
• 4.2.1 靶基距对AlN薄膜取向影响
• 4.2.2 负偏压对AlN薄膜取向影响
• 4.2.3 氮氩比对AlN薄膜取向的影响
• 4.2.4 不同衬底对AlN薄膜取向影响
• 4.3 AlN薄膜取向生长机理
• 4.3.1 关于生长机理的两种观点
• 4.3.2 关于薄膜生长择优取向分析
• 4.3.3 关于氮终止衬底的薄膜生长取向分析
• 4.4 沉积参数对AlN薄膜生长速率的影响
• 第五章 总结
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢