首页> 正文

金刚石基LiNbO3压电薄膜的制备与声表面波性能研究

2020-12-16阅读(959)

金刚石基LiNbO3压电薄膜的制备与声表面波性能研究

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的频段移动,声表面波(SAW)滤波器是现代无线移动通信系统的关键器件之一,其频率f由材料的声表面波传播速度V和叉指电极周期L决定,f=V/L。由于所采用的压电材料及光刻技术的局限,目前声表面波器件的工作频率很难达到GHz。金刚石(diamond)是所有物质中声表面波传播速度最快的材料,以金刚石为基底在现有的光刻工艺条件下易于制备GHz的薄膜型SAW器件,然而金刚石本身不具有压电性能,不能激发声表面波,必须在其上镀一层压电层,如LiNbO3等。因此,以金刚石为基底制备高频SAW器件成为当前国际上的研究热点。本文利用PLD技术在diamond/Si衬底上通过引入缓冲层制备高度c轴取向的LiNbO3压电膜,系统探讨了工艺参数对LiNbO3压电薄膜的结晶质量、c轴取向及表面形貌的影响。通过研究得到以下结果：1.采用PLD技术首次在以非晶Si02为缓冲层的diamond/Si衬底上制备出了具有良好晶体质量且完全c轴取向LiNbO3薄膜。探索了工艺参数对LiNbO3膜取向性和晶体质量的影响,获得了制备完全c轴取向LiNbO3薄膜的最佳工艺参数：衬底温度约为650℃,氧压约为40Pa,激光能量密度约为3.6J/cm2,激光重复频率约为3Hz,靶材与衬底距离约为4.0cm。2.采用PLD技术首次在以c轴取向ZnO薄膜为缓冲层的diamond/Si衬底上制备出了具有良好晶体质量的高c轴取向LiNb03薄膜。探索了衬底温度、氧气压强等参数对LiNbO3膜取向性和晶体质量的影响,得到了制备高c轴取向LiNbO3薄膜的最佳工艺参数：衬底温度约为600℃,氧压约为40Pa,激光能量密度约为3.0J/cm2,激光重复频率约为3Hz,靶材与衬底距离约为4.0cm。3.将制好的基片制作成器件进行SAW测试,获得了8000m/s以上的声表面波速度,声表面波速度的提高有利于制作高频的SAW器件。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 目录
  • 1 文献综述
  • 1.1 声表面波技术和声表面波器件
  • 1.1.1 SWA技术的发展
  • 1.1.2 SAW器件的原理和应用
  • 1.1.3 SAW器件的发展方向
  • 1.2 声表面波材料
  • 1.3 金刚石基压电薄膜声表面波器件研究进展
  • 1.3.1 薄膜声表面波器件
  • 3/diamond/Si多层薄膜结构研究'>1.3.2 LiNbO3/diamond/Si多层薄膜结构研究
  • 3薄膜存在的问题'>1.3.3 制备LiNbO3薄膜存在的问题
  • 1.4 本文的立项依据和主要工作
  • 2 实验原理和实验过程
  • 2.1 脉冲激光沉积（PLD）
  • 2.1.1 脉冲激光沉积简介
  • 2.1.2 PLD机制
  • 2.2 PLD薄膜制备系统简介
  • 3薄膜的制备工艺'>2.3 LiNbO3薄膜的制备工艺
  • 2.3.1 靶材的制备
  • 3薄膜的过程'>2.3.2 PLD制备LiNbO3薄膜的过程
  • 2.3.3 分析表征方法
  • 3/SiO2/diamond/Si多层薄膜结构的制备'>3 LiNbO3/SiO2/diamond/Si多层薄膜结构的制备
  • 2的制备'>3.1 缓冲层SiO2的制备
  • 2薄膜的制备工艺'>3.1.1 SiO2薄膜的制备工艺
  • 2薄膜的结构表面分析'>3.1.2 SiO2薄膜的结构表面分析
  • 3.1.3 引入缓冲层的必要性
  • 3薄膜质量的影响'>3.2 工艺参数对LiNbO3薄膜质量的影响
  • 3薄膜的影响'>3.2.1 衬底温度对LiNbO3薄膜的影响
  • 3薄膜质量的影响'>3.2.2 氧气压强对LiNbO3薄膜质量的影响
  • 3薄膜质量的影响'>3.2.3 激光能量密度对LiNbO3薄膜质量的影响
  • 3薄膜质量的影响'>3.2.4 靶基距对LiNbO3薄膜质量的影响
  • 3薄膜质量的影响'>3.2.5 激光重复频率对LiNbO3薄膜质量的影响
  • 2缓冲层厚度对LiNbO3薄膜质量的影响'>3.2.6 SiO2缓冲层厚度对LiNbO3薄膜质量的影响
  • 3.3 小结
  • 3/ZnO/diamond/Si多层薄膜结构的制备'>4 LiNbO3/ZnO/diamond/Si多层薄膜结构的制备
  • 4.1 ZnO缓冲层的制备
  • 4.1.1 ZnO缓冲层的制备工艺
  • 4.1.2 ZnO薄膜分析
  • 3薄膜质量的影响'>4.2 不同工艺参数对LiNbO3薄膜质量的影响
  • 3薄膜质量的影响'>4.2.1 衬底温度对LiNbO3薄膜质量的影响
  • 3薄膜质量的影响'>4.2.2 氧气压强对LiNbO3薄膜质量的影响
  • 4.3 小结
  • 5 SAW性能测试
  • 5.1 器件的制备
  • 5.2 测试结果及分析
  • 5.2.1 SAW性能测试一
  • 5.2.2 SAW性能测试二
  • 5.3 小结
  • 6 总结
  • 参考文献
  • 致谢
  • 个人简历 在校发表的论文与研究成果

    • 相关论文文献

    • [1].不同切向衬底的声表面波传播特性仿真[J]. 科技视界 2020(15)
    • [2].激光熔覆层厚度对超声表面波评价表层缺陷深度的影响[J]. 无损检测 2015(01)
    • [3].激光诱导超声表面波的实验研究[J]. 科技创新导报 2015(26)
    • [4].我国声表面波技术和产业的发展[J]. 声学技术 2013(S1)
    • [5].由于表面粗糙引起的激光声表面波色散的实验和理论研究[J]. 物理学报 2012(01)
    • [6].不锈钢氢脆的超声表面波表征技术[J]. 金属热处理 2011(S1)
    • [7].一种基于氧化石墨烯的高性能声表面波湿度传感器[J]. 微纳电子技术 2020(09)
    • [8].基于声表面波技术的室内定位系统[J]. 测试技术学报 2020(05)
    • [9].基于偏振差分干涉技术声表面波检测系统研究[J]. 激光与红外 2018(10)
    • [10].车轮近表面缺陷的超声表面波探伤探讨[J]. 内燃机与配件 2017(02)
    • [11].带有温度检测的声表面波气体传感器[J]. 南开大学学报(自然科学版) 2011(02)
    • [12].声表面波技术在自动识别系统上的应用与研究[J]. 科学技术与工程 2008(03)
    • [13].用于挥发性气体检测的声表面波器件的环境特性研究[J]. 应用声学 2020(04)
    • [14].弹性板结构的声表面波陀螺研究[J]. 传感器与微系统 2019(10)
    • [15].基于ANSYS的声表面波标签仿真研究[J]. 轻工机械 2015(01)
    • [16].激光超声表面波在7075中的声学特性[J]. 硅谷 2012(02)
    • [17].声表面波驱动的非接触式转动马达[J]. 声学学报 2011(02)
    • [18].声表面波介质表面受力条件下的波速变化研究[J]. 声学学报(中文版) 2008(05)
    • [19].某型飞机法兰盘表面缺陷的无损检测方法[J]. 无损检测 2020(02)
    • [20].声表面波测温法在金属氧化物避雷器在线监测中的应用[J]. 电瓷避雷器 2018(06)
    • [21].声表面波传感技术及其在电力测温中的应用[J]. 电子技术与软件工程 2019(20)
    • [22].声表面波原理在高压电缆测温中的应用[J]. 电气时代 2016(03)
    • [23].新型声表面波湿度传感器[J]. 微纳电子技术 2014(02)
    • [24].压气机叶片原位超声表面波检测[J]. 无损检测 2013(03)
    • [25].压气机叶片原位超声表面波检测技术[J]. 无损探伤 2012(06)
    • [26].超声表面波与爬波在轧辊自动检测系统中的应用[J]. 中国重型装备 2011(01)
    • [27].测量距离对超声表面波评价不同组织的材料表层硬度的影响[J]. 中国表面工程 2018(04)
    • [28].应用声表面波技术的高压开关柜实时测温系统分析[J]. 电子技术与软件工程 2017(20)
    • [29].声表面波谐振型气体传感器的研究[J]. 南开大学学报(自然科学版) 2010(01)
    • [30].氢蚀430不锈钢中超声表面波的传播特性[J]. 机械工程材料 2009(02)

    标签：;  ;  ;  ;  ;  

    金刚石基LiNbO3压电薄膜的制备与声表面波性能研究
    下载Doc文档

    猜你喜欢

    © 2024 毕速过 版权所有 鄂ICP备12018319号-5