適用高頻聲表面波延遲線的AlN(002)-diamond多層膜研究.pdf

1、金剛石在所有物質(zhì)中具有最高的聲傳播速率、最高的熱導(dǎo)率、極低的熱膨脹系數(shù)、高的化學(xué)惰性、大的禁帶寬度等十分優(yōu)異的性能，使得其具有廣闊的應(yīng)用前景。然而，金剛石本身并非壓電材料，無法進行電磁波與聲表面波的能量轉(zhuǎn)換，因此需要在其表面沉積一層壓電薄膜(如ZnO、LiNbO3、AlN等)，制成多層膜聲表面波器件，聲表面波的性能由壓電薄膜和金剛石基底共同決定。
　　 氮化鋁(AlN)是一種性能優(yōu)良的寬帶隙、Ⅲ-Ⅴ族化合物半導(dǎo)體材料，其具有許多

2、優(yōu)良的物理化學(xué)特性，例如大的擊穿場強、高的熱導(dǎo)率、寬的直接帶隙以及良好的化學(xué)穩(wěn)定性，從而使其在微電子、光學(xué)、電子元器件以及SAW器件制造和高頻通信等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景，尤其是AlN材料本身聲表面波相速高，所以，“AlN/金剛石”多層膜結(jié)構(gòu)聲表面波相速應(yīng)高于“ZnO/金剛石”、“LiNbO3/金剛石”結(jié)構(gòu)；從而，在叉指換能器指寬d相同時，可以達(dá)到更高的頻率；AlN和會剛石相速度差別小，AIN/diamond多層膜結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出小的速度頻散

3、；AlN材料溫度系數(shù)(TCD)小，當(dāng)器件承受大功率溫度升高時，AlN/diamond多層膜結(jié)構(gòu)SAW器件中心頻率隨溫度升高而漂移很小，這是很大的優(yōu)點，特別是對窄帶濾波器。
　　 本研究圍繞AlN(002)/diamond多層膜結(jié)構(gòu)高頻聲表面波延遲線的研制，主要做了如下工作：
　　 首先，對聲表面波延遲線的工作原理經(jīng)行了闡述。
　　 其次，采用微波等離子體CVD方法，在O2/H2/CH4混合氣體氣氛下利用大功率微波

4、在(100)Si片上生長出了異質(zhì)外延金剛石膜，用X-射線衍射分析儀(XRD)、拉曼光譜儀和掃描電子顯微鏡(SEM)對薄膜的結(jié)構(gòu)和形貌進行了表征分析，結(jié)果表明，制備的金剛石膜具有較高的金剛石相純度，且晶粒排列緊密，從而獲得適用于構(gòu)建高頻SAW器件的致密金剛石薄膜。
　　 最后，采用射頻磁控反應(yīng)濺射法，在拋光的金剛石基底上制備了高C軸擇優(yōu)取向的(002)AlN薄膜，用X-射線衍射分析儀(XRD)和原子力顯微鏡(AFM)對薄膜的晶向結(jié)