文摘选辑

一、声表面波技术 108 沿两种材料间的ZnO层传播的界面声波——入野俊夫:《电子情报通信学会论文誌(日文),1987:J70-C(1)59—68 研究了在SiOz/ZnO/SiO_2、SiO_2/ZnO/硼硅酸玻璃和SiO_2/ZnO/(z-x)Si等一些三层结构中的ZnO薄膜上传播的SAW与ZnO膜厚的关系。亦分析了不同器件结构中的机电耦合系数,测得了延迟线的临界温度,根据实验结果可选择适于制作SAW器件的ZnO基片。 109 采用ZnO/ AlN/玻璃基片的高耦合高速度SAW—Shiosaki T.:1985 Ultrason Symp.Proc.,186—191 报道了与三层结构SAW器件中的SAW传播有关的各种特性。在Kovar玻璃基片上制作了AlN压     

ZnO/GGG准2-2型单端口SAW谐振器初探

为降低制备ZnO/YIG用于研究声表面波(SAW)对自旋波的激励和传播特性的研究成本,采用射频磁控溅射技术在更低成本的钆镓石榴石(GGG)上沉积ZnO薄膜,对ZnO/GGG准2-2型单端口SAW谐振器进行初探。使用X线衍射(XRD)仪、原子力显微镜(AFM)以及扫描电镜(SEM)对薄膜的微观结构和形貌进行了表征和分析。结果表明,当在氧气流量4 cm~3/min、450℃下退火处理时,ZnO薄膜呈现出表面平滑、残余应力小及具有高度c轴择优取向等优点。经测试声表面波频率为201 MHz,对应相速度为3 216 m/s,机电耦合系数为0.22%,说明制备的ZnO薄膜在高频声表面波器件研究和应用方面具有潜力。     

静电场对压电薄膜中声表面波传播的影响

该文介绍了声表面波(SAW)在压电薄膜中传播时静电场的影响机理。首先给出了静电场作用下压电薄膜中的初始应力和初始电位移,然后通过求解含有初始应力和初始电位移的压电介质耦合波动方程,得到SAW在静电场影响下的相速度变化和频散曲线,最后仿真分析了ZnO和AlN两种压电薄膜材料中SAW的传播特性。结果表明,SAW的相速度与静电场成正比,与波数成反比。     

4.4千兆赫ZnO单晶膜/兰宝石SAW滤波器

在兰宝石(Al_2O_3)基片上采用ZnO单晶膜已研制成4.4千兆赫SAW滤波器.ZnO膜是用R.F.磁控溅射技术生长的.发现ZnO/Al_2O_3结构的SAW特性与理论值很一致.滤波器系由0.5微米宽的双电极叉指换能器构成.尽管电极宽度较宽,但是由于器件用了具有极高相速的西沙瓦波和通过双电极产生三次谐波,故能在这样高的频率下工作,滤波器的3分贝带宽为50兆赫,在匹配条件下的插入损耗为16分贝.     

声表面波滤波器理论研究进展

为使声表面波(SAW)滤波器技术向更高的频段发展,对SAW滤波器的基础理论进行了分析：展示了压电材料压电效应(逆压电效应)的产生机理,并通过例子对比说明压电材料的晶体结构属性。介绍了重要的物理量机电耦合系数以及SAW传播的物理机理;重点推导了SAW在压电介质中的传播性质,并同非压电介质的传播特性进行了对比。得出SAW在压电介质中是非色散波,存在3个方向的质点位移分量;压电薄膜中SAW是色散波,且压电薄膜使得声表面波速度发生变化。     

基于ZnO/Si结构的声表面波器件设计研究

微机电系统(MEMS)工艺已被广泛用于制造各种硅基薄膜器件.声表面波(SAW)器件是性能优良的MEMS器件.该文利用多物理耦合场软件COMSOL Multiphysics仿真了氧化锌/硅(ZnO/Si)结构SAW谐振器,并得到其S11参数.对应于仿真,该文制造了该种结构的SAW器件.实验所用的ZnO通过射频磁控溅射制备,所制备的ZnO具有良好的(002)取向.实验测得的ZnO/Si结构SAW器件的中心频率为111.6 MHz,与仿真结构接近.     

基于ZnO/Al2O3缓冲层制备耐高温SAW器件电极

为了声表面波(SAW)器件能在高温环境(不小于1 000 ℃)中工作,该文设计并在La3Ga5SiO14压电衬底上制作Pt/ZnO/Al2O3多层复合薄膜电极,利用ZnO/Al2O3组合缓冲层增强了Pt薄膜电极在极端高温条件下的导电稳定性。制备的SAW器件在经历3次1 000 ℃高温热处理后仍保持稳定的回波损耗系数S11。实验结果表明,ZnO/Al2O3组合缓冲层结构在提高SAW器件电极高温导电稳定性方面具有一定的潜在应用价值。     

国外简讯

AlN/Si声表面波器件 SAW器件的一个新的发展分支是与半导体相结合的集成化技术。在Si片上溅射ZnO薄膜以激励和传播SAW已进行过大量的工作。AlN也是一种适用于SAW器件的压电薄膜材料,而且它的化学稳定性、机械强度、声速和机电耦合系数可能还优于ZnO膜,这就使得AlN膜有可能用作单片SAW器件以取代ZnO。 AlN膜的生长方法较多,如CVD法、RF溅射等。这些方法都要求基片温度在1000℃以上。在较低温度下在玻璃和兰宝石基片成功地沉积AlN膜,只是在最近才用反应溅射实现的。美国珀杜大学电工系L.G.Pearce等人用有磁控阴极的MRC-8620型RF平面溅射系统沉积了高度取向的AlN膜,并制成了几种新型的AlN/Si SAW器件。     

制作在AlN外延膜上的零温度系数SAW器件

为将零温度系数SAW器件与有源半导体器件集成在一块芯片上,需采用新的薄膜技术,这种结构拟称为Si/蓝宝石或Si基片射频集成电路(RFIC)。AlN薄膜由于具有高的SAW速度,所以适用于工作频率达千兆赫以上的SAW器件。已制成了工作频率达1GHz以上的AlN/蓝宝石结构的零温度系数SAW延迟线。本文讨论下述研究工作的近况:(1)材料生长及AlN材料常数的估价;(2)SAW传播损耗及色散与频率和膜厚的关系;(3)AlN薄膜的质量对延时温度系数的影响;(4)AlN薄膜在RF电路集成化中的潜在应用;(5)温度对SAW相关器性能的影响。     

ZnO薄膜声表面波电视中频滤波器

本文简要介绍了ZnO薄膜的制作,ZnO/玻璃层状结构这种SAW基片材料的几个主要性能以及ZnO薄膜SAW TV IF滤波器的制作和应用。     

基片温度对金刚石上沉积ZnO薄膜特性的影响

采用磁控溅射在自持CVD金刚石厚膜的成核面上制备了ZnO薄膜,并实验研究了其生长特性和发光特性随温度的变化情况.利用X射线衍射(XRD)仪,光致发光(PL)谱,电子探针(EPMA)和霍尔测量系统对样品进行了检测.SEM结果表明,基片温度为600℃时ZnO薄膜表面粗糙度最低.而PL谱表明基片温度为750℃时ZnO薄膜具有最优的光学性能,此时由EPMA测得的薄膜中Zn/O成分比接近ZnO的化学计量比.霍尔测量表明,样品均呈现出高阻状态,满足声表面波滤波器的制备条件.     

国外简讯

新型声表面波器件用材料 最近,日本山梨大学工学院的中川恭彦等人发现了五氧化二钽(Ta_2O_5)单晶薄膜可用作声表面波器件的材料。他们用这种薄膜材料研制成的SAW滤波器,其性能堪与ZnO薄膜SAW滤波器的相比拟。因为Ta_2O_5具有稳定的化学特性,用它制作SAW器件,可以获得优良的时间稳定性。     

高可靠ZnO薄膜SAW TV奈氏滤波器

本报告叙述ZnO薄膜SAW TV接收机奈氏(Nyquist)滤波器及TV台解调器.滤波器由层状结构组成.溅射ZnO压电薄膜沉积在硼硅玻璃基片上,Al叉指电极插在ZnO膜和玻璃基片之间,而Al对向电极沉积在ZnO膜表面 ZnO膜的厚度大约是SAW波长的3%,变迹用改变对向电极形状来实现.找到了降低TV-VIF滤波器不可避免的插入损耗的先进的SAW设计,因此VIF级可以在没有任何前置放大器的情况下工作.精确的设计实现TV台的标准解调器;在通带内振幅平坦度0.05dB而群延迟波纹为10ns,这些滤波器显示出10ppm/℃和100ppm/25,000小时的漂移这样极好的频率稳定性.这种SAW滤波器目前正在生产.     

氧压对ZnO薄膜电阻温度系数的影响

采用脉冲激光沉积(PLD)技术,在不同氧气氛下,在Si(lll)衬底上生长了ZnO薄膜,使用X线衍射仪分析了ZnO薄膜的结晶质量.计算了不同氧气氛下生长的ZnO薄膜的电阻温度系数(TCR)值,发现随着氧分压降低,ZnO薄膜的TCR值增大;ZnO薄膜的TCR值最高可达-8%/K.这为研究ZnO薄膜的导电特性提供了新的途径,开辟了ZnO薄膜在室温非制冷红外微测辐射热计材料中的应用潜力.     

加重金属层对ZnO-Si SAW单片器件的影响

数字计算表明,加金这样的重金属导电层,增强了机-电耦合,从而降低了ZnO薄膜和Si基片之间的SAW速度.计算还表明,可在相速温度系数不恶化的情况下提高机-电耦合系数.     

新型薄膜材料的特性和应用

本文主要叙述最近一个时期发展的新型压电薄膜及其在SAW方面的应用。除了CdS,ZnO,A1N之外,最近又出现了两种有希望的压电薄膜材料,取向性Ta_2O_s膜和剪切ZnO膜。前者具有高的化学稳定性和时间稳定性,而声学特性相当于ZnO压电膜。后者具有高的耦合系数,低的声速,好的温度稳定性。 另外,还概述了近期报导的其他类型薄膜及应用。其中包括:电发光薄膜、电色薄膜、透明导电膜、传感器用薄膜、铁电薄膜等。     

聚二甲基硅氧烷薄膜对声表面波传播特性影响

研究了压电基片上聚二甲基硅氧烷(PDMS)薄膜对声表面波(SAW)传播特性影响。在128°YXLiNbO3压电基片上光刻叉指换能器(IDT),其声传播路径上涂覆PDMS薄膜,IDT激发的SAW加热PDMS薄膜上石蜡油微流体,并测量不同PDMS薄膜厚度时石蜡油微流体的温度,进而计算薄膜对SAW的衰减量。实验结果和理论计算表明,压电基片上涂覆PDMS薄膜将衰减辐射入石蜡油微流体的声表面波强度,衰减幅度随基片上PDMS薄膜厚度的增加而增加。当压电基片上涂覆的PDMS薄膜厚度为100μm和150μm时,薄膜对SAW衰减量分别为23.3%和36.0%。     

金属与导电材料

Y2000-62004-213 0007255溅射参数对氧化锌薄膜的生长与压电特性的影响=Effect of the sputtering parameters on the growth andpiezoelectric properties of zinc oxide thin film[会,英]/Kutepova,V.P.& Hall,D.A.//Proceedings of 1998IEEE Ultrasonics Symposium,Vol.1.—213-216(Z)本文叙述了 ZnO 薄膜在声表面波(SAW)传感器中的应用潜力。用 RF 磁控管溅射法将 ZnO 薄膜淀积到 Al/SiO_2/Si 衬底上。通过改变溅射压力与衬底温度及精心选择其它溅射参数,使薄膜晶格应力充分减弱。本文叙述了基于 ZnO 薄膜的谐振器的设计与性能。     

适用SAW器件的ZnO/Ti/Si薄膜制备及缺陷分析

在Si(100)衬底和Ti/Si(100)衬底上分别制备了ZnO薄膜,探讨了Ti缓冲层对ZnO薄膜结构和缺陷的影响,利用X射线衍射(XRD)测试了ZnO薄膜的晶体结构及择优取向,利用原子力显微镜(AFM)观察ZnO薄膜的表面粗糙度(RMS),利用光致发光(PL)光谱检测了ZnO薄膜的缺陷,利用四探针法测试了ZnO薄膜的电阻率。结果表明,在Ti/Si(100)衬底上、衬底温度350℃的条件下,制备的ZnO薄膜表面光滑、缺陷少、电阻率高且具有高C轴取向。本文这一工作对于压电薄膜缺陷分析及高性能ZnO的声表面波(SAW)器件研制有重要意义。     

低温沉积ZnO薄膜的压敏特性及其热处理影响

采用GDARE法在较低温度下,通过一次和多次沉积制备单层及多层ZnO薄膜.AFM和XRD分析表明,薄膜具有以ZnO(002)晶面取向为主的多晶结构,多层膜的晶粒尺寸增大.经200～300℃退火热处理,薄膜呈现出良好的低压压敏特性.经200℃退火热处理后,多层ZnO薄膜的非线性系数达到61.54,压敏电压20.10V.在一定范围内升高热处理温度,可明显降低压敏电压.分析了不同膜层及热处理温度对ZnO薄膜压敏特性的影响机理.