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     

金刚石SAW滤波器的设计和制作

通信系统向高频的发展趋势使声表面波(SAW)滤波器技术面临着越来越多的挑战。利用传统材料制作SAW滤波器的中心频率很难达到GHz频段,因此探索在高声速材料基础上制作SAW滤波器成为一种必然趋势。基于高声速材料金刚石设计了IDT/ZnO/金刚石结构的薄膜SAW滤波器,设计了镜像阻抗连接IDT的结构参数,并采用ADS软件对该结构进行了建模仿真。然后,通过ZnO薄膜制备工艺和IDT电极制备工艺,获得了金刚石SAW滤波器样品。最后,采用RF探针台对所制得的样品进行了性能测试和数据分析。测试结果表明,在金刚石厚膜衬底上获得了频率超过1 GHz的SAW滤波器样品。     

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。     

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

十年前,日本便已开始制作民用市场需要的FM立体声和TV接收机用SAW器件。1975年村田采用PZT压电陶瓷基片首先制成FM立体声调谐10.7MHz SAW滤波器。接着东芝等公司采用三种基本材料(LiNb0_3、LiTaO_3和PZT)制成彩电用45MHz、58MHzSAW滤波器,其中东芝采用温度系数好和成本低的LiTaO_3单晶作基片。村田与京都大学协作首先采用平面磁控溅射大量生产ZnO/玻璃层状结构作基片制作TV用SAW滤波器。迄今累计这种ZnO薄膜滤波器已突破1亿只。     

在兰宝石上射频溅射ZnO单晶薄膜的结构及SAW特性

用射频溅射法已在兰宝石的(O001)和(0112)面上外延生长了ZnO单晶薄膜.研究了这些薄膜的晶体结构和电特性.对兰宝石(0112)面上沿ZnO薄膜C轴传播的SAW测量了包括相速度,耦合系数,传播损耗及延迟温度系数等声表面波(SAW)特性.通过中心频率为1050兆赫的滤波器证明了这种结构对于高频SAW器件的可用性.     

采用不同材料制作的超高频调频线路用中频SAW滤波器

研究了民用无线电设备用的以铌酸锂、压电陶瓷和ZnO薄膜/玻璃层状结构为基片的中频SAW滤波器的制作特点,调查了这些滤波器的特性,并对它们作了对比分析。     

声表面波温度传感器的仿真与设计

利用有限元软件COMSOL对声表面波温度传感器进行仿真。声表面波温度传感器基底材料为YX-切石英单晶,并在石英上镀ZnO薄膜,叉指换能器和反射栅采用铝电极。通过仿真研究了叉指换能器的高度、金属化率变化对声表面波温度传感器性能的影响,并根据仿真结果设计和制作了一种镀ZnO薄膜的SAW温度传感器。测试结果表明,制作的传感器灵敏度较高(8.8kHz/℃),误差小,具备良好的温度-频率特性。     

声表面波温度传感器的仿真与设计

利用有限元软件COMSOL对声表面波温度传感器进行仿真。声表面波温度传感器基底材料为YX-切石英单晶,并在石英上镀ZnO薄膜,叉指换能器和反射栅采用铝电极。通过仿真研究了叉指换能器的高度、金属化率变化对声表面波温度传感器性能的影响,并根据仿真结果设计和制作了一种镀ZnO薄膜的SAW温度传感器。测试结果表明,制作的传感器灵敏度较高(8.8kHz/℃),误差小,具备良好的温度-频率特性。     

压电和铁电薄膜及其应用的发展趋势

本文讨论了压电和铁电薄膜材料及其在固体器件中应用的发展趋势。薄膜生长技术的进展,为压电和铁电薄膜集成固体器件在各个领域的应用开辟了广阔的前景。ZnO和AIN薄膜将广泛地用于SAW和BAW器件。特别是成功地制作了薄膜体声波谐振器和高次谐波体波谐振器。以PbTiO_3为基的PZT和PLZT固溶体外延薄膜将应用于热电探测器和SAW器件。在实现了对多层薄膜的界面结构及其特性的成功控制之后,铁电薄膜将在铁电存储和集成光学领域发挥重要作用。     

声表面波卷积器／存储相关器用ZnO膜的制备

本文介绍了声表面波(SAW)卷积器/存储相关器用优质氧化锌(ZnO)压电膜的制备方法。用平面磁控溅射技术溅射ZnO陶瓷靶沉积出了激励SAW西沙瓦模式的优质ZnO膜。用同轴磁控溅射技术溅射ZnO陶瓷靶沉积出的优质ZnO膜制作ZnO/Si单片式SAW卷积器,使该器件性能进一步改善,同时给出了相应的实验结果。     

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.     

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.     

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。     

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。     

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。     

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。     

氮化铝压电薄膜(一)

氮化铝薄膜耐高温、化学性质稳定、绝缘性能好,是优良的压电材料。氮化铝薄膜机电耦合系数大、声速高、高频性能好,适合于制柞声表面波器件。SAW器件与半导体技术的结合是当前发展的一个重要趋势,AlN的高频和低色散性能有助于解决大数据速率的信号处理器件。 本文概述近期氮化铝薄膜的新发展,薄膜的制作技术、结晶学性质、压电性和声学性能,AlN和ZnO压电薄膜的初步比较、AlN薄膜的应用,特别是AlN薄膜在声表面波技术发展中的动向等。     

用RF平面磁控溅射高度c轴取向ZnO压电薄膜

c轴取向ZnO薄膜是一种性能优良的新型压电薄膜材料,广泛用于声体波、声表面波和声光器件中.本文概述了ZnO薄膜的性能、用途和成膜方法.介绍了用本所设计改装的RF平面磁控溅射设备研制c轴取向ZnO薄膜的性能及在ZnO薄膜SAW电视中频滤波器、微波延迟线等器件上使用的结果.这种薄膜结晶取向好,C轴标准偏离б=1.5—3°,平均偏离m=0.1—0.8°,有强的压电性,K_s=0.75—0.89%,K_1=0.23—0.28.而且重复性、稳定性好.     

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。