用氧化锌压电薄膜制作温度稳定的声表面波延迟线

本文叙述了用ZnO压电薄膜制作温度稳定的表面波延迟线的实验工作结果,c-轴取向的ZnO膜用射频溅射方法制造,ZnO薄膜淀积在各种非压电基片上,可用于发生和检测中心频率约为100兆赫的声表面波.文中研究了薄膜结构和薄膜厚度与机电耦合系数的关系.详细研究了基片材料对延迟的温度系数的影响,获得了延迟温度系数为-5.4×10~(-6)/℃的结果.     

多层式金刚石膜上沉积ZnO薄膜的研究

提出了一种制作ZnO/金刚石/硅结构声表面波器件的新工艺。利用热丝化学气相沉积(HFCVD)技术,通过逐次调整气压、碳源浓度等生长参数,在硅基片上沉积了晶粒尺寸逐层减小的、光滑的多层式金刚石薄膜,表面粗糙度低于20 nm,厚度大于35μm。在金刚石膜上制作了线宽为8μm的IDT电极。尝试利用射频(RF)磁控溅射法在制备的多层式金刚石膜上生长ZnO薄膜,X-射线衍射(XRD)结果表明,当衬底温度(Th)为250℃、气压(P)为0.4 Pa时,在多层式金刚石薄膜衬底上可沉积高度c轴取向的ZnO薄膜,电阻率接近106Ω.cm,满足制作声表面波器件对衬底材料的要求。     

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     

零温度系数ZnO/玻璃结构声表面波带通滤波器

为了实现低成本和温度稳定的声表面波带通滤波器,研究了沉积在硼硅酸玻璃上5—10μm厚的氧化锌(ZnO)膜层.讨论了生长ZnO膜采用的溅射方法,同时给出不同膜厚的声学和热特性的测量结果,高的耦合系数(10%)和十分好的温度稳定性(一阶温度系数为零,二阶温度系数为1×10~(-8)/℃~2).此外,在ZnO/玻璃结构上制成了工作频率约为110MHz,1dB相对带宽为8%的带通滤波器.这些结果证实,用这种新的压电基片制成的滤波器的性能比用ST切石英基片为好.     

高频SAW器件的高精度频率调整

UHF以上高频高精度声表面波(SAW)器件,是CATV和光通信等新型装置的关键器件.本文主要叙述500—1000MHz SAW器件的高精度频率调整.在制有SAW元件的石英基片上用磁控溅射法沉积一层超薄的SiO_2膜,通过控制膜的厚度和物理性质精确调整SAW器件的工作频率.把紫外光照射到这种超薄膜上,石英基片上的SAW相速发生变化,便能进行频率调整.在UHF频带内调整精度可达±10kHz,而器件的插入损耗的增加在1dB以下.     

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。     

ZnO压电膜和它的应用

在非铁电晶体中,由于ZnO有低的介电常数和大的机电耦合系数,因此,ZnO压电膜可以用于甚高频和特高频波段的声体波以及表面波器件.本文叙述了ZnO压电膜制造技术特别是溅射技术的现状,对日本发展的基板侧置式直流二极溅射法和为了得到取向好的ZnO膜而常常采用的基板平置式射频溅射法作了比较,文中还叙述了ZnO压电膜在各种超声器件中的应用,例如超声换能器,复合谐振器,凹面换能器,表面波滤波器,表面波放大器,表面波卷积器,图象扫描器,表面波存贮器,以及表面声光器件等.在这些器件中,ZnO膜表面波滤波器可望在不久的将来广泛地应用于电视机中.     

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.     

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。     

射频溅射c-轴取向氧化锌压电薄膜的研制

ZnO压电薄膜是一种很有实用价值的压电薄膜材料.本文概述了ZnO压电薄膜的特性、用途.着重叙述了ZnO压电薄膜的制作方法及影响因素,还叙述了用这种方法制作的ZnO压电薄膜在器件上的应用情况.     

高频高性能声表面波器件

声表面波(SAW)器件是VHF-UHF频段中信息和传输系统的高性能关键器件.SAW器件用基片材料,包括压电常数和声速大的在蓝宝石上外延生长的ZnO单晶薄膜、温度稳定性好的石英和控制元件分散性实现高精度的SiO_2薄膜等.由于采用了三个换能器结构、抽指加权和假电极指等设计法,获得了高Q、低损耗、高稳定和高精度的SAW器件.这些器件和电路元件混合集成,可制成小型的滤波器、振荡器和FM解调器并应用于CATV、卫星广播、汽车电话和TV调谐器等方面.     

用RF同轴磁控溅射技术制作C轴择优取向ZnO薄膜

ZnO薄膜是一种性能优良的多功能电子材料,用途十分广泛。本文介绍了我所研制的RF同轴磁控溅射装置及成膜技术。用此设备已制作出c轴择优取向的ZnO薄膜,并经各种检测证明膜质优良。用这种技术溅射制作的ZnO薄膜彩电中频滤波器性能良好,完全满足器件要求。本装置制作的薄膜膜厚均匀区宽、膜质好,不仅适用于ZnO薄膜的小批量生产,也可用于溅射沉积其它各种介质膜和金属膜。     

ZnO薄膜对溅射参数的依赖关系以及制作在ZnO／InP上的SAW器件

为了弥补InP基材料的压电性,促使单片声—光器件和系统的应用,采取在InP基片上沉积具有择优取向和微细结构的高质量ZnO薄膜.研究了ZnO薄膜质量与RF溅射参数的关系.得到的最佳沉积条件是:基片温度250℃,溅射功率350W,氧含量20vol%.实验证实了在ZnO/InP结构上制得中心频率为105MHz的SAW器件.     

R.F.平面磁控溅射ZnO压电薄膜的特性

用高淀积速率R.F.平面磁控溅射已制备出具有极好结晶取向和表面平整度的ZnO压电薄膜.通过X-射线衍射,扫描电子显微镜,反射式电子衍射,光测量和机电测量对这些薄膜进行了详细的研究.薄膜c-轴垂直于基片.c-轴取向的标准偏离角σ小于0.5°,σ的最小值为0.35°,溅射条件为气压5×10~(-3)毛-3×10~(-2)毛(予先混合好的Ar50% O_250%),基片温度300—350℃.厚度达48微米的ZnO薄膜已重复制得,膜的质量和平整度没有下降.这些薄膜表面的平整度类似于玻璃基片.对He-Ne6328埃线TE_0模来说,4.2微米厚薄膜的光波导损耗低至2.0分贝/厘米,溅射后不需要处理.在叉指换能器(IDT)/ZnO/玻璃和ZnO/IDT/玻璃结构两种情况下,有效表面波耦合系数大于ZnO/玻璃结构理论值的95%.     

非晶衬底上择优取向ZnO纳米晶薄膜的溶胶-凝胶法制备技术

使用一种新的溶胶-凝胶技术制备了ZnO固体薄膜,此技术的特点在于操作简单、环保、实用.此技术可在非晶基片(如玻璃、石英等)上制备c轴择优取向的大面积ZnO纳米晶薄膜.薄膜的红外透过率高,具备制作无机红外-紫外双色探测器的紫外光敏材料和光伏有机太阳能电池、有机红外探测器的透明导电电极等光电子器件的材料应用价值.     

微波ECR等离子体溅射法沉积ZnO薄膜

低温沉积薄膜技术在制作先进的微电子学器件和集成多功能传感器方面非常重要。最近,应用微波电子回旋共振(ECR)等离子体溅射法沉积成高性能、高沉积速率和低基片温度的ZnO薄膜。本文叙述应用微波ECR等离子体溅射法沉积ZnO膜的制法及其性能。     

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.     

文摘选辑

(一)单晶和薄膜材料001 压电聚偏二氟乙烯膜在电声器件中的应用——(中钵宪贤等)《应用物理》(日)47 12 1162—5 1978为一述评,参考文献37篇.002 ZnO膜的形成——(日本Victov公司)《日本公开特许》78-142389在真空蒸发装置中,Zn或ZnO蒸气与O_2反应而形成ZnO膜沉积在基片上,这过程用等离子体的能量加速.此方法对制作换能器及光学元件特别有用,例如使Zn在真空蒸发器中     

Al薄膜对(002)ZnO/Al/Si结构基片中ZnO薄膜特性影响的实验研究

采用射频磁控溅射法沉积制备了(002)ZnO/A l/Si复合结构。研究了Al薄膜对(002) ZnO/Al/Si复合结构的声表面波器件(SAWD)基片性能影响以及当ZnO 薄膜厚度一定时的Al膜最佳厚度。采用X射线衍射(XRD)对Al和ZnO薄膜进行了结构表征 ,采用 扫描电镜(SEM)对ZnO薄膜进行表面形貌表征,并从薄膜生长机理角度进行了分析。结果 表明,加Al薄膜有利于ZnO薄膜按(002)择优取向生长,并且ZnO 薄膜的结晶性能提高;与(002)ZnO/Si结构基片相比,当Al薄膜 厚为100nm时,(002)ZnO/Al/Si结构中ZnO薄 膜的机电耦合系数提高 了65%。