GaN基底上集成介电薄膜材料的生长方法研究

将以极化为特征、具有丰富功能特性的介电氧化物材料通过外延薄膜的方式,在半导体GaN上制备介电氧化物/GaN集成薄膜,其多功能一体化与界面耦合效应可推动电子系统单片集成化的进一步发展。然而,由于2类材料物理、化学性质的巨大差异,在GaN上生长介电薄膜会出现严重的相容性生长问题。采用激光分子束外延技术(LMBE),通过弹性应变的TiO2的缓冲层来减小晶格失配度,降低介电薄膜生长温度,控制界面应变释放而产生的失配位错,提高了介电薄膜外延质量;通过低温外延生长MgO阻挡层,形成稳定的氧化物/GaN界面,阻挡后续高温生长产生的扩散反应;最终采用TiO2/MgO组合缓冲层控制介电/GaN集成薄膜生长取向、界面扩散,降低集成薄膜的界面态密度,保护GaN半导体材料的性能。所建立的界面可控的相容性生长方法,为相关集成器件的研发提供了一条可行的新途径。     

BST薄膜漏电流温度特性研究

采用射频溅射制备Ba0.8Sr0.2TiO3(BST)薄膜,研究了测试温度(295～375K)对BST薄膜J-V(电流密度-电压)特性的影响.实验发现:J∝Vm在低场下(V＜1.8V)m≈1,高场下(V＞1.8V)m≈8.随着测试温度升高,在低场下电流密度增大,指数m值保持不变;而在高场下电流密度减小,指数m值减小.通过进一步分析发现:电流密度和温度的关系在低场下满足lnJ∝-1T,在高场下满足logJ∝1t.     

厚膜永磁阵列微致动器的磁路研究

研究了厚膜永磁阵列微致动器中的磁场分布，并研究了永磁阵列单元几何尺寸对微致动器电磁力的影响。结果表明，厚膜永磁阵列单元高宽比和磁体单元间隔对微致动器电磁力影响较大磁徕单元高宽比为0．7是一个比较合适的尺寸。     

热处理对TaN薄膜微结构及电性能的影响

采用直流磁控溅射制备TaN薄膜,研究了热处理对TaN薄膜微结构及电性能的影响.结果表明,退火温度及退火时间都将影响薄膜的微结构及方阻.随退火温度的升高和时间的延长,TaN薄膜的方阻逐渐增大,但当退火温度高于800℃时,由于氧化严重导致薄膜的方阻异常增大.退火可显著改善薄膜的TCR,制备态TaN薄膜的TCR值为-1.2X10-3,薄膜经800℃退火30min后,其TCR可降低到-7.0x10-4.     

柔性FeCoSiB非晶磁弹性薄膜的应力阻抗效应

采用直流磁控溅射方法在柔性Kapton基片上沉积了FeCoSiB薄膜,研究了偏置磁场、溅射气压以及测试频率对薄膜应力阻抗效应的影响规律.结果表明,本文中优化的溅射气压为1.5 Pa,强的偏置磁场可形成强的横向各向异性,从而显著提高材料的应力阻抗效应.随着测试频率从0.1MHz升高到30 MHz,薄膜的应力阻抗效应显著增强.     

Ka波段宽带薄膜匹配负载设计与制备研究

基于实频法思想设计了Ka波段薄膜匹配负载的宽带匹配网络,并利用ADS和HFSS软件进行了仿真和优化。仿真结果表明,在32 GHz～40 GHz频率范围内,所设计匹配负载的电压驻波比均小于1.2。利用丝网印刷以及直流磁控溅射工艺制备了所设计的薄膜匹配负载。测试结果表明,所制备的TaN薄膜匹配负载在30.3 GHz～37.4 GHz频率范围内,其电压驻波比均小于1.3。     

DC-18GHz微波功率薄膜电阻器的设计及制作

设计并仿真了频率范围为DC-18GHz,功率负载为20W的微波功率薄膜电阻器,根据仿真结果,采用反应磁控溅射法制备了TaN微波功率薄膜电阻器。仿真结果表明,所设计的薄膜电阻器在DC-18GHz频率范围内,电压驻波比均小于1.2,加载20W微波功率时,薄膜电阻器表面的最高温度为108℃。实验结果表明,所制备的TaN薄膜电阻器在DC-18GHz频率范围内,电压驻波比小于1.25;加载20W直流功率96小时,电阻器的阻值变化小于2%,表面最高温度为105℃;在25-125℃温度范围内电阻器的温度电阻系数为-40ppm/℃。     

布喇格反射型宽带单晶薄膜体声波滤波器

该文研究了一种新型布喇格反射型薄膜体声波(BAW)滤波器的设计方法与制备技术。BAW器件选择机电耦合系数较大的Y43°-铌酸锂(Y43°-LN)单晶薄膜作为压电层材料,并以苯并环丁烯(BCB)作为晶圆键合层,采用离子注入剥离法将亚微米厚度的Y43°-LN单晶薄膜转移至具有布喇格反射层的衬底。BCB既作为键合层,也作为布喇格反射层的第一低声阻抗层,实现了单晶BAW滤波器的制备。设计并制备了三阶BAW滤波器,中心频率为2.93 GHz,绝对带宽和分数带宽分别为247 MHz和8.4%。结果表明,采用薄膜转移技术制备的高机电耦合系数LN单晶薄膜能够实现大带宽BAW滤波器的制备。     

氮流量对TaN薄膜微结构及性能的影响

采用反应直流磁控溅射法在Al2O3陶瓷基片上制备TaN薄膜,研究了氮流量(N2/(N2+Ar))对TaN薄膜微结构及性能的影响。结果表明,随氮流量的增大,TaN薄膜的氮含量、电阻率、方阻以及TCR的绝对值逐渐增大,而沉积速率逐渐降低。当N2流量较低(2%～4%)时,TaN薄膜中主要含有电阻率和TCR绝对值较低的六方Ta2N相(hcp),薄膜的电阻率在344μΩ.cm到412μΩ.cm范围内,薄膜的TCR绝对值约为几十ppm/℃。当氮气流量较高(5%～6%)时,薄膜中Ta2N相消失,薄膜中主要含有TCR绝对值较大的体心四方结构(bct)的TaN和四方结构(bct)的Ta3N5相,薄膜的电阻率在940μΩ.cm到1030μΩ.cm范围内,薄膜的TCR绝对值约为几百ppm/℃。     

NdCl3镀液浓度对电镀CoNdNiMnP永磁薄膜阵列磁性能的影响

基于轻稀土元素-Nd与过渡金属元素-Co之间的铁磁耦合作用提高电镀CoNiMnP永磁薄膜阵列的磁性能,在电镀时引入稀土Nd元素进入CoNiMnP永磁薄膜阵列中,通过改变镀液中NdCl3的浓度而改变CoNdNiMnP薄膜中的Nd含量.对镀液中NdCl3浓度与薄膜磁性能的关系进行了分析与测试,结果表明室温下,在电流密度为5mA/cm2时,具有垂直各向异性的CoNdNiMnP永磁薄膜阵列被成功地电镀得到.随着NdCl3浓度的增加,薄膜的磁性能提高,当NdCl3浓度增加到0.25×103g/cm3时,薄膜的磁性能达到最大值,继续增加镀液中NdCl3浓度,薄膜阵列的磁性能不再增加.