隨著5G通信時(shí)代的到來(lái),對(duì)集成化、微型化以及高頻化濾波器的需求與日劇增�；陔x子注入剝離（Crystal Ion Slicing,CIS）制備的單晶鈮酸鋰（Lithium niobate,LN）薄膜具備電光系數(shù)大、機(jī)電耦合系數(shù)高的優(yōu)點(diǎn),因此在光波導(dǎo)等光學(xué)器件以及體聲波濾波器等聲學(xué)器件的制備方面?zhèn)涫荜P(guān)注。值得注意的是,在離子注入剝離過(guò)程中,單晶材料中會(huì)產(chǎn)生呈高斯分布的注入損傷層,從而使單晶薄膜表面存在較為粗糙的損傷層,導(dǎo)致了薄膜質(zhì)量和器件性能的衰減。因此本論文研究了氬離子刻蝕去除損傷層以及表面平坦化的方法,測(cè)試了刻蝕工藝與薄膜厚度、微觀結(jié)構(gòu)的關(guān)系,分析了微觀結(jié)構(gòu)與薄膜電學(xué)性能的關(guān)系;針對(duì)單晶LN薄膜在薄膜體聲波器件（Film Bulk Acoustic Resonator,FBAR）的制備工藝要求,通過(guò)橢偏儀研究了FBAR諧振器中薄膜厚度的無(wú)損檢測(cè)方法,并分析了表面損傷層對(duì)FBAR諧振器性能的影響。論文開展的具體研究工作和主要結(jié)果如下:1.對(duì)離子注入剝離技術(shù)制備單晶LN薄膜及其表面損傷層厚度展開研究。首先通過(guò)SRIM仿真研究了注入能量對(duì)離子濃度分布和缺陷結(jié)構(gòu)分布的影響;然后由FBAR結(jié)構(gòu)... 

【文章來(lái)源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：74 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

FBAR器件核心結(jié)構(gòu)圖

骷?且越鶚?空氣作為反射邊界，雖然空氣的聲阻抗接近零，具備優(yōu)越的限制能力，但空腔型FBAR諧振器的工藝步驟復(fù)雜，而且空腔上方還需考慮支撐層的設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)難度大；固態(tài)裝配型FABR諧振器的設(shè)計(jì)關(guān)鍵是布拉格反射層材料的選擇以及厚度的設(shè)計(jì)，限制體聲波的機(jī)理是在交替疊加高聲學(xué)阻抗層和低聲學(xué)阻抗層的基礎(chǔ)上，通過(guò)高低聲阻抗層的界面位置反射大部分體聲波，并經(jīng)多次反射后最終實(shí)現(xiàn)全反射[9]。雖然固態(tài)裝配型FABR諧振器可實(shí)現(xiàn)高Q值與低插入損耗，但多層薄膜結(jié)構(gòu)的表面粗糙度疊加會(huì)對(duì)器件性能造成影響。（a）（b）圖1-2FBAR器件結(jié)構(gòu)。（a）空腔結(jié)構(gòu)；（b）布拉格反射層結(jié)構(gòu)1.1.2壓電薄膜種類和結(jié)構(gòu)對(duì)FBAR性能的影響壓電薄膜是FBAR諧振器工作的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，壓電薄膜的材料類型、薄膜質(zhì)量以及電學(xué)性能都將對(duì)FBAR器件造成影響，因此壓電薄膜的非晶缺陷、表面粗糙度、晶粒晶界形貌[10]等微觀結(jié)構(gòu)以及薄膜內(nèi)較大的剩余殘應(yīng)力，均會(huì)影響FBAR器

機(jī)電耦合系數(shù)(K2eff/%)6.57.525介電常數(shù)9.59.239聲速(m/s)1040065307344FBAR器件的重要性能指標(biāo)包括有效機(jī)電耦合系數(shù)Keff2和Q值，其中Keff2表示串聯(lián)諧振頻率fs和并聯(lián)諧振頻率fp的相對(duì)頻率，受壓電薄膜的材料性能的影響；其中FBAR濾波器的有效機(jī)電耦合系數(shù)可表征濾波器帶寬的大小，并且FBAR濾波器的帶寬與Keff2成正比。而FBAR諧振器Q值是衡量器件性能的另一指標(biāo)，而薄膜的結(jié)晶質(zhì)量，薄膜和電極的表面粗糙度均會(huì)影響其值的大小，這是由于薄膜結(jié)晶度差，缺陷和雜質(zhì)多，這些非晶缺陷都會(huì)造成聲波的散射，如圖1-3所示。因而降低Q值；另一方面是由于電極和壓電薄膜表面粗糙度大，聲波散射損耗大，電極熱電消耗多，從而降低了品質(zhì)因素Q值。因此單晶LN薄膜的表面粗糙度，表面損傷層以及布拉格反射層、上下電極的表面粗糙度都將影響FBAR的器件性能。圖1-3壓電薄膜缺陷對(duì)器件性能的影響


本文編號(hào)：2969330