微機電系統（Micro-Electro-Mechanical System MEMS）是指可以批量制造的微設備或系統,主要包含微機械,微傳感器,微執(zhí)行器以及信號處理、控制電路,通信和電源等。其工作原理是外部環(huán)境物理、化學和生物等信號輸入,通過微傳感器轉換成電信號,經過信號處理（模擬信號或數字信號）后,由微執(zhí)行器執(zhí)行動作,達到與外部環(huán)境“互動”的功能。薄膜體聲波諧振器（Film-Bulk-Acoustic-Wave-Resonators FBAR）因具有體積小、損耗低、功率容量大、可集成等優(yōu)異的性能,隨著MEMS技術的發(fā)展得到廣泛關注。氮化鋁（AlN）薄膜作為常用的壓電薄膜材料之一,具有多晶擇優(yōu)取向性,晶體表面聲波沿c-軸方向的傳輸速度最大,是所有已知壓電材料中聲波波速最高的最快的壓電材料,常被用來研究FBAR。本論文通過采用反應磁控濺射的方法,在大尺寸（8英寸）基板上通過改變不同電源功率、基板偏壓、氮氣流量、濺射靶材與基板的距離等成膜條件制備了AlN壓電薄膜并對其性能進行深入研究。實驗結果表明,濺射功率的大小影響著AlN薄膜的膜厚均一性和c軸取向,沉積速率對薄膜的均一性也有重要影響;基... 

【文章來源】：長春大學吉林省

【文章頁數】：63 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

壓電效應和逆壓電效應示意圖

5施加電流，壓電將改變其形狀并在其晶體中產生應變。這是由于原子在晶體中的排列不均勻而發(fā)生的。通常，在普通的非壓電材料中，其晶體中的電荷被平衡并抵消，從而在施加壓力時使晶體中性充電。另一方面，當向壓電材料施加壓力時，晶體極化并且電荷中心嚴重失衡，并在晶體中產生所謂的偶極子。電荷的這種不平衡是使壓電體像壓電體一樣工作的基本機制。與其感測能力相似，壓電材料會產生與施加到壓電材料的電量成比例的量的應變或位移。由于壓電體與所施加的電荷成比例地運動，因此壓電體通常用于進行難以置信的小而精確的運動，位移量僅受可施加到壓電體的電荷量的限制。在使用壓電進行致動的應用中，通常將多個壓電陶瓷板相互堆疊，并平行布線成壓電疊層。這樣做會增加設備的電容，并降低引起位移的電壓要求。圖1-2壓電坐標系在壓電坐標系中（如圖1-2），數字1、2和3分別代表x，y和z軸，數字4、5和6代表繞軸的剪切力。該坐標系對于壓電特性是必不可少的，并且可以深入了解極化方向和電場方向。壓電特性通常后跟兩個下標。例如，壓電電荷系數d33后面是數字33。壓電電荷系數通常以皮特每伏特（pm/V）的單位表示，用于致動目的，因為它可以告訴我們壓電的距離會隨著每伏特的電進行移動。在壓電坐標系中，第一個下標表示施加電場的方向，并且第二個下標代表位移的方向。這意味著對于d33，電場和位移都在3個方向上。在壓電驅動中，該模式稱為縱向或軸向模式。1.3氮化鋁薄膜晶體結構氮化鋁（AlN）是一種屬類金剛石氮化物，具有六方纖鋅礦結構的原子共價晶體，晶格常數a＝3.110，c=4.978。AlN的理論密度為3.26g/cm3，穩(wěn)定性好，

6最高可穩(wěn)定到2200℃。如圖1-3所示，四個N原子與周圍的一個Al原子形成一個包含四個SP3雜化軌道的四面體，Al原子有三個半滿和一個空軌道，N原子有三個半滿和一個全滿軌道。Bl鍵由Al原子的半滿軌道與N原子的半滿軌道形成，鍵長為0.1885nm；B2鍵是由N原子的全滿軌道與Al原子的空軌道形成沿c軸方向的Al-N0鍵，鍵長0.1917nm。N0-Al-Ni的鍵角為107.7°，Ni-Al-Ni的鍵角為110.5°。此外，纖鋅礦結構AIN具有優(yōu)異的物理性質，如表1-1所示。圖1-3纖鋅礦AlN的晶體結構表1-1纖鋅礦結構AIN的物理參數表物理性質參數值禁帶寬度（eV）6.2熱膨脹系數/×10-6K-1Δa/a=4.2，Δc/c=5.3熱導率（W/(cmk)）2.85介電常數8.5密度g/cm33.23聲波傳輸速度（m/s）Va=5500Vc=11354電阻率（Ω.cm）＞1013熔點（℃）Tm=2800聲波傳輸速度m/sVa=5500,Vc=111354擊穿電壓（106V/cm）14

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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[2]氮化鋁薄膜擇優(yōu)取向生長研究[D]. 侯明穎.大連理工大學 2017
[3]基于單晶AlN薄膜的FBAR制備研究[D]. 劉國榮.華南理工大學 2017
[4]大功率LED散熱封裝用鋁基氮化鋁薄膜基板研究[D]. 楊力.浙江大學 2013



本文編號：3535107