AlN壓電薄膜具有極其優(yōu)異的物理特性以及較高的化學(xué)穩(wěn)定性,在當(dāng)今電子通訊設(shè)備向高頻和超高頻發(fā)展的時代背景下,AlN壓電薄膜材料以其較高的聲速,成為高頻以及超高頻器件的熱門材料,在RF高頻濾波器、聲表面波傳感器、換能器、壓電執(zhí)行器等方面具有較大的應(yīng)用價值。但是純AlN薄膜的壓電性能較差,不符合大寬帶器件的制作要求,因此本文通過Er進(jìn)行改性摻雜,以改善AlN薄膜的壓電性能,進(jìn)而提高相應(yīng)器件的機(jī)電耦合效應(yīng)和工作帶寬。本論文通過射頻磁控濺射手段,以藍(lán)寶石為襯底材料,使用Al-Er合金靶材,制備不同濺射工藝參數(shù)下的Er摻雜AlN薄膜。并研究濺射工藝參數(shù)對Er摻雜AlN薄膜的結(jié)晶質(zhì)量和表面形貌的影響,同時本論文基于不同Er含量下和不同氮?dú)辶髁勘认碌腅rAlN薄膜制備了聲表面波諧振器,通過分析SAW諧振器的電聲性質(zhì)來研究Er含量和氮?dú)辶髁勘葘lN薄膜聲速和壓電響應(yīng)的影響。本論文的主要研究工作為:1、使用射頻磁控濺射手段,采用控制變量法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計,利用XRD、SEM、AFM等測試手段,分別研究了濺射功率、濺射溫度、氮?dú)辶髁勘�、濺射氣壓對Er改性AlN薄膜沉積速率、結(jié)晶質(zhì)量和表面形貌的影響,得到了該... 

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 本文研究背景及研究意義
    1.2 AlN薄膜的性質(zhì)
    1.3 AlN薄膜的應(yīng)用
        1.3.1 薄膜體聲波諧振器
        1.3.2 聲表面波器件
        1.3.3 能量收集器
        1.3.4 其他應(yīng)用
    1.4 AlN壓電薄膜國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展前景
        1.4.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.4.2 發(fā)展前景
    1.5 本文主要研究目的和內(nèi)容
        1.5.1 主要目的
        1.5.2 主要內(nèi)容
第二章 AlN薄膜及叉指器件的制備和表征
    2.1 AlN薄膜的制備
        2.1.1 薄膜制備方法
        2.1.2 鍍膜設(shè)備
        2.1.3 薄膜制備流程
    2.2 AlN薄膜表征手段
        2.2.1 薄膜晶體結(jié)構(gòu)的表征
        2.2.2 薄膜表面形貌的表征
        2.2.3 薄膜厚度和成分表征
    2.3 叉指電極的制備
        2.3.1 光刻設(shè)備
        2.3.2 叉指電極的制備流程
    2.4 聲表面波器件的表征
        2.4.1 器件S參數(shù)的測試
第三章 摻雜AlN薄膜的晶體結(jié)構(gòu)和表面形貌
    3.1 濺射功率對薄膜性能的影響
        3.1.1 濺射功率對薄膜沉積速率的影響
        3.1.2 濺射功率對薄膜結(jié)晶質(zhì)量的影響
        3.1.3 濺射功率對薄膜表面形貌的影響
    3.2 基片溫度對薄膜性能的影響
        3.2.1 基片溫度對薄膜沉積速率的影響
        3.2.2 基片溫度對薄膜結(jié)晶質(zhì)量的影響
        3.2.3 基片溫度對薄膜表面形貌的影響
    3.3 氮?dú)辶髁勘葘Ρ∧ば阅艿挠绊?br>        3.3.1 氮?dú)辶髁勘葘Ρ∧こ练e速率的影響
        3.3.2 氮?dú)辶髁勘葘Ρ∧そY(jié)晶質(zhì)量的影響
        3.3.3 氮?dú)辶髁勘葘Ρ∧け砻嫘蚊驳挠绊?br>    3.4 濺射氣壓對薄膜性能的影響
        3.4.1 濺射氣壓對薄膜沉積速率的影響
        3.4.2 濺射氣壓對薄膜結(jié)晶質(zhì)量的影響
        3.4.3 濺射氣壓對薄膜表面形貌的影響
    3.5 ErAlN薄膜的EDS成分分析
    3.6 小結(jié)
第四章 Er摻雜Al N壓電薄膜的聲表面波濾波器電聲性質(zhì)
    4.1 SAW器件的設(shè)計以及S特性
        4.1.1 SAW器件的設(shè)計
        4.1.2 SAW器件的S參數(shù)
    4.2 Er含量對ErAlN薄膜SAW器件電聲性質(zhì)的影響
        4.2.1 Er含量對薄膜結(jié)晶質(zhì)量的影響
        4.2.2 Er含量對SAW器件中心頻率和聲速的影響
        4.2.3 Er含量對SAW器件機(jī)電耦合系數(shù)的影響
    4.3 氮?dú)辶髁勘葘rAlN薄膜SAW器件電聲性質(zhì)的影響
        4.3.1 氮?dú)辶髁勘葘AW器件中心頻率和聲速的影響
        4.3.2 氮?dú)辶髁勘葘AW器件機(jī)電耦合系數(shù)的影響
    4.4 本章小結(jié)
第五章 結(jié)論
    5.1 全文總結(jié)
    5.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間取得的成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]AlN:Er薄膜在不同退火溫度下應(yīng)力誘導(dǎo)的微觀結(jié)構(gòu)演變[J]. 陽明明,莫亞娟,王曉丹,曾雄輝,劉雪華,黃俊,張紀(jì)才,王建峰,徐科.  無機(jī)材料學(xué)報. 2016(03)
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[3]激光超聲技術(shù)測量高溫下藍(lán)寶石單晶的彈性模量[J]. 宋云飛,于國洋,殷合棟,張明福,劉玉強(qiáng),楊延強(qiáng).  物理學(xué)報. 2012(06)
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碩士論文
[1]基于ZnO單晶聲表面波壓力傳感器的特性研究[D]. 吳文琪.南京郵電大學(xué) 2017
[2]鈧、鉺摻雜氮化鋁薄膜的第一性原理研究[D]. 泰智薇.電子科技大學(xué) 2018
[3]寬禁帶半導(dǎo)體材料—AIN薄膜的離子束合成與表征[D]. 程莉莉.中國科學(xué)院上海冶金研究所 2000
[4]AlN薄膜改性技術(shù)與工藝研究[D]. 張必壯.電子科技大學(xué) 2019



本文編號：3701414