基于柔性衬底的磁声表面波谐振器

发布时间：2020-12-22 01:26

　　针对在柔性衬底上制备非晶软磁薄膜的技术难题,该文研究并制作了一种基于柔性聚酰亚胺(PI)衬底的磁声表面波(MSAW)谐振器。通过在柔性PI衬底上溅射沉积了非晶FeCoSiB磁致伸缩薄膜和ScAlN压电薄膜,光刻制备了叉指电极,并形成IDT/ScAlN/FeCoSiB/PI层状结构,成功获得了柔性MSAW谐振器。采用X线衍射(XRD)和原子力显微镜(AFM)分析了薄膜的结构和表面形貌及利用振动样品磁强计(VSM)和短路微带线法测试了FeCoSiB薄膜的静态磁性和高频磁谱特性,最后在探针台上利用矢量网络分析仪对器件进行测试,并与COMSOL仿真结果进行对比。实验结果表明,该MSAW器件有两个谐振峰,其中瑞利波出现在28.32 MHz,兰姆波出现在93.69 MHz。 

【文章来源】：压电与声光. 2020年04期 北大核心

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

基于柔性衬底的MSAW

磁电复合薄膜和柔性衬底的热膨胀系数差别大,但SAW器件要求压电薄膜需要高度c 轴取向、低表面粗糙度和大的压电常数。首先,我们分析了制备在 PI 衬底上的FeCoSiB 多层膜和ScAlN的微观结构,如图 2所示。由图可知,FeCoSiB薄膜无明显的晶态衍射峰,表明薄膜即使在经历较高功率制备ScAlN后也保持了非晶态结构,这是获得优良软磁性能的关键。另外,由图2分析可知,ScAlN 薄膜仅在 35.0°出现 (002) 的衍射峰,未出现其他衍射峰。这表明薄膜具有良好的c轴取向性。这是获得优良压电性能的关键[15],同时为获得高机电耦合性能的SAW器创造了条件。薄膜的致密性及表面粗糙度同样会影响器件的性能。图3为重要膜层的AFM。由图 3(a)可知,经过涂覆液态 PI和亚胺化处理后的柔性衬底具有较小的粗糙度,仅为1.5 nm,对于后续薄膜的生长有重要意义。由图 3(b) 可知,FeCoSiB薄膜的表面粗糙度为0.92 nm,平整度高。这表明热处理可缓解应力产生的形变,有效降低磁性薄膜的表面起伏。由图 3(c) 可知,随着磁电复合薄膜厚度的增加,表面粗糙度增加到3.18 nm,但薄膜不剥落、应力较小,表面起伏仅为总厚度的0.02%。

薄膜的致密性及表面粗糙度同样会影响器件的性能。图3为重要膜层的AFM。由图 3(a)可知,经过涂覆液态 PI和亚胺化处理后的柔性衬底具有较小的粗糙度,仅为1.5 nm,对于后续薄膜的生长有重要意义。由图 3(b) 可知,FeCoSiB薄膜的表面粗糙度为0.92 nm,平整度高。这表明热处理可缓解应力产生的形变,有效降低磁性薄膜的表面起伏。由图 3(c) 可知,随着磁电复合薄膜厚度的增加,表面粗糙度增加到3.18 nm,但薄膜不剥落、应力较小,表面起伏仅为总厚度的0.02%。2.2 薄膜磁性分析


本文编号：2930880