基于AlN/c-BN的高频SAW器件的制备及研究
发布时间：2021-11-26 07:54
随着移动通讯技术的飞速发展,声表面波（SAW）器件以其高频、高功率、高可靠性及微型化等优点广泛的应用到无线通讯、雷达以及日常消费领域。如何提高声表器件的中心频率是目前通讯技术进一步发展的关键。金刚石由于具有最高的SAW速度,以金刚石为基底的多层膜结构成为制备高频SAW器件的突破口,同时压电材料AlN、c-BN薄膜具有较高的SAW传播速度,又归属于III-V族氮化物体系,与金刚石具有相近的晶格结构,因此本论文提出构建c-BN/AlN/diamond结构高频SAW滤波器,并主要研究了如何通过退火制备高质量（002）取向的AlN薄膜、AlN/c-BN复合薄膜结构的工艺实现方法以及相应的SAW器件的制备与测试。本课题首先利用退火工艺优化了（002）取向的AlN薄膜,设计离位与原位两种退火方式,对比了不同退火温度对AlN薄膜的影响,通过XRD、AFM、PFM等方法研究了不同条件下AlN薄膜的晶向、形貌和压电特性的变化,发现原位退火明显优于离位退火,当退火温度为500°C时,薄膜具有最佳的（002）取向,同时具有最高的相对压电系数d33=0.52V,并具体研究了该条件下AlN薄膜的极化保持特性,发...
【文章来源】：天津理工大学天津市
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 SAW滤波器
1.1.1 压电效应与声表面波
1.1.2 SAW滤波器的结构与原理
1.1.3 SAW滤波器研究现状
1.1.4 压电材料
1.2 薄膜SAW器件
1.2.1 AlN薄膜SAW器件研究现状
1.2.2 c-BN薄膜SAW器件研究现状
1.2.3 AlN/c-BN结构存在问题
1.3 研究内容与研究意义
第二章 器件制备工艺及性能表征
2.1 器件的制作流程
2.2 器件制备工艺
2.2.1 衬底准备
2.2.2 薄膜制备
2.2.3 光刻工艺
2.2.4 金属层淀积
2.3 薄膜结构及性能表征
2.3.1 厚度表征
2.3.2 晶向表征
2.3.3 结构表征
2.3.4 压电性能表征
2.4 器件性能表征
第三章 AlN薄膜制备及退火工艺
3.1 离位退火
3.1.1 晶向影响
3.1.2 形貌影响
3.1.3 压电性能影响
3.2 原位退火
3.2.1 晶向影响
3.2.2 形貌影响
3.2.3 压电性能影响
3.3 优化后AlN薄膜性能
3.3.1 压电响应一致性
3.3.2 薄膜极化特性
3.4 本章小结
第四章 AlN/c-BN叠层结构制备及性能研究
4.1 c-BN薄膜制备工艺及性能研究
4.1.1 c-BN薄膜的制备
4.1.2 c-BN薄膜的性能表征
4.2 AlN/c-BN叠层结构厚度优化
4.2.1 不同厚度的形貌表征
4.2.2 不同厚度的压电性能表征
4.3 AlN/c-BN叠层结构层数优化
4.3.1 三层结构特性分析
4.3.2 四层结构特性分析
4.4 本章小结
第五章 SAW滤波器的制备与研究
5.1 器件设计
5.2 光刻工艺
5.3 器件测试
5.4 AlN/c-BN叠层结构器件特性
5.5 本章小结
第六章 总结与展望
参考文献
发表论文和科研情况说明
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]Texture of the nano-crystalline AlN thin films and the growth conditions in DC magnetron sputtering[J]. Shakil Khan,Muhammad Shahid,A.Mahmood,A.Shah,Ishaq Ahmed,Mazhar Mehmood,U.Aziz,Q.Raza,M.Alam. Progress in Natural Science:Materials International. 2015(04)
[2]外场下NBT-KBT100x压电薄膜畴变演化、保持特性及印记的研究[J]. 朱哲,郑学军,张丹书. 无机材料学报. 2013(07)
[3]IDT/AlN/LiNbO3结构声表面波滤波器模拟和分析[J]. 李健雄,杨成韬,王锐,陈运祥,张树人. 压电与声光. 2008(06)
[4]PT/PZT/PT铁电薄膜的电畴结构与极化保持特性[J]. 王龙海,于军,赵素玲,郑朝丹,王耘波,高峻雄. 中国科学（E辑:技术科学）. 2007(01)
[5]声表面波器件的研究进展[J]. 李晖,潘峰. 真空科学与技术. 2001(05)
博士论文
[1]溶胶凝胶法制备外延压电薄膜的相结构及电学性能[D]. 郁琦.清华大学 2014
[2]氮化铝压电薄膜的反应磁控溅射制备与性能表征[D]. 毕晓猛.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2014
硕士论文
[1]适用于高频SAW器件高品质AlN薄膜研究与表征[D]. 朱宇清.天津理工大学 2014
本文编号：3519713
【文章来源】：天津理工大学天津市
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 SAW滤波器
1.1.1 压电效应与声表面波
1.1.2 SAW滤波器的结构与原理
1.1.3 SAW滤波器研究现状
1.1.4 压电材料
1.2 薄膜SAW器件
1.2.1 AlN薄膜SAW器件研究现状
1.2.2 c-BN薄膜SAW器件研究现状
1.2.3 AlN/c-BN结构存在问题
1.3 研究内容与研究意义
第二章 器件制备工艺及性能表征
2.1 器件的制作流程
2.2 器件制备工艺
2.2.1 衬底准备
2.2.2 薄膜制备
2.2.3 光刻工艺
2.2.4 金属层淀积
2.3 薄膜结构及性能表征
2.3.1 厚度表征
2.3.2 晶向表征
2.3.3 结构表征
2.3.4 压电性能表征
2.4 器件性能表征
第三章 AlN薄膜制备及退火工艺
3.1 离位退火
3.1.1 晶向影响
3.1.2 形貌影响
3.1.3 压电性能影响
3.2 原位退火
3.2.1 晶向影响
3.2.2 形貌影响
3.2.3 压电性能影响
3.3 优化后AlN薄膜性能
3.3.1 压电响应一致性
3.3.2 薄膜极化特性
3.4 本章小结
第四章 AlN/c-BN叠层结构制备及性能研究
4.1 c-BN薄膜制备工艺及性能研究
4.1.1 c-BN薄膜的制备
4.1.2 c-BN薄膜的性能表征
4.2 AlN/c-BN叠层结构厚度优化
4.2.1 不同厚度的形貌表征
4.2.2 不同厚度的压电性能表征
4.3 AlN/c-BN叠层结构层数优化
4.3.1 三层结构特性分析
4.3.2 四层结构特性分析
4.4 本章小结
第五章 SAW滤波器的制备与研究
5.1 器件设计
5.2 光刻工艺
5.3 器件测试
5.4 AlN/c-BN叠层结构器件特性
5.5 本章小结
第六章 总结与展望
参考文献
发表论文和科研情况说明
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]Texture of the nano-crystalline AlN thin films and the growth conditions in DC magnetron sputtering[J]. Shakil Khan,Muhammad Shahid,A.Mahmood,A.Shah,Ishaq Ahmed,Mazhar Mehmood,U.Aziz,Q.Raza,M.Alam. Progress in Natural Science:Materials International. 2015(04)
[2]外场下NBT-KBT100x压电薄膜畴变演化、保持特性及印记的研究[J]. 朱哲,郑学军,张丹书. 无机材料学报. 2013(07)
[3]IDT/AlN/LiNbO3结构声表面波滤波器模拟和分析[J]. 李健雄,杨成韬,王锐,陈运祥,张树人. 压电与声光. 2008(06)
[4]PT/PZT/PT铁电薄膜的电畴结构与极化保持特性[J]. 王龙海,于军,赵素玲,郑朝丹,王耘波,高峻雄. 中国科学（E辑:技术科学）. 2007(01)
[5]声表面波器件的研究进展[J]. 李晖,潘峰. 真空科学与技术. 2001(05)
博士论文
[1]溶胶凝胶法制备外延压电薄膜的相结构及电学性能[D]. 郁琦.清华大学 2014
[2]氮化铝压电薄膜的反应磁控溅射制备与性能表征[D]. 毕晓猛.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2014
硕士论文
[1]适用于高频SAW器件高品质AlN薄膜研究与表征[D]. 朱宇清.天津理工大学 2014
本文编号：3519713
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