“C-BN/金刚石”多层膜的制备及压电特性研究

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随着卫星通信,网络通信以及无线通信等向高频化(4.8GHz以上)的发展,高频声表面波器件必须具有高声速、高机电耦合系数、低声速频散等特性。“金刚石/压电薄膜”多层膜结构基片成为高频声表面波器件研究的热点,但是常规的压电薄膜(ZnO、LiNbO3)的多层膜基片具有低声速频散缺陷。c-BN拥有与金刚石接近的声波传播速度(8000-10000),用它与金刚石构成多层膜结构,可以有效的减少声速频散,提高器件单元性能,基于此本课题展开了“c-BN/金刚石”多层膜结构声表面波器件基片的制备及分析。本课题采用的是射频磁控溅射法首先在n型Si(100)硅衬底上系统的研究了改变射频功率、衬底负偏压、衬底温度、氮氩比及工作压强等工艺参数对氮化硼薄膜制备的影响,并通过傅立叶变换红外光谱(FTIR)和X射线衍射分析仪(XRD)及原子力显微镜(AFM)分析研究薄膜的结构特性。实验结果表明:射频功率为300w,衬底负偏压为-200V,衬底温度为500℃,氮氩比为4:20时,工作压强为0.8pa时沉积了高含量的c-BN薄膜。而后,基于上述的制备工艺,通过改变氮氩比在Ti/Al/Si衬底上沉积BN薄膜,对BN薄膜的压电特性及氮氩比对BN压电特性的影响进行了研究。最后,在上述优化的工艺的基础上在金刚石衬底上沉积c-BN薄膜,分析结果表明:c-BN薄膜的颗粒比较均匀、表面比较平整、紧凑的黏附在金刚石薄膜的表面,形成适用于高频SAW器件的“c-BN/Diamond”的多层薄膜结构基片。
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