C轴取向ZnO薄膜的制备及SAW滤波器的研制

摘要

本论文应用射频磁控溅射方法制备了良好的C轴取向的ZnO薄膜，摸索了最佳的溅射工艺参数，并对所制备薄膜的结构、电学性能进行了测试分析。在制备优质C轴取向ZnO薄膜的基础上，摸索了ZnO薄膜的光刻工艺，制作了ZnO薄膜的声表面波(SAW)滤波器，并对其进行了测试分析。利用耦合模理论对滤波器叉指电极结构进行了设计。 研究了溅射参数(溅射气压，氧氩比，靶基距等) 对 ZnO 薄膜的结构及性能的影响，确定了制备声表面波滤波器用 ZnO 薄膜的最佳溅射工艺参数。研究表明：所制备的ZnO薄膜具有高的C轴择优取向，晶粒形状规则，大小均匀，薄膜结构致密，无孔洞，表面平整，内应力小。薄膜的电学性能研究表明：薄膜介电常数小，介电损耗低，当施加-5V～5V 的外场偏压时，漏电流在 10<'-10>～10<,'-6>A 之间变化。薄膜体电阻率为8．7×10<'6>Ω·cm，压电系数d<,33>为8.5pC/N，是制备声表面波滤波器的理想材料。 在器件的设计和制作方而，详细讨论了 IDT/ZnO/Pt/Ti/SiO<,2>/Si结构滤波器制备的工艺流程，并对 ZnO 薄膜上的光刻工艺进行了研究，确定了最佳工艺参数，采用剥离技术使用剥离胶制作了声表而波(SAW)滤波器又指电极，金相显微镜观测结果表明：又指电极表面平整，边缘整齐，线条清晰良好，无连指断指等情况。使用矢量网络分析仪对所制备的 SAW 滤波器进行了测试，中心频率为 146.8MHz，声表面波传播速度为5872m/s。 应用耦合模理论，以横向耦合谐振滤波器为例分析了改进结构的声表面波滤波器的原理与结构，提出了三种改进滤波器的设计思想与设计方法，为进一步提高器件的性能打下了良好的基础。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章前言

1.1 ZnO的晶体结构

1.2 ZnO薄膜材料的应用

1.3 ZnO薄膜SAW滤波器的研究进展

1.4本论文的选题背景及研究动机

1.5本论文的主要工作

第二章C轴取向ZnO薄膜的制备及性能表征

2.1 SAW滤波器用ZnO薄膜的技术指标

2.2 ZnO薄膜的制备

2.2.1 ZnO薄膜的制备方法

2.2.2溅射参数的确定

2.3 ZnO薄膜的结构表征

2.4 ZnO薄膜的电学性能表征

第三章ZnO薄膜SAW滤波器的制备及性能表征

3.1 SAW滤波器的工作原理

3.1.1 SAW滤波器的基本结构

3.1.2叉指换能器的基本频率特性

3.2 ZnO薄膜SAW滤波器的设计思想

3.3 ZnO薄膜SAW滤波器的制备工艺

3.3.1基片制备

3.3.2光刻

3.3.3铝电极的制备

3.3.4剥离及后期退火处理

3.4 ZnO薄膜SAW滤波器的性能表征

第四章ZnO薄膜SAW滤波器性能的优化设计

4.1 ZnO压电薄膜的掺杂改性研究

4.1.1掺杂ZnO薄膜的结构分析

4.1.2掺杂ZnO薄膜的电学性能分析

4.2叉指电极的优化设计

4.2.1横向耦合谐振滤波器

4.2.2纵向耦合谐振滤波器

4.2.3梯形滤波器

全文总结

参考文献

硕士期间发表论文及成果