论文部分内容阅读
声表面波器件(Surface Acoustic Wave Device)是通讯系统中重要的器件之一。由于目前通讯器件朝着高频化发展,优良的高频声表面波器件必须具有高声速、高机电耦合系数、低传播损耗、高温度稳定性等特性,因此越来越受到人们的关注。在提高声表面波器件的中心频率上,人们主要通过缩短插指电极周期和寻找高声速衬底材料这两个方法来解决。而相对相对来说缩短插指电极周期的技术难度较大,后期加工和测试的成本也较高,因此我们选择后者来提高声表面波器件的性能。众所周知金刚石是所以物质中声传播速度最快的材料,高于10 000m/s,是制备SAW器件的理想衬底材料。但是金刚石本身并不具有压电性,无法激发出和接收表面波,因此需要在其上面沉积一层压电薄膜制成多层的薄膜SAW器件。铌酸锂是一种重要的压电材料,根据理论计算,其与金刚石构成的多层膜结构具有高声速高机电耦合系数的特点。但是由于适用于SAW器件的压电薄膜必须具有较高的c轴取向,而高c轴取向的铌酸锂薄膜不易获得,这就严重制约了这种多层膜结构的发展与应用。本文就是围绕如何在金刚石衬底上沉积高c轴取向的铌酸锂薄膜而展开的。本篇论文主要完成了以下几个方面的内容:首先,以多层膜结构的波动方程为基础,应用模态耦合模型(coupling of modes),模拟出IDTs/LN/金刚石多层结构声表面波滤波器的频率响应特性,编制了模拟程序软件,通过模拟证明了在其他设计参数相同的情况下,基于金刚石多层膜结构的声表面波滤波器比单晶结构可以获得更高的中心频率,LiNbO3/金刚石结构的中心频率可达到1680.00GHz,而插入损耗却明显小于铌酸锂单晶,因此该结构的SAW器件具有广泛的应用前景。其次,采用RF磁控溅射法在金刚石衬底上制备铌酸锂薄膜,系统的研究了衬底温度、溅射压力、氧氩比以及偏压等因素对薄膜物性和取向的影响的影响,通过试验优化了LN薄膜的沉积工艺,制备出高C轴取向的LN压电薄膜。总之,通过一定的研究,本文通过模拟从理论上验证了LN/金刚石结构的优良特性和广泛应用前景系统,并且系统讨论了讨论了沉积工艺条件对LN压电薄膜特性的影响,得到了在金刚石衬底上沉积铌酸锂薄膜的优化工艺,为今后的研究打下了坚实的基础。