[發明專利]一種具有大壓電常數的AlN薄膜

無效

• 申請號: 201110165775.0
• 申請日: 2011-06-20
• 公開（公告）號: CN102242337A
• 公開（公告）日: 2011-11-16
• 發明（設計）人: 潘峰;劉宏燕;曾飛;羅景庭;唐光盛
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: C23C14/06
• 分類號: C23C14/06
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 關暢

技術領域

本發明涉及一種具有大壓電常數的AlN薄膜，屬于新材料和信息技術領域。?

背景技術

聲表面波器件是一種重要的固體電子器件，具有體積小、重量輕、信號處理能力優異等特點，廣泛應用在移動通訊，電視廣播以及各類軍用雷達、通信系統中，具有巨大的市場需求和廣闊的發展前景。隨著第三代移動通訊技術的發展，聲表面波器件的使用頻率不斷提高，這就要求聲表面波器件的插入損耗更低，因此，以高聲速的金剛石薄膜與具有壓電特性且聲速與金剛石接近的AlN薄膜結合發展出的新型聲表面波濾波器成為人們研究的焦點之一。聲表面波器件中壓電薄膜材料的壓電常數是表征機械性能和電性能之間相互轉換的重要參數，壓電常數越大，機電轉換效率越高，插入損耗越小。因此，制備大的壓電常數d₃₃的AlN薄膜是實現這一目標的關鍵。?

發明內容

本發明的目的是提供一種具有大壓電常數的V摻雜AlN薄膜。?

本發明提供的一種AlN薄膜由V和AlN組成。?

上述的AlN薄膜中，V的原子百分數可為0-11.4％，但不為0，Al的原子百分數可為38.6％-50％，余量為N。?

上述的AlN薄膜中，V的原子百分數具體可為1.3％、3.4％、6.7％、8.6％或11.4％；Al的原子百分數具體可為38.6％、41.4％、43.3％、46.6％或48.7％。?

上述的AlN薄膜中，所述AlN薄膜的厚度可為800nm。?

本發明提供的AlN薄膜中摻V，引起晶格畸變，c常數變小，且出現了中間相，同時由于V的電負性比Al小，有利于鍵的轉動，從而使壓電常數增加，本發明提供的V摻雜AlN薄膜的壓電常數可達9.44pC/N，比純AlN薄膜的壓電常數增加1倍。本發明提供的V摻雜AlN薄膜在用作聲表面波器件的壓電薄膜時，可使機電轉換效率增大，插入損耗減小，且提供的V的摻雜并沒有顯著改變薄膜的電阻率，因此適合用來制作聲表面波器件。?

具體實施方式

下述實施例中所使用的實驗方法如無特殊說明，均為常規方法。?

下述實施例中所用的材料、試劑等，如無特殊說明，均可從商業途徑得到。?

實施例1、V摻雜AlN薄膜的制備?

采用直流反應共濺射的方法制備V摻雜AlN薄膜：分別以高純金屬Al和V作為靶材，使濺射腔的背底真空為＜10^-5帕斯卡，濺射氣體為氬氣和氮氣，濺射氣壓為0.4帕斯卡，Al靶的濺射功率為200瓦，V靶的濺射功率為25瓦，濺射時間為60分鐘，得到V摻雜AlN薄膜，表面比較平整，平均表面粗糙度低于3nm，厚度為800nm；其中，V的原子百分數為1.3％，Al的原子百分數為48.7％，余量為N；經測量其壓電常數d₃₃為4.2pC/N，電阻率ρ為10¹²Ω·cm。?

實施例2、V摻雜AlN薄膜的制備?

采用直流反應共濺射的方法制備V摻雜AlN薄膜：分別以高純金屬Al和V作為靶材，使濺射腔的背底真空為＜10^-5帕斯卡，濺射氣體為氬氣和氮氣，濺射氣壓為0.4帕斯卡，Al靶的濺射功率為200瓦，V靶的濺射功率為34瓦，濺射時間為60分鐘，得到V摻雜AlN薄膜，表面比較平整，平均表面粗糙度低于4nm，厚度為800nm；其中，V的原子百分數為3.4％，Al的原子百分數為46.6％，余量為N；經測量其壓電常數d₃₃為5.1pC/N，電阻率ρ為10¹²Ω·cm。?

實施例3、V摻雜AlN薄膜的制備?

采用直流反應共濺射的方法制備V摻雜AlN薄膜：分別以高純金屬Al和V作為靶材，使濺射腔的背底真空為＜10^-5帕斯卡，濺射氣體為氬氣和氮氣，濺射氣壓為0.4帕斯卡，Al靶的濺射功率為200瓦，V靶的濺射功率為39瓦，濺射時間為60分鐘，得到V摻雜AlN薄膜，表面比較平整，平均表面粗糙度低于4nm，厚度為800nm；其中，V的原子百分數為6.7％，Al的原子百分數為43.3％，余量為N；經測量其壓電常數d₃₃為7.2pC/N，電阻率ρ為10¹¹Ω·cm。?

實施例4、V摻雜AlN薄膜的制備?