[發明專利]一種聲表面波（SAW）換能器

無效

• 申請號: 201210583996.4
• 申請日: 2012-12-30
• 公開（公告）號: CN102983831A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發明（設計）人: 朱小萍;劉傳祥;鄭慶華
• 申請（專利權）人: 淮南聯合大學;朱小萍;劉傳祥;鄭慶華
• 主分類號: H03H9/25
• 分類號: H03H9/25
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及聲表面波器件技術領域，具體地說是一種基底為多層膜結構，叉指換能器電極為雙層膜結構的聲表面波（SAW）換能器。

背景技術

聲表面波（SAW）?技術是集聲學、電子學、壓電材料和半導體平面工藝相結合的一門邊緣學科。由于聲表面波（SAW）工作在射頻頻段，因此聲表面波（SAW）換能器具有電－聲轉換損耗低，設計靈活而且制作容易的獨特優勢，因而得到廣泛應用，是各種聲表面波器件重要組成部分。

隨著通訊技術的發展，聲表面波換能器使用的頻率越來越高。目前聲表面波（SAW）器件向高頻、低傳播損耗、高機電耦合系數方向發展，對于聲表面波（SAW）換能器的常用材料如：LiNbO₃、ZnO、LiTaO_3、石英等，都存在聲速小的缺點，嚴重制約了聲表面波（SAW）換能器的頻率進一步提高，因此目前需要開發出可提高聲表面波換能器速度的多層膜基片。在現有工藝條件下，提高聲表面波換能器的性能唯一途徑是采用更高聲速的SAW壓電材料制備聲表面波換能器。中國專利201110331789.5公開了一種立方氮化硼壓電薄膜聲表面波器件及其制備方法，采用了IDT/c-BN/AL/金剛石的多層膜結構為壓電基底，雖然可滿足高頻、高機電耦合系數等要求，但是多層膜間的附著力有等提高。另外現有聲表面波換能器的叉指容易發生原子遷移，電極斷指率高，性能不夠穩定，使用壽命有待提高。

發明內容

本發明為了避免現有技術存在的不足之處，提供了一種聲表面波（SAW）換能器，該換能器可以實現器件高頻、低傳播損耗、高機電耦合系數、指條壽命長的需求。

為解決上述技術問題，本發明所采用技術方案如下：

一種聲表面波（SAW）換能器，由基底、叉指換能器電極組成，所述基底采用的是金剛石/ALN/Al/?BN多層膜結構，所述叉指換能器電極采用的是AL/ALN雙層膜結構。

本發明結構特點還在于：

在金剛石/ALN/Al/?BN多層膜結構中，是在襯底硅上采用氣相化學沉積方法，也稱CVD法制備金剛石膜，金剛石膜厚度20μm。

所述金剛石/ALN/Al/?BN多層膜結構中，是在金剛石膜上用射頻磁控濺射法制備納米氮化鋁ALN膜,膜厚0.2-0.3μm。

所述金剛石/ALN/Al/?BN多層膜結構中，是在ALN膜上采用直流磁控濺射系統制備納米AL膜,膜厚40-50nm。

所述金剛石/ALN/Al/?BN多層膜結構中，是在納米AL膜表面用射頻磁控濺射法制備納米氮化硼BN膜,膜厚0.8-0.9μm。

所述AL/ALN雙層膜結構中，是在多層膜壓電基底上，采用濺射技術制備AL膜，采用射頻濺射法ALN膜，采用剝離工藝制備雙層結構的叉指換能器電極，電極厚度為40-50nm。

與已有技術相比，本發明有益效果體現在：

金剛石/ALN/Al/?BN多層膜結構中的聲表面波（SAW）相速度很高，因為金剛石聲表面波（SAW）相速度在所有物質中是最高的，而ALN、BN和金剛石相速度差別小，并且ALN的壓電系數K²值高,所以易于制備高頻率聲表面波（SAW）換能器。

ALN、BN膜和金剛石膜的材料熱膨脹系數小，熱導率高，當器件承受大功率溫度升高時，中心頻率隨溫度升高而漂移很小，表現出很好的頻率溫度特性。

金剛石/ALN/Al/?BN多層膜結構中的ALN膜可提高多層膜的附著力，起到進一步優化器件性能的作用。

金剛石/ALN/Al/?BN多層膜結構具有高機電耦合系數，因為在NB膜與ALN膜之間加了一層AL膜，可以有效地提高機電耦合系數，由于AL膜層很薄，所以它對聲波傳播速度的影響可以忽略不計；另外金剛石/ALN/Al/?BN多層膜結構表現出很小的速度頻散，即表面波（SAW）相速度隨頻率不同變化很小，有利于同時達到高頻、高機電耦合系數的要求。

在叉指換能器電極AL/ALN雙層膜結構中，ALN層起到防止AL膜中的原子遷移，提高薄膜的功率承受力和附著力，且大大提高電極的使用壽命。

附圖說明

圖1本發明涉及的聲表面波換能器示意圖。

圖2本發明的壓電基底多層膜結構圖。

圖3本發明的叉指換能器電極雙層膜結構圖。

圖中標號：1叉指換能器電極、2基底、3金剛石膜、4ALN膜、5?AL膜、6?BN膜、7?AL膜、8?ALN膜。

具體實施方式