[發(fā)明專利]石墨烯聲表面波濾波器件及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111417968.0
• 申請日: 2021-11-25
• 公開（公告）號: CN114094982A
• 公開（公告）日: 2022-02-25
• 發(fā)明（設計）人: 邱偉成;潘孟春;胡悅國;郭顏瑞;李裴森;胡佳飛;彭俊平;張琦
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: H03H9/64
• 分類號: H03H9/64;H03H3/10;C01B32/186
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 黃麗;趙云頡

本發(fā)明公開了一種石墨烯聲表面波濾波器件及其制備方法，該石墨烯聲表面波濾波器件包括由下至上依次設置的壓電基底、催化金屬電極層以及石墨烯層，石墨烯層與催化金屬電極層共同組成石墨烯叉指電極。制備方法包括：(1)將壓電基底進行清洗；(2)在壓電基底上圖形化制備催化金屬電極層；(3)在催化金屬電極層上生長石墨烯，形成石墨烯叉指電極。本發(fā)明采用化學氣相沉積與金屬層催化裂解相結(jié)合的方法制備石墨烯/金屬層，能顯著降低催化金屬電極層的厚度和石墨烯生長溫度，且使石墨烯叉指電極與壓電基底之間具有更強的結(jié)合力，可顯著改善石墨烯質(zhì)量及聲表面波濾波器件的性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及通信、傳感技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種石墨烯聲表面波濾波器件及其制備方法。

背景技術(shù)

聲表面波(SAW)器件具有小型化、高靈敏、高一致性等優(yōu)點，在相控雷達、衛(wèi)星、移動、電子對抗等射頻通信以及溫度、壓力等高精度傳感領(lǐng)域獲得了廣泛應用。當前SAW器件的工作頻率主要由叉指電極寬度、厚度以及聲表面波聲速決定，而傳統(tǒng)金屬叉指電極厚度通常在100nm左右，在高頻模式下，質(zhì)量負載效應和界面耦合效應將不可忽略，從而無法勝任高頻應用需求。

石墨烯具有單原子層厚度，而且導電率高，作為叉指電極有望實現(xiàn)高頻新型SAW器件。另外，石墨烯本身電阻小、散熱快，對改善高Q值濾波器的功率耐受性和溫度穩(wěn)定性具有獨特優(yōu)勢。目前，石墨烯叉指電極主要通過將石墨烯轉(zhuǎn)移到壓電基底然后刻蝕石墨烯的方法制備。該方法得到的石墨烯/壓電基底界面結(jié)合力小，會嚴重影響器件性能。而采用在壓電基底上無催化直接生長法，為了促進碳源裂解，需要提高生長溫度至1400度以上，這勢必會引入一系列新的問題，比如石墨烯褶皺、基底表面粗糙化、污染物增加等。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種石墨烯聲表面波濾波器件及其制備方法，本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)低溫下石墨烯直接生長，從而確保石墨烯叉指電極及聲表面波濾波器件性能。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案。

一種石墨烯聲表面波濾波器件，包括由下至上依次設置的壓電基底、催化金屬電極層以及石墨烯層，所述石墨烯層與所述催化金屬電極層共同組成石墨烯叉指電極。

上述的石墨烯聲表面波濾波器件，優(yōu)選的，所述催化金屬電極層是以具有催化裂解碳源功能的過渡金屬為原料制備得到。

上述的石墨烯聲表面波濾波器件，優(yōu)選的，所述過渡金屬包括鐵、鈷、鎳和銅中的一種。

上述的石墨烯聲表面波濾波器件，優(yōu)選的，所述催化金屬電極層的厚度≤10nm。

上述的石墨烯聲表面波濾波器件，優(yōu)選的，所述壓電基底的構(gòu)成材料為鈮酸鋰、鉭酸鋰或Ⅲ-Ⅴ族化合物壓電材料。

作為一個總的技術(shù)構(gòu)思，本發(fā)明還提供一種上述的石墨烯聲表面波濾波器件的制備方法，包括以下步驟：

S1、將壓電基底進行清洗；

S2、在壓電基底上圖形化制備催化金屬電極層；

S3、在催化金屬電極層上生長石墨烯，形成石墨烯叉指電極，得到石墨烯聲表面波濾波器件。

上述的石墨烯聲表面波濾波器件的制備方法，優(yōu)選的，步驟S3中，步驟S3中，所述石墨烯的生長采用等離子體增強化學氣相沉積法進行實施，其中，反應溫度為550℃～800℃，反應時間為10s～100s。

上述的石墨烯聲表面波濾波器件的制備方法，優(yōu)選的，步驟S2中，所述圖形化制備催化金屬電極層包括以下步驟：在所述壓電基底上沉積催化金屬薄膜，然后在催化金屬薄膜上旋涂光刻膠、曝光、顯影后，以光刻膠為掩膜Ar離子刻蝕出預設圖形，去除光刻膠，得到催化金屬電極層；