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适合SAW器件的BN/diamond多层膜的制备与研究

作　者: 汪金文
导　师: 杨保和
学　校: 天津理工大学
专　业: 物理电子学
关键词: 不同衬底 SAW 射频磁控溅射 氮化硼薄膜 傅立叶变换红外光谱
分类号: O484.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 62次
引　用: 1次
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内容摘要


声表面波(Surface acoustic wave,SAW)技术是一种新兴的高新技术,它是声学、电子学、光学相交叉的一门边缘学科。氮化硼((BN)是一种性能优异,极具发展潜力和广泛应用前景的新型宽带半导体材料。h-BN属于六方晶系,且具有高声波传输速率和优良的透光性,因此可作为SAW器件中合适的压电薄膜。据此提出由“h-BN/Diamond”形成的“压电薄膜/高声速薄膜”多层薄膜结构,来优化SAW器件的“压电薄膜/高声速材料”多层膜结构。本论文使用的是射频磁控溅射方法,在硅衬底、金刚石衬底上通过改变工艺参数沉积了一系列氮化硼薄膜。并用傅立叶变换红外光谱(FTIR)分析研究薄膜的结构特性。实验结果表明:所沉积的薄膜均为六方氮化硼薄膜;溅射功率:200-250W之间,功率稍大的时候由于存在反溅射沉积速度慢,要增加溅射时间;衬底:P(100)型硅片;氮气分压比:20:4左右,太大以后会抑制BN薄膜的形成,太小薄膜生长速度会迅速下降;衬底负偏压:100-120之间,在这个区间形成的薄膜质量最好,但是要延长溅射时间;工作压强:1.2-1.6Pa:太大以后由于粒子能量比较大,所以氮硼粒子结合成BN的概率就变小,沉积速度很慢,而且压强达到一定时候2.0Pa附近的时候,会形成c-BN,这样也就不是纯净的h-BN薄膜。通过对沉积后的多层膜进行表征和分析发现:h-BN薄膜的颗粒比较均匀、表面比较平整、能够成片且紧凑的黏附在金刚石薄膜的表面,因此,可在金刚石衬底上沉积氮化硼薄膜形成“h-BN/Diamond”的“压电/高声速薄膜”多层薄膜结构,来制备优质SAW器件。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第一章 绪论  9-20
  1.1 声表面波技术及其发展  9-14
    1.1.1 SAW技术的发展  9-10
    1.1.2 声表面波滤波器的原理  10-12
    1.1.3 声表面波滤波器的应用  12-13
    1.1.4 声表面波滤波器的发展趋势  13-14
  1.2 金刚石/压电薄膜/IDT多层膜高频SAW器件  14-18
    1.2.1 金刚石/压电薄膜/IDT高频SAW器件的原理和结构  14-17
    1.2.2 国内外研究状况  17-18
  1.3 本设计研究目的和意义  18-20
第二章 氮化硼薄膜材料的特性及制备方法  20-39
  2.1 氮化硼的结构  20-21
  2.2 氮化硼的性质和发展情况  21-26
    2.2.1 c-BN的性质和应用  21-24
    2.2.2 h-BN的性质与应用  24-26
  2.3 氮化硼的制备工艺  26-34
    2.3.1 溅射的基本原理  27-30
      2.3.1.1 直流辉光放电  28-29
      2.3.1.2 射频辉光放电  29-30
    2.3.2 磁控溅射  30-31
    2.3.3 射频溅射的特点  31-32
    2.3.4 溅射参量  32-34
  2.4 射频磁控溅射法制备氮化硼薄膜  34-39
    2.4.1 射频溅射系统  34-35
    2.4.2 衬底清洗  35
    2.4.3 样品制备  35-36
    2.4.4 溅射技术沉积薄膜的形成过程  36-39
第三章 硅衬底上沉积的氮化硼压电薄膜的表征和影响因素  39-63
  3.1 氮化硼薄膜的表征  39-40
    3.1.1 傅立叶红外吸收光谱仪(FTIR)  39
    3.1.2 扫描电镜(SEM)  39-40
  3.2 硅衬底上制备BN薄膜的影响因素  40-63
    3.2.1 溅射功率对BN薄膜的影响  40-45
    3.2.2 不同的硅衬底对BN薄膜形成的影响  45-48
    3.2.3 氮气分压比对BN薄膜形成的影响  48-53
    3.2.4 衬底负偏压对BN薄膜形成的影响  53-58
    3.2.5 工作压强对BN薄膜形成的影响  58-62
    3.2.6 本章总结  62-63
第四章 金刚石衬底上沉积BN薄膜  63-71
  4.1 金刚石衬底的性能  63-65
    4.1.1 金刚石的基本结构与性质  63-64
    4.1.2 金刚石衬底的测试表征  64-65
  4.2 制备与表征  65-71
第五章 总结与展望  71-72
参考文献  72-75
发表论文和科研情况说明  75-76
致谢  76

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中图分类: > 数理科学和化学 > 物理学 > 固体物理学 > 薄膜物理学 > 薄膜的生长、结构和外延
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