论文部分内容阅读
为了研制高频大功率的BAW器件所需的基底材料，本文构建制备了“AlN/Al/Si”和“ZnO/Al/Si”的多层膜结构。氮化铝（AlN）是一种重要的宽带隙Ⅲ－Ⅴ族化合物半导体材料，为纤锌矿性晶体结构,并且具有许多优异的物理性能，其较高的声波速度在GHz级体声波器件等方面有着极其重要的应用。氧化锌（ZnO）晶体结构与AlN相同，它是一类具有六方纤锌矿晶体结构的宽禁带Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体材料，正是其具有许多优良的物理性质，ZnO薄膜在体声波器件方面也得到了广泛的应用。本文围绕着“AlN/Al/Si”和“ZnO/Al/Si”的多层膜结构，主要开展了以下的工作：利用射频磁控溅射法在Si衬底上制备AlN/Al/Si多层膜结构，着重研究了不同的后期处理条件与衬底温度对薄膜性能的影响，采用了XRD，AFM等测试手段对薄膜进行了分析，最终得出：（1）样品在实验结束后在压强1Pa条件下通入N2并持续加热1h后，有利于AlN(002)晶面择优生长，并且经过后期处理后的薄膜表面比较平整，粗糙度得到了明显的改善。（2）而不同的衬底温度对薄膜的形貌结构也有着重要的影响，研究表明，当衬底温度为300℃时，薄膜主要按(002)晶面生长，所对应的表面粗糙度也最小。（3）靶基距较小时，有利于(002)择优取向，且结晶质量更好，晶粒尺寸变大，晶粒排列致密。此外，靶基距较小时所制备的AlN薄膜与基底结合的更牢固。利用射频磁控溅射法在Si衬底上制备ZnO/Al/Si多层膜结构，采用XRD，SEM等测试手段对薄膜进行了分析，分析表明：（1）在温度200℃，压强1Pa，功率100W，氩氧比为8：4，靶基距5cm，溅射时间为120min的条件下制备ZnO薄膜，并且在400℃的条件下进行后期处理后发现，（002）峰的半高宽明显减小，晶粒尺寸增大，薄膜呈现明显的（002）取向择优生长。（2）不同的衬底温度对ZnO薄膜的定向性和粗糙度也有着重要的影响。结果表明，当衬底温度为350℃时，薄膜呈现较好的（002）择优取向，随着衬底温度的升高，晶粒呈先变大再变小的趋势。（3）利用PFM法测试分析了ZnO薄膜的压电性能，结果发现垂直薄膜表面方向与平行于薄膜表面方向上同时具有压电响应。