基于AlN壓電薄膜的HBAR器件制備研究.pdf

1、高次諧波體聲波諧振器（High Overtone BulkAcoustic Resonator，HBAR）具有多頻諧振特點(diǎn)，可以用于可跳頻的頻率綜合器，其高 Q值可以使其應(yīng)用于低相噪振蕩器。除此之外，HBAR還可以應(yīng)用于傳感器領(lǐng)域。
　　本文采用脈沖激光沉積制備了c軸擇優(yōu)取向的AlN薄膜，以此為基礎(chǔ)制備了大頻率間隔Δf的HBAR器件，并給出其理論模型、仿真設(shè)計(jì)、制備工藝和測(cè)試分析。
　　首先，基于壓電方程和運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，推導(dǎo)了

2、 HBAR器件中壓電體和普通聲學(xué)層的Mason等效電路模型，給出了 HBAR器件的Mason等效電路模型。接著，結(jié)合Mason模型采用射頻仿真軟件 ADS建立了壓電體、普通聲學(xué)層和 HBAR器件的仿真模型，并根據(jù) ADS仿真模型設(shè)計(jì)了頻率間隔Δf為0.91GHz、結(jié)構(gòu)為0.1μmMo/0.9μmAlN/0.1μmMo/60.3μm藍(lán)寶石的HBAR器件。
　　然后，采用脈沖激光沉積制備 AlN薄膜，研究了激光能量密度、基底溫度和基底

3、材料對(duì) AlN薄膜取向和表面形貌的影響。研究結(jié)果表明：隨著激光能量密度（1.5~3.0J/cm2）和基底溫度（500~700℃）的增加，有利于 AlN（002）取向生長(zhǎng)，而表面粗糙度增加；在 Mo/藍(lán)寶石基底上制備的AlN（002）取向優(yōu)于在 Mo/Si（100）基底上制備的AlN?；谶@些參數(shù)的研究，我們采用激光能量密度3.0J/cm2、基底溫度700℃在圖形化Mo/藍(lán)寶石基底上制備了半高寬為1.6°的c軸擇優(yōu)取向的AlN薄膜。