可調(diào)諧FBAR用BST薄膜介電性能的研究.pdf

1、隨著無(wú)線通信技術(shù)向多頻段方向的迅速發(fā)展，對(duì)可調(diào)體聲波諧振器（FBAR）的要求越來(lái)越高，不僅要求其具有高的調(diào)諧率，而且要求其具有較低的插入損耗。利用傳統(tǒng)壓電材料如AlN、ZnO等制作的FBAR，調(diào)諧范圍小，功率承受能力差，不能滿足實(shí)際的需要。與傳統(tǒng)的壓電材料相比，鈦酸鍶鋇（BST）薄膜具有調(diào)諧率高、介電損耗小、功率承載能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，非常適合應(yīng)用于可調(diào)FBAR。
　　為了降低BST薄膜的介電損耗，提高薄膜的介電性能，本文對(duì)薄膜的組分梯

2、度和摻雜展開了研究，主要內(nèi)容如下：
　　本文首先利用溶膠凝膠方法在Pt/Ti/SiO2/Si襯底上制備了厚度約為450nm的Ba0.3Sr0.7TiO3薄膜，并在不同的溫度下燒結(jié)。實(shí)驗(yàn)表明750℃下燒結(jié)的薄膜具有最低的介電損耗、最高的介電常數(shù)和最高的優(yōu)值因子，具有最佳的介電性能。
　　薄膜組分梯度變化可以緩和材料中各向性能突變，有效改善BST薄膜的性能，本文在750℃下制備了單組分BaxSr1-xTiO3（x=0.3、0.5

3、、0.7）薄膜和上組分梯度薄膜（遠(yuǎn)離基片方向，x從0.3到0.5再到0.7）以及下組分梯度薄膜（x從0.7到0.5再到0.3）。研究表明外加電場(chǎng)為110kV/cm時(shí)，Ba0.5Sr0.5TiO3薄膜取得最大的調(diào)諧率17.4％，室溫下Ba0.5Sr0.5TiO3薄膜的工作溫度更接近其居里溫度點(diǎn)，工作在居里溫度點(diǎn)附近的BST薄膜有較高的調(diào)諧率。下組分梯度薄膜取得最高的介電常數(shù)323，最低的介電損耗0.037和最高的優(yōu)值因子4。相比于上組分薄

4、膜，下組分薄膜的氧八面體中鈦離子和氧離子間電偶極子極化較大，因此下組分薄膜的介電性能較好。
　　Rb離子的半徑與Ba離子和Sr離子非常接近，而且Rb作為受主雜質(zhì)可以中和氧空位產(chǎn)生的電子，降低薄膜的介電損耗，此外國(guó)內(nèi)外尚無(wú)有關(guān)Rb摻雜的BST薄膜的報(bào)道，為此本文還利用溶膠凝膠法制備了Rb的摻雜量為0mol%-8mol%的Ba0.3Sr0.7TiO3薄膜。研究表明Rb的摻雜量為4mol%時(shí)，Ba0.3Sr0.7TiO3薄膜具有最高的致