基于声表面波器件的ZnOAlAlNSi基片制备研究

基于声表面波器件的ZnO/Al/AlN/Si基片制备研究ZnO薄膜在c轴方向具有较低有效介电常数、较高机电耦合系数，但是声表面波波速较低；AlN薄膜虽然具有较高的声表面波速，但是介电常数和机电耦合系数均低于ZnO薄膜。

为了使ZnO和AlN薄膜结合的ZnO/AlN/Si多层膜能发挥出最大优势，而显著提高SAWD基片中压电薄膜的机电耦合系数和SAWD的传播速度，本文以ZnO/AlN/Si多层膜引入Al薄膜作为研究课题。

采用金属薄膜作为缓冲层，主要是由于当两层基片材料在晶格匹配，热膨胀系数等方面的差别较大时，加入金属薄膜到中间层可以起到缓冲作用；使生长和降温过程中引起入的张应力得到一定程度的平衡，对生长结晶质量高的薄膜非常有利。

本文主要完成如下研究工作：1.压电层膜厚的研究压电薄膜的膜厚对其声表面波传播速度和机电耦合系数（K~2）都有影响。

推导了以fH(f:声表面波的频率H：压电薄膜的膜厚)作为参变量计算压电薄膜的K2和声表面波波速的方法。

探讨了确定ZnO/Al/AlN/Si多层压电结构中ZnO 膜厚的方法2. ZnO/Al/AlN/Si中Al膜对ZnO薄膜的性能的影响研究采用射频磁控溅射法及真空蒸镀法制备出ZnO/AlN/Si和ZnO/Al/AlN/Si样品，用XRD、 SEM 测试手段对薄膜进行表征。

并从ZnO薄膜的形貌，结构等方面将ZnO/Al/AlN/Si多层压电结构与
ZnO/AlN/Si结构做出对比分析。

结果表明：加入Al膜后样品的K2值有所提高，其中最大提高幅度为21.42%；样品的表面光滑平整，晶粒尺寸均匀且晶粒致密度高；ZnO(002)衍射峰的FWHM值降低，反映了ZnO薄膜的c轴择优取向性得到增强。

3.研究ZnO/Al/AlN/Si中Al膜最佳厚度通过不同厚度的Al薄膜对ZnO薄膜
各项性能的影响研究可知，Al膜膜厚为100nm的复合膜的K2值提高幅度最大(21.42%)；含有Al膜样品的表面平整度有所提高，同时晶粒尺寸从无Al膜样品的15nm提高到了Al膜膜厚为100nm的复合膜的33nm；ZnO(002)衍射峰的FWHM 值整体降低，表明ZnO薄膜的c轴取向度有所提高。

综上所述，Al膜的最佳厚度为100nm.。