Effetti tal-kontenut ta' Sc, kontenut ta' ossiġnu u temperatura ta' depożizzjoni fuq ScAlN
Sputtering RF b'mira waħda, 200 grad, pressjoni tal-qiegħ 1.0*10-4 Pa, daqs tal-mira 152.4 mm, Sc inkorporat fil-mira Al, qawwa sputtering 1500W, konċentrazzjoni N2 40%
Co-sputtering RF fil-mira doppja, 400 grad, pressjoni tal-qiegħ 1.2 * 10-6 Pa, daqs tal-mira 50.8 mm
Għar-reżonaturi BAW, {{0}}.5um Cu huwa l-ewwel depożitat fuq il-wiċċ tas-sottostrat u mfassal bħala saff ta 'sagrifiċċju għall-vojt tal-arja. 0.9um saff pjeżoelettriku, 0.15um Pt/Au/Pt saffi ta 'elettrodu ta' fuq u t'isfel, u 0.1um PECVD SiN jinsabu fuq in-naħat ta 'fuq u t'isfel tal-istruttura sandwich bħala saffi protettivi.
Biex jiġi ttestjat il-koeffiċjent pjeżoelettriku, film pjeżoelettriku jiġi depożitat direttament fuq substrat tas-silikon b'reżistività ta' 0.01 ohm∙ ċm, segwit minn elettrodu ta 'fuq Ti.
d33 tkejjel bil-PM300 Piezotest, filwaqt li d31 inkiseb bl-użu ta 'metodu ta' liwi tal-wejfer li fih kamp tas-sewqan AC applikat għall-film fid-direzzjoni z jinduċi stress fil-pjan xy, u b'hekk ibiddel il-forma tas-sottostrat. Id-deformazzjoni tas-sottostrat kienet imkejla b'vibrometru Doppler bil-lejżer.
Il-fattur tat-tifrix S11 huwa mkejjel minn analizzatur tan-netwerk u stazzjon ta 'detezzjoni bi stadju ta' tisħin. Il-fatturi tat-tifrix ġew imkejla fi 23, 50 u 85 grad, u ġew ikkalkulati l-frekwenza ta 'antireżonanza u l-koeffiċjent tat-temperatura tal-ebusija elastika. Il-proprjetajiet pjeżoelettriċi estratti mid-dejta mkejla tar-resonatur BAW huma analizzati bl-użu tal-mudell ta 'ċirkwit ekwivalenti Mersenne (linja ta' trasmissjoni).
Il-valur massimu ta' d33 huwa 28 pC/N ta' Sc0.4Al0.6N, u l-valur massimu ta' -d31 huwa 13 pm/V ta' Sc0.4Al{{ 11}}.6N
Il-bandwidth relattiv huwa 2(fp-fs)/(fp+fs)(%)
Koeffiċjent ta' akkoppjar elettromekkaniku k2=π2/4(fs/fp)(fp-fs)/fp (%)
Meta mqabbel ma 'AlN, il-koeffiċjent ta' akkoppjar elettromekkaniku ta 'Sc{{0}}.35Al0.65N jiżdied b'2.6 darbiet, u jilħaq 15.5%. Il-frekwenza reżonanti iżgħar tindika li l-ebusija elastika tagħha hija iżgħar. Il-faxxa tal-frekwenza relattiva ta 'Sc0.35Al0.65N tiżdied, iżda l-koeffiċjent tat-temperatura tal-frekwenza ta' kontra r-reżonanza jiżdied.
Veloċità tal-ħoss lonġitudinali VL=(c33/ρ)1/2
Meta mqabbel ma 'AlN, Sc{{0}}.35Al0.65N għandu koeffiċjent pjeżoelettriku akbar d33 u koeffiċjent tat-temperatura ta' ebusija elastika, u veloċità tal-ħoss lonġitudinali iżgħar. Madankollu, meta mqabbel ma 'ZnO, Sc0.35Al0.65N għandu koeffiċjent pjeżoelettriku akbar d33 u veloċità tal-ħoss lonġitudinali, u koeffiċjent ta' temperatura iżgħar ta 'ebusija elastika.
Hekk kif il-kontenut Sc jiżdied, a tiżdied, c/a tonqos, u l-veloċità tal-ħoss lonġitudinali tonqos.
ScxAl{{0}}xN (x =0, 0.1, 0.2, 0}.3) films irqaq ġew depożitati minn DC co -sputtering fuq Al2O3 (0001) wejfer/TiN (111) saff taż-żerriegħa/saff tal-elettrodu. Il-pressjoni tal-qiegħ hija 6*10-7Pa, il-pressjoni tal-proċess hija 0.17Pa, 30 SCCM Ar u 19.8 SCCM N2, u d-dijametru fil-mira huwa 5cm. Il-ħxuna tas-saff taż-żerriegħa TiN kienet 100-200 nm, il-qawwa totali ta 'sputtering kienet 150 W, u t-temperaturi tas-sottostrat kienu 400, 600, u 800 grad. L-istruttura tat-test IV hija Au/Cr/ScxAl1-xN/TiN/Al2O3, u l-interferometrija b'raġġ doppju (DBI) u l-mikroskopija tal-forza tal-piezoresponse (PFM) jintużaw biex jittestjaw il-proprjetajiet pjeżoelettriċi.
Id-diskrepanza tal-kannizzata bejn TiN (d(101)= 3.00 A˚) u AlN (a=3.11 A˚) hija 3.67%, u l- a ta 'Sc0.2Al0.8N huwa 3.23 A. In-nuqqas ta' qbil akbar tal-kannizzata jwassal għall-kwalità tal-Kristall hija agħar. Id-diskrepanza tal-kannizzata bejn ZrN (d(101)= 3.27 A˚ ) u Sc0.2Al0.8N hija 1.2%. Madankollu, il-kwalità tal-kristall Sc0.2Al0.8N imkabbar fuq ZrN ma tjiebitx, li tista 'tkun relatata mal-ħruxija tal-wiċċ u l-atomi. Relatati mal-mobilità fuq is-saff taż-żerriegħa.
Il-kurrent ta 'tnixxija ta' AlN huwa estremament żgħir u ma jinbidilx bit-temperatura tad-depożizzjoni. Il-kurrent ta 'tnixxija ta' ScAlN imkabbar f'400 grad huwa wkoll baxx ħafna. Il-kurrent tat-tnixxija tal-films depożitati 'l fuq minn 400 grad jiżdied biż-żieda tat-temperatura tad-depożizzjoni u l-kontenut ta' Sc. Id-degradazzjoni strutturali u s-separazzjoni tal-fażijiet ikkawżati minn temperaturi ta 'sottostrat għolja jaffettwaw il-kwalità tal-kristall u l-proprjetajiet dielettriċi ta' films irqaq.
Proċess ta' sputtering
Hekk kif il-kontenut tal-ossiġnu jiżdied, l-orjentazzjoni ta 'AlN issir agħar, in-nofs wisa' tiżdied, ir-rata tat-tkabbir tonqos, u l-proprjetajiet pjeżoelettriċi jinbidlu, li jistgħu jwasslu għal bidliet fid-direzzjoni tal-polarizzazzjoni. Il-kontenut ta 'ossiġnu fil-film jiżdied ukoll b'mod drammatiku.
Il-mira tal-iskandju ta 'kwalità għolja u l-AlSc sputtering hija l-materjali ewlenin għall-preparazzjoni ta' film irqiq ScAlN. L-HNRE ġie żviluppat b'suċċess teknoloġija avvanzata biex timmanifattura ossiġnu baxx u mira ta 'sputtering ta' skandju ta 'purità għolja u mira ta' sputtering ta 'skandju ta' l-aluminju. Fost il-miri tagħna ta 'sputtering AlSc, il-kontenut ta' Sc jista 'jkun sa 40at% b'distribuzzjoni omoġenja ħafna u orjentazzjoni tal-qamħ. L-HNRE jipprovdi wkoll forom oħra ta 'materjali prekursuri ScAlN bħal trabijiet ScN u AlScN jew komposti Sc oħra.