專利名稱：一種具有大壓電常數(shù)的AlN薄膜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有大壓電常數(shù)的AlN薄膜，屬于新材料和信息技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
聲表面波器件是一種重要的固體電子器件，具有體積小、重量輕、信號處理能力優(yōu)異等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用在移動通訊，電視廣播以及各類軍用雷達(dá)、通信系統(tǒng)中，具有巨大的市場需求和廣闊的發(fā)展前景。隨著第三代移動通訊技術(shù)的發(fā)展，聲表面波器件的使用頻率不斷提高，這就要求聲表面波器件的插入損耗更低，因此，以高聲速的金剛石薄膜與具有壓電特性且聲速與金剛石接近的AlN薄膜結(jié)合發(fā)展出的新型聲表面波濾波器成為人們研究的焦點(diǎn)之一。聲表面波器件中壓電薄膜材料的壓電常數(shù)是表征機(jī)械性能和電性能之間相互轉(zhuǎn)換的重要參數(shù)，壓電常數(shù)越大，機(jī)電轉(zhuǎn)換效率越高，插入損耗越小。因此，制備大的壓電常數(shù) d33的AlN薄膜是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種具有大壓電常數(shù)的V摻雜AlN薄膜。本發(fā)明提供的一種AlN薄膜由V和AlN組成。上述的AlN薄膜中，V的原子百分?jǐn)?shù)可為0-11. 4%，但不為0，Al的原子百分?jǐn)?shù)可為38. 6% -50%，余量為N。上述的AlN薄膜中，V的原子百分?jǐn)?shù)具體可為1.3%、3.4%、6.7%、8.6%或 11. 4% ；Al 的原子百分?jǐn)?shù)具體可為 38. 6%,41. 4%,43. 3%,46. 6%或 48. 7%。上述的AlN薄膜中，所述AlN薄膜的厚度可為800nm。本發(fā)明提供的AlN薄膜中摻V，引起晶格畸變，c常數(shù)變小，且出現(xiàn)了中間相，同時由于V的電負(fù)性比Al小，有利于鍵的轉(zhuǎn)動，從而使壓電常數(shù)增加，本發(fā)明提供的V摻雜AlN 薄膜的壓電常數(shù)可達(dá)9. 44pC/N,比純AlN薄膜的壓電常數(shù)增加1倍。本發(fā)明提供的V摻雜 AlN薄膜在用作聲表面波器件的壓電薄膜時，可使機(jī)電轉(zhuǎn)換效率增大，插入損耗減小，且提供的V的摻雜并沒有顯著改變薄膜的電阻率，因此適合用來制作聲表面波器件。
具體實(shí)施例方式下述實(shí)施例中所使用的實(shí)驗(yàn)方法如無特殊說明，均為常規(guī)方法。下述實(shí)施例中所用的材料、試劑等，如無特殊說明，均可從商業(yè)途徑得到。
實(shí)施例1、V摻雜AlN薄膜的制備 采用直流反應(yīng)共濺射的方法制備V摻雜AlN薄膜分別以高純金屬Al和V作為靶材，使濺射腔的背底真空為< 10_5帕斯卡，濺射氣體為氬氣和氮?dú)?，濺射氣壓為0. 4帕斯卡，Al靶的濺射功率為200瓦，V靶的濺射功率為25瓦，濺射時間為60分鐘，得到V摻雜 AlN薄膜，表面比較平整，平均表面粗糙度低于3nm，厚度為SOOnm ；其中，V的原子百分?jǐn)?shù)為 1. 3%, Al的原子百分?jǐn)?shù)為48. 7%，余量為N ；經(jīng)測量其壓電常數(shù)d33為4. 2pC/N,電阻率P為 IO12 Ω · cm。實(shí)施例2、V摻雜AlN薄膜的制備采用直流反應(yīng)共濺射的方法制備V摻雜AlN薄膜分別以高純金屬Al和V作為靶材，使濺射腔的背底真空為< 10_5帕斯卡，濺射氣體為氬氣和氮?dú)?，濺射氣壓為0. 4帕斯卡，Al靶的濺射功率為200瓦，V靶的濺射功率為34瓦，濺射時間為60分鐘，得到V摻雜 AlN薄膜，表面比較平整，平均表面粗糙度低于4nm，厚度為SOOnm ；其中，V的原子百分?jǐn)?shù)為 3. 4%, Al的原子百分?jǐn)?shù)為46. 6%，余量為N ；經(jīng)測量其壓電常數(shù)d33為5. lpC/N,電阻率P 為 IO12 Ω · cm。實(shí)施例3、V摻雜AlN薄膜的制備采用直流反應(yīng)共濺射的方法制備V摻雜AlN薄膜分別以高純金屬Al和V作為靶材，使濺射腔的背底真空為< 10_5帕斯卡，濺射氣體為氬氣和氮?dú)?，濺射氣壓為0. 4帕斯卡，Al靶的濺射功率為200瓦，V靶的濺射功率為39瓦，濺射時間為60分鐘，得到V摻雜 AlN薄膜，表面比較平整，平均表面粗糙度低于4nm，厚度為SOOnm ；其中，V的原子百分?jǐn)?shù)為 6. 7%, Al的原子百分?jǐn)?shù)為43. 3%，余量為N ；經(jīng)測量其壓電常數(shù)d33為7. 2pC/N,電阻率P 為 IO11 Ω · cm。實(shí)施例4、V摻雜AlN薄膜的制備采用直流反應(yīng)共濺射的方法制備V摻雜AlN薄膜分別以高純金屬Al和V作為靶材，使濺射腔的背底真空為< 10_5帕斯卡，濺射氣體為氬氣和氮?dú)猓瑸R射氣壓為0. 4帕斯卡，Al靶的濺射功率為200瓦，V靶的濺射功率為45瓦，濺射時間為60分鐘，得到V摻雜 AlN薄膜，表面比較平整，平均表面粗糙度低于6nm，厚度為SOOnm ；其中，V的原子百分?jǐn)?shù)為 8.6%, Al的原子百分?jǐn)?shù)為41.4%，余量為N;經(jīng)測量其壓電常數(shù)d33為9. 44C/N，電阻率P 為 IO11 Ω · cm。實(shí)施例5、V摻雜AlN薄膜的制備采用直流反應(yīng)共濺射的方法制備V摻雜AlN薄膜分別以高純金屬Al和V作為靶材，使濺射腔的背底真空為< 10_5帕斯卡，濺射氣體為氬氣和氮?dú)?，濺射氣壓為0. 4帕斯卡，Al靶的濺射功率為200瓦，V靶的濺射功率為53瓦，濺射時間為60分鐘，得到V摻雜 AlN薄膜，表面比較平整，平均表面粗糙度低于6nm，厚度為SOOnm ；其中，V的原子百分?jǐn)?shù)為 11.4%,Al的原子百分?jǐn)?shù)為38. 6%，余量為N ；經(jīng)測量其壓電常數(shù)d33為7. 8pC/N,電阻率P 為 IO10 Ω · cm。
權(quán)利要求
1.一種AlN薄膜，其特征在于所述薄膜由V和AlN組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的AlN薄膜，其特征在于V的原子百分?jǐn)?shù)為0-11.4%，但不為 0，A1的原子百分?jǐn)?shù)為38.6% -50%，余量為N。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的AlN薄膜，其特征在于所述AlN薄膜的厚度為800nm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有大壓電常數(shù)的AlN薄膜。所述薄膜由V和AlN組成；其中，V的原子百分?jǐn)?shù)為0-11.4％，但不為0，Al的原子百分?jǐn)?shù)為38.6％-50％，余量為N。本發(fā)明提供的AlN薄膜中摻V，引起晶格畸變，c常數(shù)變小，且出現(xiàn)了中間相，同時由于V的電負(fù)性比Al小，有利于鍵的轉(zhuǎn)動，從而使壓電常數(shù)增加，機(jī)電轉(zhuǎn)換效率增大。
文檔編號C23C14/06GK102242337SQ20111016577
公開日2011年11月16日 申請日期2011年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月20日
發(fā)明者劉宏燕, 唐光盛, 曾飛, 潘峰, 羅景庭 申請人:清華大學(xué)