專利名稱：一種聲表面波濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種濾波器。
背景技術(shù)：
聲表面波濾波器是采用石英晶體、壓電陶瓷等壓電材料，利用其壓電效應(yīng)和聲表面波傳播的物理特性而制成的一種濾波專用器件。所謂壓電效應(yīng)，即是當(dāng)晶體受到機(jī)械作用時，將產(chǎn)生與壓力成正比的電場的現(xiàn)象。具有壓電效應(yīng)的晶體，在受到電信號的作用時， 也會產(chǎn)生彈性形變而發(fā)出聲波，即可把電信號轉(zhuǎn)為聲信號。由于這種聲波只在晶體表面?zhèn)鞑?，故稱為聲表面波。
聲表面波濾波器具有體積小，重量輕、性能可靠、不需要復(fù)雜調(diào)整。其包括聲表面波電視圖像中頻濾波器、電視伴音濾波器、電視頻道殘留邊帶濾波器。廣泛應(yīng)用于電視機(jī)及錄像機(jī)中頻電路中，以取代LC中頻濾波器，使圖像、聲音的質(zhì)量大大提高。
近年來，通信的高速發(fā)展需要受到目前可用頻率資源不足的制約，使得實(shí)際通信向更高頻率發(fā)展。作為移動通信中常用的頻率控制元件一聲表面波濾波器，其發(fā)展趨勢也必然是高頻濾波器。但是現(xiàn)有技術(shù)縱聲表面波濾波器件的插入損耗一般都比較大，而且隨著聲表面波器件的使用頻率不斷提高，其插入損耗的問題越來越明顯。因此如何降低濾波器的損耗，提高其工作效率，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的問題。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開了一種聲表面波濾波器，其機(jī)電耦合系數(shù)高，插入損耗低，工作效率高，是一種可以大量工業(yè)化使用的高頻濾波器。
本發(fā)明的聲表面波濾波器包括襯底、沉積于所述襯底上的壓電薄膜、位于所述壓電薄膜上的輸入叉指換能器與輸出叉指換能器，其中所述壓電薄膜為摻雜Ti、Nb和Mn的 ZnO壓電薄膜，其中，Ti的原子百分?jǐn)?shù)為3. 5 5. 5% ,Nb的原子百分?jǐn)?shù)為2. 5 6% ,Mn的原子百分?jǐn)?shù)為2 4. 5%。
優(yōu)選地，所述壓電薄膜的厚度為200nm 400nm,優(yōu)選為250 350nm ；
優(yōu)選地，所述壓電薄膜的壓電常數(shù)為110pC/N 200pC/N，優(yōu)選為110pC/N、120pC/ N 或 200pC/N ；
優(yōu)選地，所述壓電薄膜地電阻率為IO7 Ω · cm IO14 Ω · cm，優(yōu)選為101° Ω · cm或 IO11 Ω · cm。
優(yōu)選地，所述襯底為金剛石、藍(lán)寶石或碳化硅。
優(yōu)選地，所述ZnO壓電薄膜通過物理氣相沉積、化學(xué)氣相沉積、溶膠-凝膠或電化學(xué)的方法進(jìn)行沉積；所述輸入叉指換能器與輸出叉指換能器可通過電子束直寫工藝進(jìn)行制備。
具體實(shí)施方式
為了使本領(lǐng)域技術(shù)人員更清楚地理解本發(fā)明的聲表面波濾波器，下面通過具體實(shí)施方式
詳細(xì)描述其技術(shù)方案。
本發(fā)明的聲表面波濾波器包括襯底、沉積于所述襯底上的壓電薄膜、位于所述壓電薄膜上的輸入叉指換能器與輸出叉指換能器，其中所述壓電薄膜為為摻雜Ti、Nb和Mn的 ZnO壓電薄膜，其中，Ti的原子百分?jǐn)?shù)為3. 5 5. 5%，優(yōu)選4. O 5. 0% ；Nb的原子百分?jǐn)?shù)為2. 5 6. 0%，優(yōu)選3. O 5· 0%,Μη的原子百分?jǐn)?shù)為2 4. 5%，優(yōu)選3. O 4. 0%。
優(yōu)選地，所述壓電薄膜的厚度為200nm 400nm,優(yōu)選為250 350nm ；
優(yōu)選地，所述壓電薄膜的壓電常數(shù)為150pC/N 260pC/N ；
優(yōu)選地，所述壓電薄膜地電阻率為IO7 Ω · cm IO12 Ω · cm。
優(yōu)選地，所述襯底為金剛石、藍(lán)寶石或碳化硅。
優(yōu)選地，所述ZnO壓電薄膜通過物理氣相沉積、化學(xué)氣相沉積、溶膠-凝膠或電化學(xué)的方法進(jìn)行沉積；所述輸入叉指換能器與輸出叉指換能器可通過電子束直寫工藝進(jìn)行制備。
下面詳細(xì)描述本發(fā)明的聲表面波濾波器的制造方法的具體實(shí)施方式
實(shí)施例I
采用物理氣相沉積法在金剛石襯底材料上制備Ti、Nb和Mn摻雜的ZnO壓電薄膜， 其中，Ti的原子百分?jǐn)?shù)為4% ；Nb的原子百分?jǐn)?shù)為3%，Mn的原子百分?jǐn)?shù)為3%，制得的摻雜的ZnO壓電薄膜的壓電常數(shù)d33為150pC/N，電阻率P為109Ω · cm，厚度為250nm ;在上述制得的摻雜ZnO壓電薄膜上采用電子束直寫工藝制作寬度為600nm的輸入叉指換能器和輸出叉指換能器，得到聲表面波濾波器。
上述制備的聲表面波濾波器的頻率為8GHz，且機(jī)電耦合系數(shù)高達(dá)4. 3%和插入損耗為13dB。
實(shí)施例2
采用化學(xué)氣相沉積法在類金剛石襯底材料上制備Ti、Nb和Mn摻雜的ZnO壓電薄膜，Ti的原子百分?jǐn)?shù)為4. 5% ；Nb的原子百分?jǐn)?shù)為5%，Mn的原子百分?jǐn)?shù)為4. 5%，制得的 ZnO壓電薄膜的壓電常數(shù)為d33為190pC/N，電阻率為P為IOkiQ · cm，厚度為350nm ;在上述制得的摻雜ZnO壓電薄膜上采用電子束直寫工藝制作寬度為500nm的輸入叉指換能器和輸出叉指換能器，得到聲表面波濾波器。
上述制備的聲表面波濾波器的頻率為9GHz，且機(jī)電耦合系數(shù)高達(dá)6. 6%和插入損耗為IldB0
實(shí)施例3
采用溶膠-凝膠法在藍(lán)寶石襯底材料上制備Ti、Nb和Mn摻雜的ZnO壓電薄膜，Ti 的原子百分?jǐn)?shù)為2. 5% ；Nb的原子百分?jǐn)?shù)為4. 6%, Mn的原子百分?jǐn)?shù)為3. 8%，制得的摻雜的ZnO壓電薄膜的壓電常數(shù)為d33為240pC/N，電阻率為P為108Ω · cm，厚度為300nm ;在上述制得的摻雜ZnO壓電薄膜上采用電子束直寫工藝制作寬度為300nm的輸入叉指換能器和輸出叉指換能器，得到聲表面波濾波器。
上述制備的聲表面波濾波器的頻率為11GHz，且機(jī)電耦合系數(shù)高達(dá)6. 2%和插入損耗為7dB。
本發(fā)明具有的有益效果為采用摻雜的新型ZnO壓電薄膜，具有大的壓電響應(yīng)和高的電阻率，叉指換能器能夠進(jìn)行高效的能量轉(zhuǎn)換，可以顯著提高濾波器工作效率和耦合系數(shù)，降低插入損耗，相比純ZnO壓電薄膜或V摻雜ZnO壓電薄膜或Cr摻雜的ZnO壓電薄膜制得的濾波器機(jī)電耦合系數(shù)增加20%，損耗降低15%。
當(dāng)然，本發(fā)明還可有其他多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.ー種聲表面波濾波器，包括襯底、沉積于所述襯底上的壓電薄膜、位于所述壓電薄膜上的輸入叉指換能器與輸出叉指換能器，其特征在于，所述壓電薄膜為摻雜Ti、Nb和Mn的ZnO壓電薄膜，其中，Ti的原子百分?jǐn)?shù)為O. 5 3. 5%,Nb的原子百分?jǐn)?shù)為2. 5 6. 0%,Mn的原子百分?jǐn)?shù)為2. O 4. 5%。
2.如權(quán)利要求I所述的聲表面波濾波器，其特征在于，所述壓電薄膜的厚度為250nm 350nmo
3.如權(quán)利要求I所述的聲表面波濾波器，其特征在于，所述壓電薄膜的壓電常數(shù)為150pC/N 260pC/N。
4.如權(quán)利要求I所述的聲表面波濾波器，其特征在于，所述壓電薄膜地電阻率為IO7 IO12 Ω · cm。
5.如權(quán)利要求I所述的聲表面波濾波器，其特征在于，所述襯底為金剛石、藍(lán)寶石或碳化硅。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種低損耗濾波器，包括襯底、沉積于所述襯底上的壓電薄膜、位于所述壓電薄膜上的輸入叉指換能器與輸出叉指換能器，其中所述壓電薄膜為摻雜Ti、Nb和Mn的ZnO壓電薄膜，其中，Ti的原子百分?jǐn)?shù)為3.5～5.5％，Nb的原子百分?jǐn)?shù)為2.5～6.0％，Mn的原子百分?jǐn)?shù)為2.0～4.5％。其機(jī)電耦合系數(shù)高，插入損耗低，工作效率高，是一種可以大量工業(yè)化使用的高頻濾波器。
文檔編號H03H3/08GK102983833SQ20121047360
公開日2013年3月20日 申請日期2012年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月20日
發(fā)明者梅欣, 張俊 申請人:溧陽市生產(chǎn)力促進(jìn)中心