Sc kiekio, deguonies kiekio ir nusodinimo temperatūros poveikis ScAlN
Vieno taikinio RF purškimas, 200 laipsnių, slėgis apačioje 1,0*10-4 Pa, taikinio dydis 152,4 mm, Sc įdėtas į Al taikinį, purškimo galia 1500 W, N2 koncentracija 40 %
Dvigubas RF bendras purškimas, 400 laipsnių, slėgis apačioje 1,2 * 10-6 Pa, taikinio dydis 50,8 mm
BAW rezonatoriams {{0}},5 um Cu pirmiausia nusodinamas ant pagrindo paviršiaus ir suformuojamas kaip oro tarpo aukos sluoksnis. 0.9 um pjezoelektrinis sluoksnis, 0, 15 um Pt/Au/Pt viršutinis ir apatinis elektrodų sluoksniai ir 0,1 um PECVD SiN yra viršutinėje ir apatinėje sumuštinio konstrukcijos pusėse kaip apsauginiai sluoksniai.
Norint patikrinti pjezoelektrinį koeficientą, pjezoelektrinė plėvelė tiesiogiai nusodinama ant silicio pagrindo, kurio savitoji varža yra 0,01 omo∙ cm, o po to dedamas Ti viršutinis elektrodas.
d33 buvo išmatuotas naudojant PM300 pjezotestą, o d31 buvo gautas naudojant plokštelių lenkimo metodą, kai plėvelei z kryptimi pritaikytas varomasis kintamosios srovės laukas sukelia įtempius xy plokštumoje, taip pakeisdamas pagrindo formą. Pagrindo deformacija buvo matuojama lazeriniu Doplerio vibrometru.
Sklaidos koeficientas S11 matuojamas tinklo analizatoriumi ir aptikimo stotimi su šildymo pakopa. Išmatuoti sklaidos faktoriai 23, 50 ir 85 laipsnių kampu, apskaičiuotas antirezonansinis dažnis ir tamprumo standumo temperatūros koeficientas. Iš BAW rezonatoriaus išmatuotų duomenų išgautos pjezoelektrinės savybės analizuojamos naudojant Mersenne ekvivalentinės grandinės (perdavimo linijos) modelį.
Didžiausia d33 vertė yra 28 pC/N Sc0.4Al0.6N, o didžiausia -d31 vertė yra 13 pm/V Sc0.4Al{{ 11}}.6N
Santykinis pralaidumas yra 2 (fp-fs) / (fp + fs) (%)
Elektromechaninis sujungimo koeficientas k2=π2/4(fs/fp)(fp-fs)/fp (%)
Palyginti su AlN, Sc{{0}}.35Al0.65N elektromechaninis sujungimo koeficientas padidėja 2,6 karto ir pasiekia 15,5 %. Mažesnis rezonansinis dažnis rodo, kad jo elastinis standumas yra mažesnis. Santykinis Sc0.35Al0.65N pralaidumas didėja, bet didėja antirezonansinio dažnio temperatūros koeficientas.
Išilginis garso greitis VL=(c33/ρ)1/2
Palyginti su AlN, Sc{{0}}.35Al0.65N turi didesnį pjezoelektrinį koeficientą d33 ir temperatūrinį elastinio standumo koeficientą bei mažesnį išilginį garso greitį. Tačiau, palyginti su ZnO, Sc0.35Al0.65N turi didesnį pjezoelektrinį koeficientą d33 ir išilginį garso greitį bei mažesnį temperatūrinį elastinio standumo koeficientą.
Didėjant Sc kiekiui, didėja a, mažėja c/a, mažėja išilginis garso greitis.
ScxAl{{0}}xN (x =0, 0.1, 0.2, 0.3) plonos plėvelės buvo nusodintos DC co. -purškimas ant Al2O3 (0001) plokštelės / TiN (111) sėklų sluoksnio / elektrodo sluoksnio. Apatinis slėgis yra 6*10-7Pa, proceso slėgis yra 0,17 Pa, 30 SCCM Ar ir 19,8 SCCM N2, o tikslinis skersmuo yra 5 cm. TiN sėklų sluoksnio storis buvo 100–200 nm, bendra purškimo galia – 150 W, substrato temperatūra – 400, 600 ir 800 laipsnių. IV bandymo struktūra yra Au/Cr/ScxAl1-xN/TiN/Al2O3, o pjezoelektrinėms savybėms tikrinti naudojama dvigubo pluošto interferometrija (DBI) ir pjezoreagavimo jėgos mikroskopija (PFM).
Grotelės neatitikimas tarp TiN (d(101)= 3.00 A˚) ir AlN (a=3.11 A˚) yra 3,67 %, o Sc0.2Al0.8N a yra 3,23 A. Didesnis gardelės neatitikimas lemia, kad kristalo kokybė yra blogesnė. Grotelės neatitikimas tarp ZrN (d(101)= 3.27 A˚ ) ir Sc0.2Al0.8N yra 1,2 %. Tačiau ant ZrN užaugintų Sc0.2Al0.8N kristalų kokybė nepagerėjo, o tai gali būti susiję su paviršiaus šiurkštumu ir atomais. Susijęs su mobilumu sėklų sluoksnyje.
AlN nuotėkio srovė yra labai maža ir nekinta priklausomai nuo nusodinimo temperatūros. ScAlN nuotėkio srovė, išaugusi 400 laipsnių, taip pat yra labai maža. Plėvelių, nusodintų virš 400 laipsnių, nuotėkio srovė didėja didėjant nusodinimo temperatūrai ir Sc kiekiui. Struktūrinis irimas ir fazių atsiskyrimas, kurį sukelia aukšta substrato temperatūra, turi įtakos plonų plėvelių kristalų kokybei ir dielektrinėms savybėms.
Purškimo procesas
Didėjant deguonies kiekiui, AlN orientacija blogėja, padidėja pusplotis, mažėja augimo greitis ir keičiasi pjezoelektrinės savybės, dėl ko gali pasikeisti poliarizacijos kryptis. Deguonies kiekis plėvelėje taip pat smarkiai padidėja.
Aukštos kokybės skandžio ir AlSc purškimo taikinys yra pagrindinė medžiaga ruošiant ScAlN ploną plėvelę. HNRE buvo sėkmingai sukurta pažangi technologija, skirta gaminti mažai deguonies ir didelio grynumo skandžio purškimo taikinį ir aliuminio skandžio purškimo taikinį. Tarp mūsų AlSc purškimo taikinių Sc kiekis gali būti iki 40 at%, esant labai homogeniškam pasiskirstymui ir grūdelių orientacijai. HNRE taip pat teikia kitų formų ScAlN pirmtakų medžiagų, tokių kaip ScN ir AlScN milteliai arba kiti Sc junginiai.