可调谐体声波谐振器用BST薄膜材料研究

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与传统的介质陶瓷滤波器和声表面波滤波器(SAW)相比,基于薄膜体声波谐振器(FBAR)技术的滤波器具有体积小、工作频率高、插入损耗低、带外抑制大、Q值高、功率容量大、温度系数低、抗静电冲击能力强等优点,作为GHz频段带通滤波器的一种解决方案, FBAR已显示出广阔的应用前景。压电薄膜是FBAR研制的关键,钛酸锶钡(BST)由于具有介电损耗小、谐振频率可调等优点,而受到广泛的关注。体声波用钛酸锶钡薄膜要求薄膜具有低损耗、高Q值和良好的压电性。本文根据体声波谐振器对钛酸锶钡薄膜的性能要求,对薄膜性能进行优化,对薄膜体声波谐振器的微细加工进行了研究,主要内容和结果如下:1、利用射频磁控溅射制备了Mn2+掺杂的Ba0.7Sr0.3TiO3(BST)薄膜,通过对溅射工艺条件如基片温度、溅射功率、溅射气压、溅射气氛中的氧氩比、溅射时间和后退火等进行优化,在Pt/Ti/S(i100)基片上制备了损耗小于1%的BST薄膜。2、通过射频氧等离子体处理BST薄膜表面以改善其介电性能。氧等离子体表面处理能够降低薄膜的漏电流密度和介电损耗。实验研究发现,在400Pa压强、200W功率下氧等离子体处理5 min的BST薄膜的介电损耗减小到0.7%,漏电流密度减小到7.96×10-9 A/cm2,相对于未处理的薄膜的漏电流密度减小了两个数量级。3、采用微细加工技术研制了体声波谐振器,利用矢量网络分析仪测得体声波谐振器的谐振频率为1.69GHz。
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