SiO2/ScAlN/LiNbO3多層結構應用於高機電耦合係數與低溫度飄移係數之表面聲波元件

  • 申 鈞婷

Student thesis: Master's Thesis

Abstract

隨著無線通訊的演進,應用於行動裝置濾波器之表面聲波元件(SAW device)往高頻段、高頻寬與高溫度穩定性發展。本研究結合SiO2/ScAlN/LiNbO3作為表面聲波元件材料。Y-128°鈮酸鋰基板具有高機電耦合係數(K2)約5 3 %;然而溫度穩定性不佳,溫度飄移係數(TCF)約為-76 ppm/℃。氮化鈧鋁薄膜之壓電係數(d33)可透過不同的鈧含量達到大幅的提升,代表可進一步提升元件之K2值;但其d33的提升機制尚未明瞭。非晶之二氧化矽薄膜具有正的TCF,常被用為表面聲波元件的溫度補償層;過厚的二氧化矽層則會降低K2值。 將ScxAl1-xN薄膜以反應性磁控雙靶濺鍍的方式沉積於鈮酸鋰基板上,實驗結果顯示,在x=0 23-0 31區間d33快速上升,在x=0 31時達到最大值36 35 pm/V,此時晶體結構會發生(002)面逐漸傾斜之現象,應為相轉換的過程中離子半徑較大的鈧置換特定鋁晶格點,並導入局部晶格應變造成。在鈧晶格點周圍應變提升的情況下,加上Sc-N鍵更高的極性,可誘發更高的壓電效應。x>0 31後,鈧傾向隨機固溶,使結晶性下降、局部應變消失,造成d33大幅降低。進一步將ScAlN/LiNbO3結合不同厚度之二氧化矽薄膜,製作成表面聲波元件。結果顯示,具有ScAlN層之表面聲波元件可有效提升K2至11 01 %,|"TCF" |為55 63 ppm/℃。隨著二氧化矽厚度增加至120 nm,|"TCF" |可下降至42 61 ppm/℃,而K2仍維持10 24 %,顯示此材料具有應用於高頻寬、高溫度穩定性表面聲波元件之潛力。
Date of Award2018 Jul 26
LanguageChinese
SupervisorJow-Lay Huang (Supervisor)

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SiO2/ScAlN/LiNbO3多層結構應用於高機電耦合係數與低溫度飄移係數之表面聲波元件
鈞婷, 申. (Author). 2018 Jul 26

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