[发明专利]压电器件及其制备和使用方法

说明书

提供了制造压电器件的方法。该方法能够包括提供基板并且在基板的第一表面上形成纳米金刚石。方法还能够包括在纳米金刚石层上沉积压电层。

背景技术

已知压电器件并且在各种应用中使用压电器件。通常，这样的器件包括与硅基半导体集成为一体的压电材料层(例如，锆钛酸铅(PZT)层)并且这样的混合结构用于诸如微机电系统(MEMS)传感器和致动器、表面声波(SAW)器件和非易失性存储器器件的应用。然而，硅基器件具有诸如环境温度操作的限制以及如绝缘体与硅基板之间的界面扩散以及形成自然二氧化硅层的其它问题。

某些压电器件采用金刚石结构，与硅基器件相比，其具有相对较高的热导率、较大的带隙以及较高的电阻率。此外，金刚石具有基本上较高的声波速率并且将金刚石基板与压电材料层集成为一体提供了制造可以用于高频应用的SAW器件的可能性。

不幸的是，由于诸如PZT层的压电材料层与金刚石基板之间的热膨胀错配导致难以在不使用诸如钛酸铂或钛酸锶的缓冲层的情况下在金刚石基板上沉积压电材料层。特别地，难以在金刚石基板上形成钙钛矿相PZT层。通常，焦绿石PZT的形成是直接在金刚石基板上沉积的PZT层中的主要相。然而，焦绿石PZT没有展现出压电或铁电性质，从而使其不适合用于器件制造。

发明内容

上面的概述仅是说明性的且并不旨在以任意方式表示限制。除了如上描述的说明性方面、实施方式和特征，通过参考附图和下面的详细描述将显见其他方面、实施方式和特征。

简要而言，根据一个方面，提供了一种制造压电器件的方法。该方法包括提供基板以及在基板的第一表面上形成纳米金刚石层。该方法还包括在纳米金刚石层的第一表面上沉积压电层。

根据另一方面，提供了一种制造压电器件的方法。该方法包括提供金刚石基板并且在金刚石基板的第一表面上沉积锆钛酸铅层，从而锆钛酸铅是晶体钙钛矿相层。

根据另一方面，提供了一种压电器件。该压电器件包括基板。在基板的第一表面上沉积有纳米金刚石层并且在纳米金刚石层的第一表面上沉积有钙钛矿压电层。

根据另一方面，提供了一种使用压电器件作为表面声波器件的方法。该方法包括提供压电器件。压电器件包括基板、沉积在基板的第一表面上的纳米金刚石层和沉积在纳米金刚石层的第一表面上的钙钛矿压电层。该方法还包括在压电器件的钙钛矿压电层上沉积叉指换能器层。

附图说明

图1是制造压电器件的方法的实施方式的示例性流程图。

图2是使用图1的方法制造的示例性压电器件。

图3是基础硅基板上形成的NCD层上沉积的钙钛矿PZT层的示例性X射线衍射(XRD)图案。

图4是基础硅基板上形成的NCD层上沉积的PZT层的示例性场发射扫描电子显微镜(SEM)图像。

图5是基础硅基板上形成的NCD层上沉积的PZT层的示例性拉曼光谱。

图6是基础硅基板上形成的NCD层上沉积的PZT层的示例性原子力显微镜(AFM)图像。

图7是基础硅基板上形成的NCD层上沉积的PZT层的电流-电压特性的图形表示。

具体实施方式

在下面的详细说明中，参照附图，这些附图形成了本说明书的一部分。在附图中，除非上下文另行说明，否则相似的符号通常标识相似的部件。在具体说明书、附图和权利要求中描述的例示性实施方式不意味着为限制。在不脱离本文表现的主题的精神或范围的情况下，可利用其它实施方式，并且可以进行其它改变。容易理解的是，如本文总体描述的和附图例示的本公开的各个方面，可以按照各种不同的配置来布置、替换、组合和设计，其在这里是明确地设想到的。