[发明专利]一种声表面波（SAW）换能器

说明书

技术领域

本发明涉及声表面波器件技术领域，具体地说是一种基底为多层膜结构，叉指换能器电极为双层膜结构的声表面波（SAW）换能器。

背景技术

声表面波（SAW） 技术是集声学、电子学、压电材料和半导体平面工艺相结合的一门边缘学科。由于声表面波（SAW）工作在射频频段，因此声表面波（SAW）换能器具有电－声转换损耗低，设计灵活而且制作容易的独特优势，因而得到广泛应用，是各种声表面波器件重要组成部分。

随着通讯技术的发展，声表面波换能器使用的频率越来越高。目前声表面波（SAW）器件向高频、低传播损耗、高机电耦合系数方向发展，对于声表面波（SAW）换能器的常用材料如：LiNbO₃、ZnO、LiTaO_3、石英等，都存在声速小的缺点，严重制约了声表面波（SAW）换能器的频率进一步提高，因此目前需要开发出可提高声表面波换能器速度的多层膜基片。在现有工艺条件下，提高声表面波换能器的性能唯一途径是采用更高声速的SAW压电材料制备声表面波换能器。中国专利201110331789.5公开了一种立方氮化硼压电薄膜声表面波器件及其制备方法，采用了IDT/c-BN/AL/金刚石的多层膜结构为压电基底，虽然可满足高频、高机电耦合系数等要求，但是多层膜间的附着力有等提高。另外现有声表面波换能器的叉指容易发生原子迁移，电极断指率高，性能不够稳定，使用寿命有待提高。

发明内容

本发明为了避免现有技术存在的不足之处，提供了一种声表面波（SAW）换能器，该换能器可以实现器件高频、低传播损耗、高机电耦合系数、指条寿命长的需求。

为解决上述技术问题，本发明所采用技术方案如下：

一种声表面波（SAW）换能器，由基底、叉指换能器电极组成，所述基底采用的是金刚石/ALN/Al/ BN多层膜结构，所述叉指换能器电极采用的是AL/ALN双层膜结构。

本发明结构特点还在于：

在金刚石/ALN/Al/ BN多层膜结构中，是在衬底硅上采用气相化学沉积方法，也称CVD法制备金刚石膜，金刚石膜厚度20μm。

所述金刚石/ALN/Al/ BN多层膜结构中，是在金刚石膜上用射频磁控溅射法制备纳米氮化铝ALN膜,膜厚0.2-0.3μm。

所述金刚石/ALN/Al/ BN多层膜结构中，是在ALN膜上采用直流磁控溅射系统制备纳米AL膜,膜厚40-50nm。

所述金刚石/ALN/Al/ BN多层膜结构中，是在纳米AL膜表面用射频磁控溅射法制备纳米氮化硼BN膜,膜厚0.8-0.9μm。

所述AL/ALN双层膜结构中，是在多层膜压电基底上，采用溅射技术制备AL膜，采用射频溅射法ALN膜，采用剥离工艺制备双层结构的叉指换能器电极，电极厚度为40-50nm。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

金刚石/ALN/Al/ BN多层膜结构中的声表面波（SAW）相速度很高，因为金刚石声表面波（SAW）相速度在所有物质中是最高的，而ALN、BN和金刚石相速度差别小，并且ALN的压电系数K²值高,所以易于制备高频率声表面波（SAW）换能器。

ALN、BN膜和金刚石膜的材料热膨胀系数小，热导率高，当器件承受大功率温度升高时，中心频率随温度升高而漂移很小，表现出很好的频率温度特性。

金刚石/ALN/Al/ BN多层膜结构中的ALN膜可提高多层膜的附着力，起到进一步优化器件性能的作用。

金刚石/ALN/Al/ BN多层膜结构具有高机电耦合系数，因为在NB膜与ALN膜之间加了一层AL膜，可以有效地提高机电耦合系数，由于AL膜层很薄，所以它对声波传播速度的影响可以忽略不计；另外金刚石/ALN/Al/ BN多层膜结构表现出很小的速度频散，即表面波（SAW）相速度随频率不同变化很小，有利于同时达到高频、高机电耦合系数的要求。

在叉指换能器电极AL/ALN双层膜结构中，ALN层起到防止AL膜中的原子迁移，提高薄膜的功率承受力和附着力，且大大提高电极的使用寿命。

附图说明

图1本发明涉及的声表面波换能器示意图。

图2本发明的压电基底多层膜结构图。

图3本发明的叉指换能器电极双层膜结构图。

图中标号：1叉指换能器电极、2基底、3金刚石膜、4ALN膜、5 AL膜、6 BN膜、7 AL膜、8 ALN膜。

具体实施方式