六方氮化硼壓電薄膜

近年來(lái),高頻聲表面波(SAW)器件的主要研究熱點(diǎn)是高聲速、優(yōu)壓電性的基片材料。六方氮化硼(h-BN)具有高聲波傳播速率,屬于六方晶系,具有壓電效應(yīng),高的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性,可作為壓電薄膜應(yīng)用于聲表面波器件中。

與低聲速材料如ZnO、LiNbO3相比,h-BN壓電薄膜與金剛石構(gòu)成“h-BN/金剛石”多層膜結(jié)構(gòu)*E-mail:xmchen2006@126.comSAW器件的相速應(yīng)該優(yōu)于“ZnO/金剛石”和“LiN-bO3/金剛石”SAW器件相速,這樣,當(dāng)叉指換能器指寬的相同時(shí),“h-BN/金剛石”多層膜結(jié)構(gòu)SAW器件就可達(dá)到更高的頻率;而且h-BN和金剛石的相速差較小,溫度系數(shù)均近似為零,可以實(shí)現(xiàn)低頻散、頻率溫度系數(shù)好的高頻SAW器件,因此,h-BN薄膜的研究具有重要的意義。

采用射頻(RF)磁控濺射系統(tǒng)制備h-BN薄膜,通過(guò)紅外(FTIR)光譜儀,X射線衍射(XRD)儀進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征,并采用原子力顯微鏡(AFM)對(duì)其表面形貌及壓電響應(yīng)進(jìn)行表征。AFM進(jìn)行壓電性表征是用它的壓電響應(yīng)力顯微鏡(PFM)。PFM是AFM的接觸模式,原本是檢測(cè)域結(jié)構(gòu)、極化切換及鐵電材料局部滯后光譜,并一直延伸至壓電半導(dǎo)體的表征,然而用PFM對(duì)h-BN薄膜進(jìn)行壓電表征。

近年,科學(xué)家通過(guò)理論計(jì)算對(duì)二維和三維的h-BN的壓電應(yīng)力系數(shù)進(jìn)行了計(jì)算,從理論說(shuō)明h-BN具有壓電性,可以用于高頻SAW器件中。李展等通過(guò)正交法制備了適用于聲表面波器件的h-BN薄膜,然而制備的h-BN薄膜的c-軸取向不高而且對(duì)h-BN薄膜的表面形貌及壓電響應(yīng)沒(méi)有進(jìn)行研究。