氧化锌/类金刚石声表面波器件复合薄膜的制备方法

摘要

类金刚石（diamond-likecarbon,DLC）薄膜具有高声速和光滑表面，是声表面波器件的理想衬底材料，c轴择优取向的氧化锌（ZnO）薄膜具有压电性能。本发明涉及声表面波器件，提供了一种可用于高频、高机电耦合系数、大功率声表面波器件领域的ZnO/DLC声表面波器件复合薄膜结构的制备方法。本发明采用脉冲激光等离子体沉积技术，以石墨和氧化锌为靶材，首先在硅基片上沉积类金刚石薄膜，进而在类金刚石薄膜上沉积一层具有高c轴择优取向的ZnO薄膜，获得可用于薄膜声表面波器件的ZnO/DLC复合薄膜结构。本发明制备工艺简单、易行，该ZnO/DLC复合薄膜结构可用于制作低插入损耗、高频和大功率声表面波器件。

主权项

一种氧化锌/类金刚石声表面波器件复合薄膜的制备方法，其特征在于采用脉冲激光等离子体沉积技术，以石墨和氧化锌为靶材，在硅基片上沉积氧化锌/类金刚石复合薄膜，具体包括以下步骤：步骤1、对硅基片表面进行清洗处理，具体为：将单晶硅片放入丙酮或酒精中利用超声清洗机进行超声清洗，冷风吹干；步骤2、将表面清洗干净的硅基片送入真空室，使用机械泵和分子泵对真空室抽真空；其中真空室抽真空后的真空度小于或等于3×10^‑3Pa；步骤3、采用脉冲激光沉积系统，向真空室内通入工作气体，通过激光烧蚀石墨靶材，在硅基片上沉积类金刚石薄膜；其中向真空室内通入工作气体为氩气或氢气，通入气体后的压强为0.5－30Pa；烧蚀石墨靶材时，石墨靶材与单晶硅基片的距离为40－80mm，基片温度为25－500℃，靶材和基片自转速度5－15转/分钟，激光能量为100－300mJ，激光脉冲频率为1－10Hz；步骤4、类金刚石薄膜沉积结束后，采用氧化锌靶材并调节氧化锌靶材与单晶硅基片的距离，之后向真空室内通入高纯氧气，通过激光烧蚀氧化锌靶材，在类金刚石薄膜上进一步沉积c轴择优取向的氧化锌薄膜；其中氧化锌靶材与单晶硅基片的距离为40－80mm，向真空室内通入高纯氧气后的工作压强为1－30 Pa，激光烧蚀氧化锌靶材时基片温度为200－500℃，靶材和基片自转速度5－20转/分钟，激光能量150－350mJ，激光脉冲频率1－10Hz；步骤5、在真空室内，在O₂气氛下对制备的氧化锌薄膜进行退火处理；退火时气压为10－100 Pa，退火温度400－500℃，退火时间0.5－1h；步骤6、实验结束后，关闭激光器、衬底加热器，并停止气体通入，待样品冷却到室温取出。