[发明专利]一种ZnO薄膜材料、声表面波滤波器复合薄膜材料及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及ZnO薄膜声学性能的改进，具体指提升ZnO薄膜电阻率及增强其压电性的材料，同时还涉及基于该压电薄膜的高频SAW滤波器，属于微声压电薄膜材料技术领域。

背景技术

声表面波滤波器是采用石英、钽酸锂、铌酸锂晶体等压电材料，利用其压电效应和声表面波传播的物理特性而制成的一种滤波专用器件。所谓压电效应，即是当晶体受到机械作用时，将产生与压力成正比的电场的现象。具有压电效应的晶体，在受到电信号的作用时，也会产生弹性形变而发出声波，即可把电信号转为声信号。由于这种声波只在晶体表面传播，故称为声表面波。

声表面波滤波器具有体积小，重量轻、性能可靠、不需要复杂调整的特点。其包括声表面波电视图像中频滤波器、电视伴音滤波器、电视频道残留边带滤波器。广泛应用于电视机及录像机中频电路中，以取代LC中频滤波器，使图像、声音的质量大大提高。

近年来，通信的高速发展受到目前可用频率资源不足的制约，使得实际通信向更高频率发展。作为移动通信中常用的频率控制元件一声表面波滤波器，其发展趋势也必然是高频滤波器。但是现有技术制作的高频声表面波滤波器件的插入损耗一般都比较大，而且随着声表面波器件的使用频率不断提高，其插入损耗的问题越来越明显。因此如何降低滤波器的损耗，提高其工作频率，是本领域技术人员亟需解决的问题。

利用UNCD膜的高声速、高导热特性以及ZnO薄膜的压电特性，可以制作出高频SAW滤波器，但由于纯ZnO薄膜为半导体，其体电阻率低，同时在纯ZnO薄膜上制作的IDT换能器漏电流大，导致IDT换能器转换损耗增加。

发明内容

针对现有技术中纯ZnO薄膜存在体电阻率低、压电性不高的不足，本发明的目的在于提供一种提升电阻率及增强其压电性的ZnO薄膜材料。同时提供一种高频SAW滤波器用IDT/Li_xV_yZn_（1-x-y）O/UNCD/Si复合结构强压电性薄膜材料。本发明可以降低SAW滤波器插损、提高SAW滤波器工作频率。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种ZnO薄膜材料，在该ZnO薄膜中掺杂有锂和钒，构成Li_xV_yZn_（1-x-y）O压电薄膜，其中x为0.005～0.01，y为0.02～0.025。

优选地，x为0.0058，y为0.023。

声表面波滤波器用复合薄膜材料，从下到上依次由Si衬底、UNCD膜层、Li_xV_yZn_（1-x-y）O压电薄膜层、IDT换能器Al/Ti薄膜层构成，Li_xV_yZn_（1-x-y）O压电薄膜层厚度为250 nm～600nm，其中x为0.005～0.01，y为0.02～0.025。

优选地，x为0.0058，y为0.023，此时Li_xV_yZn_（1-x-y）O压电薄膜层为Li_0.0058V_0.023Zn_0.9712O压电薄膜层，Li_0.0058V_0.023Zn_0.9712O压电薄膜层厚度为504nm，Li_0.0058V_0.023Zn_0.9712O压电薄膜(002)面择优取向度为：X射线衍射曲线特征峰半峰宽FWHM为0.2424°，X射线衍射摇摆曲线半峰宽FWHM为4.4618°。

进一步地，所述UNCD膜厚度为5000nm；Al/Ti薄膜厚度分别为100nm/30nm。

声表面波滤波器复合薄膜材料制备方法，步骤如下，

1）选用Si衬底、UNCD膜层构成UNCD/Si基片，采用清洗液对UNCD/Si基片进行清洗；

2）在UNCD/Si基片上直流磁控反应性溅射LiVZn合金靶沉积Li_xV_yZn_（1-x-y）O压电薄膜层，厚度为250 nm～600nm，其中x为0.005～0.01，y为0.02～0.025；