Свойства пленок окиси цинка на подложках из плавленого квар Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

УДК 621.372

В. П. ПОГРЕБНЯК, канд. техн. наук, А. В. МАШИНЕЦ С. В. ПАШКЕВИЧ, В. А. ШАТАЛОВ, студенты

СВОЙСТВА ПЛЕНОК ОКИСИ ДИНКА НА ПОДЛОЖКАХ ИЗ ПЛАВЛЕНОГО КВАРЦА

В статье приводятся результаты исследования слоистых систем тонкая пленка окиси цинка — непьезоэлектрическая подложка из плавленого кварца, определяются зависимости коэффициента

электромеханической связи и скорости распространения ПАВ от значения нормированной к длине волны толщины пленки окиси цинка.

Основой слоистой системы (рис. 1) является пленочный преобразователь, состоящий из встречно-штыревого преобразователя (ВШП) 2, расположенного на поверхности подложки А, и тонкой пьезоэлектрической пленки 3. В зависимости от того, покрыта ли такая структура тонкой металлической пленкой •4 (рис. 1, б) или нет (рис. 1, в), различают две модернизации слоистых структур: с закорачивающим электродом или без него.

Для оценки акустических свойств слоистых систем пленка окиси цинка — плавленый кварц были изготовлены полосовые фильтры с закорачивающим электродом и без. него [1]. В обоих случаях на отполированные подложки методом термовакуумного испарения наносились сплошные, пленки алюминия толщиной 270 нм с подслоем ванадия, фотолитографией формировалась структура ВШП, а затем на всю поверхность подложки осаждались пленки окиси цинка различной толщины. Для первого типа преобразователей сверху на пленку 2пО наносилась сплошная пленка алюминия толщиной 80—100 нм. Затем методом фотолитографии для вскрытия контактных площадок алюминий и окись цинка удалялись. ВШП изготовленных устройств имели по 20 пар штырей и период решетки, равный длине волны X, 40 и 16 мкм. Апертура штырей составляла 75 X, а расстояние между ними 125'X."На подложке размером 20X12X1 мм располагалось по три (д = 40 мкм) и пять {/„=16 мкм) ВШП. Это позволило определить потери на распространение ПАВ как разницу между вносимыми потерями для преобразователей, расположенных на различных расстояниях по обе стороны от возбуждающего ВШП. Потери составили около 0,7 дБ/'мкс и 1 дБ/мкс на частотах 80 и 160 МГц соответственно.

Рис. 1. Преобразонате.иь па основе пьезоэлектрической плепки окиси цинка (а) и его типы с закорачивающим электродом (б) и без

пего (в): / — кепьезо.электрическая подложка; 2— ВШП; пьезоэлектрическая пленка; 4 — ¿вколачивающий электрод

Микроструктуры помещались в специально сконструированное для этих целей устройство, содержащее согласующие индуктивности и 75-омные коаксиальные вход и выход.

Оценка акустических свойств слоистых систем производилась по значениям коэффициента электромеханической связи К<л2, вносимым потерям и скорости распространения ПАВ.

На рис. 2 представлены расчетные (сплошной линией) [2] и экспериментальные зависимости /Сев2 от нормированной к длине волны толщины пленки окиси цинка hjX для микроструктур c. закорачивающим электродом 1 и без него 2. Экспериментально значения Кот? определялись измерением сопротивления излучения Яи, статической емкости Ст и частоты акустического синхронизма ю0 с последующей подстановкой в выражение для коэффициента электромеханической связи K^—^R^Cr/nN, где N— количество пар штырей в ВШП. Экспериментальные зависимости К\в от нормированной толщины пленки окиси цинка близки к расчетным и в определенной степени коррелированы с зависимостями вносимых потерь.

Для значений ЯД<0,1 минимальные вносимые потери получены на структурах с закорачивающим электродом и составляют 15 дБ f/Ссв2 = 0,7 %) при /г/л=0,035, а для значений /гД>0,1 — на структурах без закорачивающего электрода 9 дБ =

= 2,2 %) при hj% = 0,4-0,5.

На рис. 2 приведена также зависимость фазовой скорости ПАВ от нормированной толщины пленки окиси цинка. Скорость ПАВ определялась из значений частоты синхронизма и длины волны: Упав = Д. Как видно из рисунка, Упав изменяется от 3,4-103 м/с (значение фазовой скорости в плавленом кварце) до 2,57-103 м/с (значение фазовой скорости в монокристаллической окиси цинка) по мере увеличения нормированной толщины пленки окиси цинка.

Приведенные результаты показывают, что слоистые структуры пленки окиси цинка — плавленый кварц позволяют в широких пределах управлять скоростью распространения ПАВ и коэффициентом электромеханической связи.

1. Гранкик И. М., Лопушенко В. К-, Кальная Г. И. Технология получения высокоориентированных тонких пленок окиси цинка.— Микроминиатюризация радиоэлектронных устройств, 1979, вып. 2, с. 75—79. 2. Kino G. S., Wagers R. S. Thcori ol intcrdigital couplers ol nonpizoelectric substrates.—J. Appl. Phys. 1973, April, vol. 44, No. 4, p. 1480—1488.

Поступила в редколлегию .29.06.81

0.2 0.3 0.4

Рис. 2. Зависимости коэффициента электромеханической связи и фазовой скорости ПАВ от нормированной к длине волны толщины пленки окиси цинка