通过优化AlN种子层晶度和极性对齐来提高薄膜散装声学共振器的性能
Tingting Yang1,2, Qinwen Xu1,2, Yaxin Wang1,2
1School of Integrated Circuits, Hubei Key Laboratory of Electronic Manufacturing and Packaging Integration, Wuhan University, Wuhan, China.
这项研究增强了用于无线通信的酸化共振器. 双优化策略显著提高了 Sub-7 GHz 系统的机电合和波器性能.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电气工程 电气工程
- 声学设备 声学设备
背景情况:
- 基于化 (AlN) 的薄膜散装声学共振器 (FBAR) 对于无线通信至关重要,但受到有限的机电合的影响.
- 在AlN中加入的 (Sc) 增强了压电特性,但往往导致晶度降低和极性逆转,阻碍了设备的性能.
- 理论分析确定了AlN/ScAlN接口是由于极性不匹配而导致压电降解的关键因素.
研究的目的:
- 通过提出一种新的双优化策略来解决SC-doped AlN共振器的局限性.
- 为了改善晶体对齐并消除AlN/ScAlN接口上的极性逆转.
- 提高FBAR的有效机电合系数和总体性能,以实现先进的无线通信.
主要方法:
- 采用单晶AlN种子层来促进高度c轴定向的ScAlN薄膜.
- 使用后续的种子层去除步骤来消除极性逆转接口.
- 使用开发的双优化策略制造和特征 FBAR 和过器.
主要成果:
- 用种子层制造的共振器获得了736.6的最大质量因子.
- 移除种子层消除了极性逆转接口,将有效的机电合系数从6.0%提高到13.2%.
- 过器显示中心频率为6.4 GHz,带宽为740 MHz,带外排斥>40 dB.
结论:
- 拟议的双优化策略有效地提高了晶体质量,并消除了ScAlN膜中的极性不匹配.
- 这种方法显著提高了FBAR的机电合和性能.
- 开发的过器显示出下一代7GHz以下无线通信系统的巨大潜力.
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