[发明专利]声表面波复合结构材料和应用

说明书

                        技术领域

本发明涉及声表面波复合材料和在器件上应用。

                        背景技术

温度延迟系数(TCD)是表面波的一个重要参数。比如对于带通滤波器，中心频率、相移以及时延都是和温度相关的；对于脉冲压缩雷达中匹配滤波器，基板温度变化会带来距离探测精度的下降。对于相位编码匹配滤波器，随着温度的变化处理增益会严重下降。但是，大多数常用的单晶压电材料如LiNbO₃和LiTaO₃拥有一个很大的正的TCD。

层状结构是解决温度补偿问题的基本的方法之一。Ideaki Nakahata，Akihiro Hachigo，KenjiroHigari，Satoshi Fujii，Shin-ichi Shikata和Naoji Fujimori 1985年在IEEE Transactions onUltrasonics，Ferroelectrics，and Frequency Control，第42卷，第362页报道了SiO₂/ZnO/Diamond/Si结构。Parker T.E.and Wichansky H.1979年在Journal of Applied Physics，第50卷，第1360页，Parker T.E.and Schulz M.B.1975年在Applied Physics Letters，第26卷，第75页分别报道了SiO₂/LiNbO₃结构。Toru Ishi 2002年在Proceeding of 2002 IEEE UltrasonicsSymposium，第189页，Kengo Asai，Mitsutaka Hikita，Atsushi Isobe，Kazuyuki Sakiyama 2002年在Proceeding of 2002 IEEE Ultrasonics Symposium，第235页分别报道了SiO₂/LiTaO₃结构。KazuoTsubouchi，Nobuo Mikoshiba 1985年在IEEE Transactions on Sonics and Ultrasonics，第Su-32卷，No.5，第634页报道了AlN/Si和AlN/Al₂O₃结构。在上述工作中，发现温度特性得到了改善，甚至得到了零TCD。非晶态SiO₂和单晶AlN薄膜都具有负温度系数。然而要实现零TCD需要较厚的薄膜，特别是在低频器件中，而SiO₂的沉积速率较低。高C轴取向氮化铝单晶薄膜比较难以生长，同时也需要较大膜厚。这些都限制了它们的应用。另外，沉积在基板上的薄膜不仅改变了该结构的温度特性，同样还影响了表面波传播的其他特性。这种层状结构有用与否，还要看模式间的耦合、传播损耗等。

2005年Namrata Dewan，Monika Tomar，Vinay Gupta and K.Sreenivas在Applied PhysicsLetters，第86卷，第223508页报道了非晶态TeO₂薄膜也具有负温度系数。实验结果证明在128°Rotated Y-X LiNbO₃基底上，采用TeO₂可以获得零TCD，且需要的膜厚远低于SiO₂膜。我们通过运用J.J.Campbell和W.R.Jones，1968年在IEEE Transaction on Sonics and Ultrasonics，第15卷，第209页给出的方法，对非晶态TeO₂/128°Rotated Y-X LiNbO₃结构中的声波传播特性进行了探讨。发现该结构具有高达5.5％的机电耦合系数(K²)，且实现零TCD所需TeO₂膜厚仅是SiO₂膜厚的三分之一左右。这意味着沉积所需厚度的TeO₂膜更容易。但是，在该结构中一阶模式与二阶模式之间存在极强的耦合，使其在表面波器件中的应用受到了限制。这一工作2007年商晓莉、公勋、熊军和章德在Proceeding of IEEE Ultrasonics Symposium，P3I-5上做了报道。

                        发明内容