六方氮化硼压电薄膜

近年来,高频声表面波(SAW)器件的主要研究热点是高声速、优压电性的基片材料。六方氮化硼(h-BN)具有高声波传播速率,属于六方晶系,具有压电效应,高的化学稳定性和热稳定性,可作为压电薄膜应用于声表面波器件中。

与低声速材料如ZnO、LiNbO3相比,h-BN压电薄膜与金刚石构成“h-BN/金刚石”多层膜结构*E-mail:xmchen2006@126.comSAW器件的相速应该优于“ZnO/金刚石”和“LiN-bO3/金刚石”SAW器件相速,这样,当叉指换能器指宽的相同时,“h-BN/金刚石”多层膜结构SAW器件就可达到更高的频率;而且h-BN和金刚石的相速差较小,温度系数均近似为零,可以实现低频散、频率温度系数好的高频SAW器件,因此,h-BN薄膜的研究具有重要的意义。

采用射频(RF)磁控溅射系统制备h-BN薄膜,通过红外(FTIR)光谱仪,X射线衍射(XRD)仪进行结构表征,并采用原子力显微镜(AFM)对其表面形貌及压电响应进行表征。AFM进行压电性表征是用它的压电响应力显微镜(PFM)。PFM是AFM的接触模式,原本是检测域结构、极化切换及铁电材料局部滞后光谱,并一直延伸至压电半导体的表征,然而用PFM对h-BN薄膜进行压电表征。

近年,科学家通过理论计算对二维和三维的h-BN的压电应力系数进行了计算,从理论说明h-BN具有压电性,可以用于高频SAW器件中。李展等通过正交法制备了适用于声表面波器件的h-BN薄膜,然而制备的h-BN薄膜的c-轴取向不高而且对h-BN薄膜的表面形貌及压电响应没有进行研究。