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研究生:鄭元圻
研究生(外文):ZHENG,YUAN-QI
論文名稱:表面聲波元件ZnO薄膜的研究
指導教授:張炎輝張炎輝引用關係
指導教授(外文):ZHANG,YAN-HUI
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:礦冶及材料科學研究所
學門:工程學門
學類:其他工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:1991
畢業學年度:78
語文別:中文
論文頁數:98
中文關鍵詞:表面聲波元件指數性衰減壓電材料交指狀電極壓電阻率
外文關鍵詞:ZnO薄膜
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表面聲波(Surface Acorstic Wave,S.A.W.)是一種沿固體表面傳播的波, 它的振幅在
固體表面最大且隨深度呈指數性衰減, 所以它所傳送的機械能量集中在離表面一個波
長左右的深度。1965年White 等人在壓電材料基板上鍍一交狀電極可有效地產生表面
彈性波, 且建議在非壓電性基板上成長一層壓電性材料的薄膜, 并鍍上交指狀電極可
以有效地產生表面聲波。表面聲波元件已證明在信號處理上的潛力,其主要應用範圍
在各種電子裝置上,如通信系統,濾波器,延遲線路,諧振器,TV系統及聲光元件…
等。目前表面聲波裝置以發展薄膜結構為主,一般而言,欲使表面聲波裝置有效地產
生表面波的先決條件是薄膜的品質必須符合高電阻率(10 Ω-cm)及具有優生方向的結
晶結構,使得能產生強烈的壓電效應。本實驗係利用化學氣相相沉積法,於常壓的蒸
鍍系統下,通入N 與H ,使在高溫的氧化鋅蒸鍍源和H 產生還原反應,使得較低溫的
基板附近有過飽和的Zn(g) 與H O(g), 產生化學反應,達到蒸鍍ZnO 的。因此藉著改
變基板溫度,蒸鍍源與基板的溫差,及蒸鍍時間,在石英玻璃基板上蒸鍍ZnO,探討反
應控制機構, 和蒸鍍條件對鍍層結晶方位, 電阻率等性質的影響, 以期尋求最佳成長
條件。
各種蒸鍍條件下,得到的ZnO鍍膜以X- 光繞射定其結晶方向性,SEM觀察鍍層表面形態
及截面形態, 并以四點探針測量電阻率。
結果顯示,當蒸鍍源與基板的溫差為250℃,H /N=15/550 cc/min蒸鍍條件下,基板溫
度600℃為CVD系統蒸鍍時,表面動力控制機構和氣相擴散控制機構的轉折點,即蒸鍍
溫度高於600℃ 時, 由於氣相分子或原了孤移動性增加, 成核所須的臨界半徑大, 晶
體利於成長較不利於成核, 成長晶體頂端有較高的反應物濃度, 造成晶粒往氣相成長
的速率快於往晶粒間成長的速率, 於是基板溫度700℃ 時, 鍍層截面很明顯呈柱狀晶
結構。
鍍層成長速率隨基板溫度及蒸鍍源與基板的溫差之增加而增加, 當蒸鍍源與基板溫差
為250℃, 基板溫度800℃時的條件下, 成長速率高達26μm/hr。由於石英玻璃基板與
ZnO 的線性熱膨脹係數相差一個order , 且過飽和氣體化學反應產生ZnO 及H , 其中
H (g) 在高溫會侵蝕石英玻璃, 造成鍍層晶體破裂, 隨著提高蒸鍍溫度, 裂痕愈嚴重


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