第十六届全国薄膜技术学术研讨会

摘要：AlN压电薄膜以其优异的物理特性、良好的化学稳定性以及较高的纵波声速（10400 m/s），在当今电子通讯设备向高频和超高频发展的时代背景下备受青睐。但是纯AlN 薄膜的压电性能较差，不符合大宽带器件的制作要求。因此本文通过Cr进行掺杂改性，以提升AlN薄膜的压电性能，并通过制备不同掺杂浓度的AlN薄膜来探究Cr掺杂对于AlN薄膜压电性能的提升极限。采用反应磁控溅射工艺分别制备未掺杂和Cr原子比为：10%、15%、20%、25%、30%五个不同掺杂浓度梯度的AlCrN薄膜，运用XRD、SEM、EDS、AFM等表征手段对其进行物相以及形貌的分析，探究Cr掺杂对于AlN薄膜结晶性的提升。结果表明10%到25%的Cr掺杂可以明显提升AlN(002)取向的结晶性，当掺杂含量达到30%时会发生一定程度的相变脱离原来的相组织结构。运用PFM、纳米压痕仪、阻抗分析仪对压电系数、弹性模量和介电常数等影响压电性能的特征参数进行测试。结果表明原子百分比为25%是Cr掺杂对于AlN薄膜压电性能提升的极限（d₃₃=7.59 pm/V），相比未掺杂的纯AlN薄膜(d₃₃=2.10 pm/V)其压电性能提升了3.6倍。综上Cr掺杂可以显著提升AlN薄膜的结晶性以及压电性能，并且在掺杂浓度达到25%时达到提升极限。
 

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