一种声学驱动的微型磁电天线结构及其制备方法技术

一种声学驱动的微型磁电天线结构及制备方法，包括基体、布拉格声反射层、底部电极、顶部电极、压电层和磁致伸缩层；布拉格声反射层设置在基体上表面，布拉格声反射层的上表面设置压电层，压电层一端的下部与布拉格声反射层之间设置底部电极；压电层的上表面设置有顶部电极和磁致伸缩层。本发明专利技术的声学驱动超小型磁电天线用布拉格声反射层取代了空气间隙结构和背部掏空的结构，这种改进不仅提高了磁电天线的机械强度，而且多层反射层的存在有利于器件的散热。

An Acoustically Driven Micro Magnetoelectric Antenna Structure and Its Preparation Method

The structure and preparation method of an acoustic-driven micro-magnetoelectric antenna include a substrate, a Prague acoustic reflector, a bottom electrode, a top electrode, a piezoelectric layer and a magnetostrictive layer; a Prague acoustic reflector is arranged on the surface of the substrate; a piezoelectric layer is arranged on the upper surface of the Prague acoustic reflector; and a bottom electrode is arranged between the bottom of one end of the piezoelectric layer and the Prague acoustic reflector. The upper surface is provided with a top electrode and a magnetostrictive layer. The acoustic-driven ultra-small magnetoelectric antenna of the invention replaces the air gap structure and the back hollow structure with the Bragg acoustic reflector. This improvement not only improves the mechanical strength of the magnetoelectric antenna, but also facilitates the heat dissipation of the device with the existence of a multi-layer reflector.

【技术实现步骤摘要】
一种声学驱动的微型磁电天线结构及其制备方法
本专利技术属于微电子与信息
，特别涉及一种声学驱动的微型磁电天线结构及其制备方法。
技术介绍
随着移动通信的发展，天线在智能手机、平板电脑等中的作用越来越关键，特别是现在的智能手机在设计中留给天线的空间越来越少，亟需缩减天线的尺寸。但是，传统的天线在接受和发射电磁波时，天线尺寸要大于共振频率的十分之一波长，才能有效的将射频电信号和辐射磁场耦合。因此，传统天线在进一步微型化的道路上急需找到新的理论突破。目前，在缩小天线尺寸方面有一种新的方法是在薄膜体声波谐振器上面增加一层磁致伸缩层，这种方法实现了声波和电磁波的耦合。在同一频率下，利用声波的波速比电磁波波速小，从而获得的天线尺寸比传统的天线尺寸缩小1-2个数量级。然而，这种结构的天线为了将声波最大化限制在压电堆中，采用的方案是将基体的背部刻穿或者在基体表面刻蚀出一个空气间隙，使压电堆悬空，实现声波的全反射。这种悬空结构一方面抗击强度小，影响器件使用过程中性能的稳定性；另一方面悬空结构需要复杂的体加工或表面加工工艺，制造成本高，产品的良率低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种声学驱动的磁电天线结构及其制备方法，以解决上述问题。为实现上述问题，本专利技术采用以下技术方案：一种声学驱动的微型磁电天线结构，包括基体、布拉格声反射层、底部电极、顶部电极、压电层和磁致伸缩层；布拉格声反射层设置在基体上表面，布拉格声反射层的上表面设置压电层，压电层一端的下部与布拉格声反射层之间设置底部电极；压电层的上表面设置有顶部电极和磁致伸缩层。进一步的，布拉格声反射层包括高声阻抗薄膜和低声阻抗薄膜；一个高声阻抗薄膜和一个低声阻抗薄膜形成一个高低声阻抗薄膜，每个高低声阻抗薄膜的低声阻抗薄膜设置在高声阻抗薄膜上表面；布拉格声反射层为若干个高低声阻抗薄膜叠加形成。进一步的，布拉格声反射层由高声阻抗薄膜和低声阻抗薄膜组成，其中高声阻抗薄膜是W、Mo、AlN、Pt、Au、W或SiN中的一种，低声阻抗薄膜是SiO2、Ti、ZnO、SiOC或Al中的一种。进一步的，磁致伸缩层间隔设置在压电层的上表面，压电层上表面一端部的磁致伸缩层与压电层之间设置顶部电极。进一步的，磁致伸缩层包括磁致伸缩薄膜和缓冲层；磁致伸缩层由一个或者一个周期以上的磁致伸缩薄膜和缓冲层交替形成，用于降低磁性材料在高频下的涡旋电流；基体为硅基体。进一步的，磁致伸缩薄膜为Metglass、Tb-Dy-Fe、FeCo、FeCoB、FeGaB、NiZn铁氧体、Ni-Co铁氧体或SmFe中的一种，缓冲层为Al2O3、MgO、Pt、Cu、Ag或Au中的一种。进一步的，电极材料为Au、Ag、Al、Cu、Pt、W、Ti、Mo或AlN中的一种；压电层为压电材料，压电材料为AlN、石英、LiNbO3、BaTiO3、ZnO、Pb(Zr,Ti)O3、Pb(Mg,Nb)O3-PbTiO3、Pb(Zn,Nb)O3-PbTiO3或BiScO3-PbTiO3中的一种。进一步的，一种声学驱动的磁电天线结构的制备方法，包括以下步骤：1)基体的预处理：第一步先将基体用超纯水超声清洗三分钟，再用无水乙醇超声清洗一分钟，用超纯水清洗三十秒，总共超纯水清洗三次；第二步用丙酮超声清洗一分钟，超纯水清洗三十秒，总共超纯水清洗三次。第三步用浓硫酸和双氧水体积比为3：1的混合溶液清洗基体三十分钟，最后用超纯水清洗六次，每次清洗时间三十秒；第四步将清洗干净的基体用甩干仪器将表面水滴甩干，放入烘箱，设置温度为120度，干燥两小时备用；2)在硅片上生长高声阻抗薄膜Mo，厚度为1μm；3)在高阻抗薄膜Mo上沉积低声阻抗薄膜SiO2，厚度为948nm；按照相同方法依次沉积高低声阻抗薄膜三个周期；4)定义底部电极图形：先通过光刻工艺使光刻胶曝光显影形成需要的图案，此处底部电极设置为矩形电极，材料选择为Au；然后在光刻胶上沉积金属电极Au，最后通过剥离工艺获得底部电极图案；5)压电层结构：在底部电极上沉积压电薄膜AlN，沉积厚度为700nm，然后在压电薄膜上旋涂光刻胶，通过光刻和刻蚀工艺获得压电层薄膜的图案；6)连接底部电极的通孔刻蚀：通过光刻对准和刻蚀工艺，在压电层上刻蚀出通孔用来连接底部电极；7)顶部电极的图案化：先通过光刻工艺使光刻胶曝光显影形成需要的图案，此处顶部电极设置为矩形电极，材料选择为Au；然后在光刻胶上沉积金属电极Au，最后通过剥离工艺获得底部电极图案；8)磁致伸缩层的沉积及图案化：磁控溅射沉积FeCoB/Al2O3薄膜，然后通过光刻及剥离工艺获得磁致伸缩层的图案。与现有技术相比，本专利技术有以下技术效果：本专利技术的声学驱动微型磁电天线用布拉格声反射层取代了空气间隙结构和背部掏空的结构，这种改进省去了复杂的刻蚀工艺，不仅提高了磁电天线的机械强度，而且多层反射层的存在有利于器件的散热。同时，节约了制造成本，提升了器件的良率。附图说明图1为本专利技术结构示意图；其中：1、基体；2、高声阻抗薄膜；3、低声阻抗薄膜；4、底部电极；5、压电层；6、顶部电极；7、磁致伸缩层；8、布拉格声反射层。具体实施方式以下结合附图对本专利技术进一步说明：请参阅图1，一种声学驱动的微型磁电天线结构，包括基体1、布拉格声反射层8、底部电极4、顶部电极6、压电层5和磁致伸缩层7；布拉格声反射层8设置在基体1上表面，布拉格声反射层8的上表面设置压电层5，压电层5一端的下部与布拉格声反射层8之间设置底部电极4；压电层5的上表面设置有顶部电极6和磁致伸缩层7。布拉格声反射层8包括高声阻抗薄膜2和低声阻抗薄膜3；一个高声阻抗薄膜2和一个低声阻抗薄膜3形成一个高低声阻抗薄膜，每个高低声阻抗薄膜的低声阻抗薄膜3设置在高声阻抗薄膜2上表面；布拉格声反射层8为若干个高低声阻抗薄膜叠加形成。布拉格声反射层由高声阻抗薄膜2和低声阻抗薄膜3组成，其中高声阻抗薄膜2是W、Mo、AlN、Pt、Au、W或SiN中的一种，低声阻抗薄膜3是SiO2、Ti、ZnO、SiOC或Al中的一种。磁致伸缩层7间隔设置在压电层5的上表面，压电层5上表面一端部的磁致伸缩层7与压电层5之间设置顶部电极6。磁致伸缩层7包括磁致伸缩薄膜和缓冲层；磁致伸缩层由一个或者一个周期以上的磁致伸缩薄膜和缓冲层交替形成，用于降低磁性材料在高频下的涡旋电流；基体1为硅基体。磁致伸缩薄膜为Metglass、Tb-Dy-Fe、FeCo、FeCoB、FeGaB、NiZn铁氧体、Ni-Co铁氧体或SmFe中的一种，缓冲层为Al2O3、MgO、Pt、Cu、Ag或Au中的一种。电极材料为Au、Ag、Al、Cu、Pt、W、Ti、Mo或AlN中的一种；压电层为压电材料，压电材料为AlN、石英、LiNbO3、BaTiO3、ZnO、Pb(Zr,Ti)O3、Pb(Mg,Nb)O3-PbTiO3、Pb(Zn,Nb)O3-PbTiO3或BiScO3-PbTiO3中的一种。一种声学驱动的磁电天线结构的制备方法，包括以下步骤：1)基体的预处理：第一步先将基体用超纯水超声清洗三分钟，再用无水乙醇超声清洗一分钟，用超纯水清洗三十秒，总共超纯水清洗三次；第二步用丙酮超声清洗一分钟，超纯水清洗三十秒，总共超纯水清洗三次。第三步用浓硫酸和双氧水体积比为3：1的混本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种声学驱动的微型磁电天线结构，其特征在于，包括基体(1)、布拉格声反射层(8)、底部电极(4)、顶部电极(6)、压电层(5)和磁致伸缩层(7)；布拉格声反射层(8)设置在基体(1)上表面，布拉格声反射层(8)的上表面设置压电层(5)，压电层(5)一端的下部与布拉格声反射层(8)之间设置底部电极(4)；压电层(5)的上表面设置有顶部电极(6)和磁致伸缩层(7)。

【技术特征摘要】
1.一种声学驱动的微型磁电天线结构，其特征在于，包括基体(1)、布拉格声反射层(8)、底部电极(4)、顶部电极(6)、压电层(5)和磁致伸缩层(7)；布拉格声反射层(8)设置在基体(1)上表面，布拉格声反射层(8)的上表面设置压电层(5)，压电层(5)一端的下部与布拉格声反射层(8)之间设置底部电极(4)；压电层(5)的上表面设置有顶部电极(6)和磁致伸缩层(7)。2.根据权利要求1所述的一种声学驱动的磁电天线结构，其特征在于，布拉格声反射层(8)包括高声阻抗薄膜(2)和低声阻抗薄膜(3)；一个高声阻抗薄膜(2)和一个低声阻抗薄膜(3)形成一个高低声阻抗薄膜，每个高低声阻抗薄膜的低声阻抗薄膜(3)设置在高声阻抗薄膜(2)上表面；布拉格声反射层(8)为若干个高低声阻抗薄膜叠加形成。3.根据权利要求2所述的一种声学驱动的磁电天线结构，其特征在于，布拉格声反射层由高声阻抗薄膜(2)和低声阻抗薄膜(3)组成，其中高声阻抗薄膜(2)是W、Mo、AlN、Pt、Au、W或SiN中的一种，低声阻抗薄膜(3)是SiO2、Ti、ZnO、SiOC或Al中的一种。4.根据权利要求1所述的一种声学驱动的磁电天线结构，其特征在于，磁致伸缩层(7)间隔设置在压电层(5)的上表面，压电层(5)上表面一端部的磁致伸缩层(7)与压电层(5)之间设置顶部电极(6)。5.根据权利要求1所述的一种声学驱动的磁电天线结构，其特征在于，磁致伸缩层(7)包括磁致伸缩薄膜和缓冲层；磁致伸缩层由一个或者一个周期以上的磁致伸缩薄膜和缓冲层交替形成，用于降低磁性材料在高频下的涡旋电流；基体(1)为硅基体。6.根据权利要求5所述的一种声学驱动的磁电天线结构，其特征在于，磁致伸缩薄膜为Metglass、Tb-Dy-Fe、FeCo、FeCoB、FeGaB、NiZn铁氧体、Ni-Co铁氧体或SmFe中的一种，缓冲层为Al2O3、MgO、Pt、Cu、Ag或Au中的一种。7.根据权利要求1所述的一种声学驱动的磁电天线...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘明，胡忠强，周子尧，吴金根，程苗苗，赵星儿，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61