压电材料参数提取方法技术

本公开提供一种压电材料参数提取方法，包括：制备基于待测压电材料的压电薄膜；通过所述压电薄膜提取压电材料的密度与压电系数d

【技术实现步骤摘要】
压电材料参数提取方法


[0001]本公开涉及半导体、材料参数
，尤其涉及一种压电材料参数提取方法。

技术介绍

[0002]随着全球通讯技术的快速发展，5G射频滤波器市场持续、快速增长。声波技术具备低成本和小尺寸的优势，成为了实现高性能高频射频滤波器的有效解决方案之一，一直备受人们关注。由于具有CMOS工艺兼容性和低介电损耗，氮化铝及掺钪氮化铝材料已成为最广泛应用于高性能射频滤波器的压电材料。
[0003]然而，目前还没有完整的针对氮化铝或掺钪氮化铝材料参数提取的方法，尤其是针对掺钪氮化铝材料，相关器件的设计与仿真工作中所需的材料参数只能采用通过第一性原理和密度泛函理论计算得到的预测结果，但其仅为理想状态下的理论值，并不适用于实际制备的器件。对于掺钪氮化铝材料而言，其材料特性受钪掺杂浓度影响较大，且不同材料生长工艺得到的掺钪氮化铝薄膜的材料特性也存在较大差异性，严重影响了基于掺钪氮化铝材料的压电器件的设计与仿真工作。

技术实现思路

[0004]基于上述问题，本公开提供了一种压电材料参数提取方法，以缓解现有技术中制备的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种压电材料参数提取方法，包括：制备基于待测压电材料的压电薄膜；通过所述压电薄膜提取压电材料的密度与压电系数d
33
；基于待测压电材料制备压电材料参数提取组件；测量压电材料参数提取组件的属性参数；根据属性参数提取待测压电材料的介电常数、压电系数e
33
、压电系数e
31
、压电系数d
31
、以及弹性系数矩阵，完成待测压电材料的参数提取。2.根据权利要求1所述的压电材料参数提取方法，所述压电材料选自氮化铝、掺钪氮化铝。3.根据权利要求1所述的压电材料参数提取方法，通过所述压电薄膜提取压电材料的密度与压电系数d
33
包括：使用X射线衍射确定待测压电材料的晶格常数a和c，使用扫描电子显微镜确定待测压电材料的钪掺杂浓度x；以及使用压电测试设备测量得到压电系数d
33
；其中，密度ρ的计算公式为：钪掺杂浓度x表示压电薄膜材料中Sc原子占Sc与Al原子数量之和的比例，为压电薄膜单个晶胞的平均质量，为压电薄膜单个晶胞的平均体积，N
A
为阿伏伽德罗常数，M
Al
为Al元素的摩尔质量、M
Sc
为Sc元素的摩尔质量、M
N
为N元素的摩尔质量。4.根据权利要求3所述的压电材料参数提取方法，所述压电测试设备选自压电力显微镜、精密压电测量系统。5.根据权利要求1所述的压电材料参数提取方法，所述压电材料参数提取组件包括：FBAR器件、CMR器件、以及CLMR器件。6.根据权利要求5所述的压电材料参数提取方法，所述压电材料参数提取组件的属性参数包括：待测压电材料的密度；FBAR器件的反谐振频率f
a
、机电耦合系数k2、电容C、面积A、厚度T；CMR器件的谐振频率f
r
、品质因数Q、动态电阻R
M
、长度L、宽度W、厚度T；CLMR器件的谐振频率f
r
、机电耦合系数k2、叉指电极间距p、厚度T。7.根据权利要求5所述的压电材料参数提取方法，其中，所述CMR器件为单端口矩形板轮廓模式谐振器；所述CLMR器件中包括一组具有不同叉指电极间距p的横截面Lam
é
模式谐振器，不同CLMR间的叉指电极间距设定差值Δ为1
‑
10nm，叉指电极对数为1
‑
50，表面金属覆盖率为10％
‑
90％。8.根据权利要求7所述的压电材料参数提取方法，CLMR器件中叉指电极间距的最佳值p
opti
，通过如下公式求得：
其中，C
′
11
、C
′
33
、C
′
55
为通过第一性原理和密度泛函理论计算得到压电薄膜材料的理论弹性系数，T为压电薄膜厚度。9.根据权利要求6所述的压电材料参数提取方法，其中，测...

【专利技术属性】
技术研发人员：左成杰，方纪明，杨凯，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：