含碳双掺杂氮化铝压电薄膜、制备方法及应用

技术特征：
1.一种含碳双掺杂氮化铝压电薄膜，其特征在于：所述氮化铝压电薄膜由c元素、x元素和aln组成，所述x元素为mg、zn、ca、be中的一种或组合。2.根据权利要求1所述的含碳双掺杂氮化铝压电薄膜，其特征在于：所述含碳双掺杂氮化铝压电薄膜的分子式为c
m
x
m
al
1-2m
n，0＜m≤0.3。3.根据权利要求1所述的含碳双掺杂氮化铝压电薄膜，其特征在于：所述含碳双掺杂氮化铝压电薄膜的分子式为c
m
x
m
al
1-2m
n，0.125≤m≤0.3。4.一种如权利要求1～3中任一所述含碳双掺杂氮化铝压电薄膜的制备方法，其特征在于：采用pvd三靶溅射法制备，其中，三靶分别为c靶或cn靶，以及x靶与al靶，制备所述含碳双掺杂氮化铝压电薄膜包括以下步骤：将衬底材料清洁烘干后置于真空室中，真空室的气压为10-7
pa；通入氩气和氮气，保持氩气、氮气的气体体积流量分别为35sccm及15sccm，保持真空室的压力为3pa；在c靶或cn靶上施加射频电源，调节功率为150w，同时在x靶及al靶上添加直流电源，调节功率为150w～200w，进行共溅射2h在基片上制备所述含碳双掺杂氮化铝压电薄膜。5.根据权利要求4所述的含碳双掺杂氮化铝压电薄膜的制备方法，其特征在于：三个溅射靶材分别以相对于真空室纵向对称轴成45
°
的位置安装在真空室的顶部，靶材中心相对于基片台中心的距离为150mm。6.一种如权利要求1～3中任一所述含碳双掺杂氮化铝压电薄膜的制备方法，其特征在于：采用pvd双靶溅射法制备，双靶中一个为c靶或cn靶，另一个为对应的xal合金靶或al靶，制备所述含碳双掺杂氮化铝压电薄膜包括以下步骤：将衬底材料清洁烘干后置于真空室中，真空室的气压为10-7
pa；通入氩气和氮气，保持氩气、氮气的气体体积流量分别为35sccm及15sccm，保持真空室的压力为3pa；在c靶或cn靶上施加射频电源，调节功率为150w，同时在xal合金靶或al靶上添加直流电源，调节功率为150w～200w，进行共溅射2h在基片上制备所述含碳双掺杂氮化铝压电薄膜。7.根据权利要求6所述的含碳双掺杂氮化铝压电薄膜的制备方法，其特征在于：两个溅射靶分别安装在相对于真空室纵向对称轴平行的位置，其溅射靶中心至基片台中心的距离为150mm。8.一种如权利要求1～3中任一所述含碳双掺杂氮化铝压电薄膜的制备方法，其特征在于：采用pvd单靶溅射法制备，靶材为cxal合金靶。9.一种声波谐振器，其特征在于：包括如权利要求1～3中任一所述含碳双掺杂氮化铝压电薄膜。10.一种滤波器，其特征在于：包括如权利要求1～3中任一所述含碳双掺杂氮化铝压电薄膜。

技术总结
本发明提供一种含碳双掺杂氮化铝压电薄膜、制备方法及应用，通过第一性原理计算，从原子间结合能入手，设计出采用C元素、X元素双掺杂的AlN压电薄膜，不需对设备进行复杂改装，提出了一种高效简单的技术手段；通过磁控溅射技术制备了含碳双掺杂氮化铝压电薄膜，其中，采用双靶或三靶溅射，靶材分开可以精确控制C元素及X元素的掺杂浓度，尽量始终保持1:1的化学计量比，可在交叉区域获得掺杂均匀的薄膜；采用单靶溅射，则操作简便，便于快速实现薄膜的制备；从而本发明可制备出高压电性能的氮化铝压电薄膜。压电薄膜。压电薄膜。


技术研发人员：李卫民 余希 李鑫 吴挺俊 俞文杰
受保护的技术使用者：中国科学院上海微系统与信息技术研究所
技术研发日：2021.07.21
技术公布日：2023/2/3