Способ напыления высокоориентированной пьезоэлектрической пленки окиси цинка

 

Изобретение относится к приборостроению . Цель - повышение качества пьезопленки при высоких скоростях напыления. В качестве материала изотропной диэлектрической подложки берут плавленный кварц, предварительно облучив eroy-излучением с энергией в интервале 0,8 - 2 МэВ и дозой в пределах 105- 107 Р.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 04 и 31/00

ГОСУДАРСТВЕННЪ|И КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ьивг

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4733944/10 (22) 04.09.89 (46) 07.10.91, Бюл. N" 37 (71) Киевский институт народного хозяйства им.Д.С. Коротченко (72) Н.С,Бром, И.M.Ãðàíêèí, А.А,Иванов, Г,И.Кальная; И.А.Марушко, В.А,Огородник и

И.Ф.Прядко (53) 534.35(088.8) (56) Заявка Японии 61 — 40155, кл. Н 01 L

41/18, 1986.

Jornal of Crystal Growth, 1978, v.5, р.346 — 349.

Изобретение относится к приборостроению и радиотехнике, в частности к технологии получения ориентированных пленок и может быть использовано при напылении пленок в электроакустических преобразователях.

Цель изобретения — повышение качества пьезопленки при высоких скоростях напыления.

Способ заключается в том, что в качестве материала изотропной диэлектрической подложки берут плавленый кварц, предварительно облучив его у-излучением с энергией в интервале 0 8 — 0,2 МэВ и дозой в пределах 10 — 10 Р. Затем производят

5 распыление и осаждение пьезоэлектрического материала на изотропную диэлектрическую подложку.

Пример. Приготовлено 6 партий подложек из плавленого кварца в форме пластинок размером 10х10х1,5 мм. Каждая партия состоит из 30 пластинок, Каждая из пяти партий облучается соответствующей дозой у-излучения от кобальтовой пушки (энергия. 5U 1683184 А1 (54) СПОСОБ НАПЫЛЕНИЯ ВЫСОКООРИЕНТИРОВАННОЙ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСкой ПЛЕНКИ ОКИСИ ЦИНКА (57) Изобретение относится к приборостроению. Цель — повышение качества пьезопленки при высоких скоростях напыления. В качестве материала изотропной диэлектрической подложки берут плавленный кварц, предварительно облучив его y-излучением с энергией в интервале 0,8 — 2 МэВ и дозой в пределах 10 — 10 Р.

5 7 кванта 1,2 МэВ). Дозы следующие. 10, 10, 10, l0, 10 Р (по количеству партий), шестая партия подложек не облучается и таким образом соответствует условиям напыления по известному способу. Напыление пленок

Zn0 на эти подложки производится на вакуумной установке УРМ 279.011 с помощью магнетронной системы распыления, Распы, ляемой мишенью является порошок ZnO, спресованный в форме дискообразной таблетки. Рабочая среда состоит из 50 аргона и 50 кислорода при давлении 0,076 Па, Температура подложки 523 К. Для подложек каждой партии напыление производится на десяти различных скоростях от 1,0 до 10 мкм/ч. Пленки ZnO напыляются до тощцины

1 мкм. На каждой скорости напыляется по 3 пленки каждой партии, Напыление производится на поверхность подложки, обращенной к пучку у -лучей при облучении.

Угол разориентировки С-оси от нормали к подложке (7 определяют с помощью рентгеновского дифрактометра ДРОН-20 по кривым качания. Коэффициент электромеханической связи определяют по стандартной методи1683184 ке с помощью измерителя частотных характеристик АХЧ Xl-12.

Результаты измерения параметров пленок (гх и а ) усредненные по трем пленкам одной партии, получаемые при одной скорости напыления, приведены в таблице.

Анализ параметров пленки показывает, что при дозе облучения 10 Р на скорости напыления 10 мкм/ч получаются пленки такие же по качеству, как и пленки, получаемые без облучения подложки, но .при скорости всего в 2 мкм/ч, Так как при этом а близко к 10, эти пленки можно считать высокоориентирован ными. Таким образом, облучение подложки позволяет обеспечить высокое качество пленки при пятикратном увеличении скорости ее напыления. При дозе в 10 Р высокое качества пленки сохраня5 ется при двукратном увеличении скорости напыления. Доза в 10 Р не дает заметнога повышения скорости напыления высокоариентированной пленки, Пои изменении дозы облучения от 10 до 10 Р параметры пленок меняются мало, оставаясь весьма высокими. Повышение дозы до 10 Р пракЯ тически не влияет на параметры пленки, однако подложка приобретает окраску, что свидетельствует аб образовании в подложке значительного количества точечных дефектов (центров окраски), снижающих механическую прочность материала подложки.

Таким образом, в интервале доз облучения от 10 да 10 Р создается возможность получения высокоориентированных пъезопленок ZnO на скоростях, превышающих в 2 — 5 раз скорость напыления на неаблученные подложки, Облучение диэлектриков ионизующим облучением в том числе и 1

-квантами использовалось преимущественно для получения электретного эффекта и не использовалось для улучшения качества напыляемой на диэлектрик пьезоэлектрической пленки.

Интервал энергий Y-квантов для облучения подложки выбран из физических соображений, объясняющих эффект улучшения качества пьеэопленок при высоких скоростях напыления ZnG, Снижение качества пленки с увеличением скорости осаждения связано с преимущественным испарением более летучей компоненты пленки, в данном случае ионов кислорода, под действием интенсивного пучка осаждаемых ионов ZnQ. Препятствовать такому испарению может электрическое поле, локализованное вблизи поверхности подложки и имеющее нужное направление. Па35

45 наблюдается уменьшение массового коэффициента комптоновского рассеяния и возрастание роли рождения пар. Выбитые вперед электроны либо покидают подложку, либо тормозятся и захватываются ловушками, При достаточно большой глубине таких ловушек возможно длительное сохранение электрического поля у поверхности подложки.

Среди изотропных диэлектрических подложек, используемых для напыления пьезопленки ZnO, обнаружен один материал — плавленный кварц, способный создагать,у своей поверхности электрическое поле под действием пучка квантов, Использование предлагаемого способа позволяет сократить время, требуемое для напыления пьезопленки, что влечет за собой как сокращение удельного расхода энергии на получение иэделия, так и повышение производительности труда.

Формула изобретения

Способ напыления высокоариентированной пьезоэлектрической пленки оксида цинка, включающий распыление и осаждение.пьезоэлектрического материала на иэотропную диэлектрическую подложку, ат л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения ле, способное притягивать отрицательные ионы кислорода, можно создать облучением подложки у -квантами, вызывающими выбивание электронов, в направлении пучка у-квантов. Хотя комптон-эффект имеет место в широком интервале энергий у -квантов, резко выраженное анизотропное рассеяние с диаграммой, вытянутой вдоль пучка y -квантов, наблюдается при дости10 жении энергии у-кванта примерно 0,8 МэВ и более, Сужение диаграммы рассеяния происходит непрерывно с увеличением энергии 1 квантаВ. Кроме того, с изменением энергии у-квантов изменяется соотношение конкурирующих процессов: упругого рассеяния, фотоэффекта, комптонэффекта, рождения электранпозитронных пар. Анализ соотношения массовых коэффициентов рассеяния, характеризующих эти процессы, позволяет сделать вывод о том, что по отношению к комптон-эффекту с учетом необходимой степени его анизотропии (наличие резко выраженного рассеяния назад} оптимальным интервалом значений энергий у -квантов является область примерно между 0,8 и 2 МэВ, При меньших энергиях уменьшается степень анизотра- . пии рассеяния, т.е. снижается доля обратнога рассеяния и сильно конкурируют процессы упругого рассеяния и фотоэффект. При увеличении энергии более 2 МэВ

1683184

Составитель И. Игумнова

Техред М.Моргентал Корректор Т,Колб

Редактор Н.Яцола

Заказ 3422 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 качества пьезопленки при высоких скоростях напыления, в качестве материала изотропной диэлектрической подложку берут плавленый кварц, предварительно облучив его у -излучением с энергией в интервале

0,8 — 2 МэВ и дозой в пределах 10 — 10 Р.

5 7