SU1683184A1 - Способ напылени высокоориентированной пьезоэлектрической пленки окиси цинка - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к приборостроению . Цель - повышение качества пьезоп- ленки при высоких скорост х напылени . 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.

Description

Изобретение относитс  к приборостроению и радиотехнике, в частности к технологии получени  ориентированных пленок и может быть использовано при напылении пленок в электроакустических преобразовател х .

Цель изобретени  - повышение качества пьезопленки при высоких скорост х напылени .

Способ заключаетс  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 105 - 10 Р. Затем производ т распыление и осаждение пьезоэлектрического материала на изотропную диэлектрическую подложку.

Пример.Приготовлено 6 партий подложек из плавленого кварца в форме пласти - нок размером 10x10x1,5 мм. Кажда  парти  состоит из 30 пластинок. Кажда  из п ти партий облучаетс  соответствующей дозой у-излучени  от кобальтовой пушки (энерги 

кванта 1,2 МэВ). Дозы следующие: 104, 105, 106, 107, 108 Р (по количеству партий), шеста  парти  подложек не облучаетс  и таким образом соответствует услови м напылени  по известному способу. Напыление пленок ZnO на эти подложки производитс  на вакуумной установке УРМ 279.011 с помощью магнетронной системы распылени . Распыл емой мишенью  вл етс  порошок ZnO, спресованный в форме дискообразной таблетки . Рабоча  среда состоит из 50% аргона и 50% кислорода при давлении 0,076 Па. Температура подложки 523 К. Дл  подложек каждой партии напыление производитс  на дес ти различных скорост х от 1,0 до 10 мкм/ч. Пленки ZnO напыл ютс  до толщины 1 мкм. На каждой скорости напыл етс  по 3 пленки каждой партии, Напыление производитс  на поверхность подложки, обращенной к пучку у -лучей при облучении. Угол разориентировки С-оси от нормали к подложке а определ ют с помощью рентгеновского дифрактометра ДРОН-20 по кривым качани . Коэффициент электромеханической св зи определ ют по стандартной методи (Л

С

о

00 00

00

Јь

ке с помощью измерител  частотных характеристик АХЧ XI-12.

Результаты измерени  параметров пленок ( о и а } усредненные по трем пленкам одной партии, получаемые при одной скорости напылени , приведены в таблице.

Анализ параметров пленки показывает, что при дозе облучени  106 Р на скорости напылени  10 мкм/ч получаютс  пленки такие же по качеству, как и пленки, получаемые без облучени  подложки, но при скорости всего в 2 мкм/ч. Так как при этом а близко к 10%, эти пленки можно считать высокоориентированными. Таким образом, облучение подложки позвол ет обеспечить высокое качество пленки при п тикратном увеличении скорости ее напылени . При дозе в 10 Р высокое качество пленки сохран етс  при двукратном увеличении скорости напылени . Доза в 10 Р не дает заметного повышени  скорости напылени  высокоориентированной пленки. При изменении дозы облучени  от 10 до 10 Р параметры пленок мен ютс  мало, остава сь весьма высокими. Повышение дозы до 10а Р практически не вли ет на параметры пленки, однако подложка приобретает окраску, что свидетельствует об образовании в подложке значительного количества точечных дефектов (центров окраски), снижающих механическую прочность материала подложки .

Таким образом, в интервале доз облучени  от 105 до 107 Р создаетс  возможность получени  высокоориентированных пъе- зопленок ZnO на скорост х, превышающих в 2 - 5 раз скорость напылени  на необлученные подложки. Облучение диэлектриков ионизующим облучением в том числе и } -квантами использовалось преимущественно дл  получени  электретного эффекта и не использовалось дл  улучшени  качества напыл емой на диэлектрик пьезоэлектрической пленки.

Интервал энергий у-квантов дл  облучени  подложки выбран из физических соображений , объ сн ющих эффект улучшени  качества пьезопленок при высоких скорост х напылени  ZnO. Снижение качества пленки с увеличением скорости осаждени  св зано с преимущественным испарением более летучей компоненты пленки, в данном случае ионов кислорода, под действием интенсивного пучка осаждаемых ионов ZnO. Преп тствовать такому ис- парению может электрическое поле, локализованное вблизи поверхности подложки и имеющее нужное направление. Поле , способное прит гивать отрицательные ионы кислорода, можно создать облучением подложки у -квантами, вызывающими выбивание электронов, в направлении пучка

у-квантов. Хот  комптон-эффект имеет место в широком интервале энергий у -квантов , резко выраженное анизотропное рассе ние с диаграммой, выт нутой вдоль пучка у -квантов, наблюдаетс  при достижении энергии у-кванта примерно 0,8 МэВ и более. Сужение диаграммы рассе ни  происходит непрерывно с увеличением энергии у-квантов. Кроме того, с изменением энергии у-квантов измен етс  соот5 ношение конкурирующих процессов: упругого рассе ни , фотоэффекта, комптон- зффекта, рождени  электронпозитронных пар. Анализ соотношени  массовых коэффициентов рассе ни , характеризующих

0 эти процессы, позвол ет сделать вывод о гом, что по отношению к комптон-эффекту с учетом необходимой степени его анизотропии (наличие резко выраженного рассе ни  назад) оптимальным интервалом значений

5 энергий у -квантов  вл етс  область примерно между 0,8 и 2 МэВ. При меньших энерги х уменьшаетс  степень анизотропии рассе ни , т.е. снижаетс  дол  обратного рассе ни  и сильно конкурируют

0 процессы упругого рассе ни  и фотоэффект . При увеличении энергии более 2 МэВ наблюдаетс  уменьшение массового коэффициента комптоновского рассе ни  и возрастание роли рождени  пар. Выбитые

5 вперед электроны либо покидают подложку, либо тормоз тс  и захватываютс  ловушками . При достаточно большой глубине таких ловушек возможно длительное сохранение электрического пол  у поверхности подлож0 ки.

Среди изотропных диэлектрических подложек, используемых дл  напылени  пьезопленки ZnO, обнаружен один материал - плавленный кварц, способный созда- 5 оать .у своей поверхности электрическое поле под действием пучка квантов.

Использование предлагаемого способа позвол ет сократить врем , требуемое дл  напылени  пьезопленки, что влечет за со- 0 бой как сокращение удельного расхода энергии на получение издели , так и повышение производительности труда.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ напылени  высокоорментиро- 5 ванной пьезоэлектрической пленки оксида цинка, включающий распыление и осаждение пьезоэлектрического материала на изотропную диэлектрическую подложку, ат л и- чающийс  тем, что, с целью повышени 

   516831846

   качества пьезопленки при высоких скоро- плавленый кварц, предварительно облучив ст х напылени , в качестве материала изо- его у -излучением с энергией в интервале тройной диэлектрической подложку берут 0,8-2 МэВ и дозой в пределах 105- 10 Р.