TY  - THES
AB  - In der vorliegenden Dissertation wurden qualitativ hochwertige, piezoelektrische AlN-Schichtenhergestellt und deren Eignung als SAW-Sensormaterial untersucht. Für die Synthese der Schichten wurde das reaktive Radiofrequenz-Magnetron-Sputtern von hochreinem Aluminium unter Beimischung von N2 verwendet. Zur Bestimmung der optimalen Wachstumsbedingungen und zur Strukturaufklärung wurden Beschichtungsparameter-Studienim Zusammenhang mit umfangreichen Charakterisierungsmethoden durchgeführt. Die Parameterstudien umfassten die RF-Leistung, Substrattemperatur, Gaszusammensetzung (Ar:N2-Verhältnis) und den Prozessdruck. Qualitativ hochwertige, (002)-fasertexturierte AlNSchichten wurden bei Raumtemperatur in reiner N2-Atmosphäre hergestellt. Die Schichten sind vollständig c-Achsen orientiert mit einer Halbwertsbreite der (002)-AlN-Rockingkurve von 0,1°. Es sind Schichtdicken bis 6,6 µm mit einer Oberflächenrauheit von weniger als 2 nm hergestellt worden. Mittels Nanoindentierung bestimmt, weisen die Schichten eine Härte von 21,8 GPa und einen E-Modul von 338 GPa auf. Die SAW-, SLAW- und Transversal-Geschwindigkeiten wurden mit 5,7 km / s, 10,9 km / s bzw. 6,7 km / s mittels
Rasterultraschallmikroskopie bestimmt. Für den Aufbau einer PSAW-Teststruktur wurden mittels Mikrowellenplasma-unterstützter CVD hergestellte, polierte, nanokristalline Diamantschichten (NCD) als Substratmaterial für die AlN-Abscheidung verwendet. Die nötige AlN-Schichtdicke für die Anregung von PSAW-Moden wurde simuliert und erfolgreich realisiert. Zur Erzeugung der Oberflächenwellen wurden IDT-Strukturen mittels FIB-SEM sowohl durch Pt-Abscheidung als auch mittels Elektronenstrahllithographie hergestellt. Es wurde eine Symmetrische Kammstruktur mit einer Fingerbreite und –abstand von jeweils 2 µm gewählt, was einer Wellenlänge von 8 µm entspricht. Gemäß Simulation ergibt sich daraus eine AlN-Schichtdicke von 720 nm zum Erreichen der ersten PSAW-Mode. Die als SAW-Filter angeordneten IDTs zeigten bei den Messungen mittels Frequenzgeber und Oszilloskop eine Resonanzfrequenz von 1 GHz im AlN-Si-System und 2 GHz im AlN-NCD-System. Die dazugehörige Phasengeschwindigkeit der PSAWs ist 8,2 km / s und 16,1 km / s im Falle des AlN-Si- bzw. AlN-NCD-Systems. Die Simulation stimmt mit den hier gemessenen Werten mit einer Abweichung von nur 1 % überein und bestätigt die erfolgreiche Anregung von PSAWModen.
Die hier gefundenen Ergebnisse zeigen die Überlegenheit der Materialkombination AlN-NCD gegenüber anderen Piezomaterialien. Zusammen mit der Möglichkeit beide Materialien in Form von Schichten herzustellen, erweitert das deren Einsatzgebiete immens, da die Substrat-Schichtkombination nahezu beliebig ist.
AU  - Vogel, Michael
DA  - 2016
KW  - Sputtern
KW  - PSAW
KW  - SAW
KW  - Sputtering
KW  - Aluminum nitride
KW  - Diamond
KW  - Surface acoustic wave
LA  - ger
PY  - 2016
TI  - Herstellung von Aluminiumnitrid Dünnschichten mittels Magnetron Sputtern auf Diamant für potentielle Pseudo-Surface-Acoustic-Wave-Anwendungen
TT  - Synthesis of aluminum nitride thin films utilizing magnetron sputtering on diamond for potential pseudo surface acoustic wave applications
UR  - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:hbz:467-10414
Y2  - 2024-12-26T21:37:33
ER  -