1. Изобретение относится к пьезоэлектрическим кристаллическим пле кам и может быть использовано в пр pax на пьезоэлектрической пленке, держащей окись цинка с шестиугольн кристаллической (решеткой) структу рой. Известна пьезоэлектрическая кри таллическая пленка, состоящая из кристаллической окиси цинка с Сосью 1 | . Недостатком известного устройст является узкий частотный диапазон существования пьезоэлектрического эффекта. Известна .также пьезоэлектрическ кристаллическая пленка, состоящая подложки и кристаллической окиси цинка с С-осью, перпендикулярной поверхности подложки 2. Недостаток известного устройств состоит в обеспечении пьезоэлектри ческого эффекта в узком диапазоне частот и использовании малых электромощностей. Цель изобретения - обеспечение пьезоэлектрического эффекта в. широ ком диапазоне от низких до высоких частот с-использованием высоких электромощностей. Поставленная цель достигается тем, что пьезоэлектрическая кристаллическая пленка дополнительно содержит 0,01-20,0 ат.% марганца, а ркись Zn - остальное,также тем, что пьезоэлектрическая кристаллическая пленка дополнительно содержит О,01-20,О ат. меди. Пьезоэлектрическая кристаллическая пленка может быть выполнена в соответствии с любым из обычных способов, таких как напыление радиочастотным способом,. . способами сораспыления, а также способами внедрения ионов. На фиг. 1 изображена схема устройства, используемого для создания пьезоэлектрических кристаллических пленок способом р адиочастотного исполнения; на фиг. 2 и 4 - снимки, выполненные на электронном микроскопе, обычных кристаллических пьезоэлектрических пленок на основе окиси цинка; на фиг. 3 и 5 - снимки, выполненные на электронном микроскопе, пьезоэлектрических кристаллических пленок. Устройство содержит кожух 1 в форме колокола, в котором ус.тановл ены два электрода, т.е. расположенi.n; мар.:1ллельно плоский катод 2 и :u OcKHii анод 3.
На катоде 2 закреплена мишень 4, состоящая главным образом из керамики на основе окиси цинка, включающая MaiHiii и медгг;. Подложку б из или йеталла ша-гревают до температуры от 200 до во время распыления. В колоколообразном кожухе предусмотрены отвод 7 и ввод 8 газа.
I диoчacтoтнoe напыление выполНЯ10Т следующим образом.
После герметизации из колоколообраэного кожуха 1 через отвод 7 удляют ra:j до давления, не превьдиаю|дего 1x10 тор, а затем подают арго или кислород или смесь аргона и кислорода через анод 8, устанавливая /травление на уровне от 1x10 до 1x10-- тор. 1а катод 2 подают напряжение со скоростью изменения, соответствующей радиочастоте от электросилового источника 9. Мощность,создваемая HQ мшиени 4, соответствует 2-8 Вт/см -.
, состоящую главным образо из серг1мики на основе окиси цинка с содержанием магния или из керамики с содержанием магния и меди, получают следующим образом,
Ис.пользуя порошок; ZnO, МпСОт,(или МпО,) и Си как исходные материалы, приготовляют смеси, каждая из которых имеет относительный пропорциональный состав, представленный в таблице. Каждую из смесей подвергают размалыванию влажным способом, просушивают, а затем подвергают предварительному спеканию при 600800С в течение 2 ч. Предварительно спеченный материал или агломерат разрушают, перемалывают влажным способом и с добавлением органического биндера или связующего вещества,а зтем просушивают. Из полученного порошка путем прессования формируют диски диаметром 100 мм и толщиной
5мм под давлением 1000 кг/см, а затем подвергают обжигу при 1200с в течение 2 ч до получения мишеней. Образец 5 подвергают обжигу при температуре 1300-1400°С.
У получаемых таким образом мишеней определяют сопротивление и отношение кажущейся плотности dS к теоретической плотности dt(dS/dt)х10 в процентах. Полученные результаты представлены в таблице.
На основе использования соответствующих полученных мишеней на стеклянных, подложках изготавливают на упомянутом устройстве радиочастотного напыления пь€:зозлектрические кристаллические пленки. Радиочастотное напыление проводят в следующих условиях: смесь газа, состоящую на 90 об.% из аргона и 10 об.% из кислорода, подают в колоколообразный кожух 1 по вводу 8, при этом давление внутри кожуха установлено на уровне . от 1 до 2x10 тор. Стеклянную подложку нагревают до и выдерживают при этой температуре. Мощность, создаваемая на мишени 4, составляет
6Вт/см . За счет электросилового источника, работающего на частоте 13,56 МГц. .
Ориентация С-оси получаемых таким образом пьезоэлектрических кристалцлических пленок определена с помощью замыкающей кривой методом дифракции рентгеновских лучей.
Среднее значение (х) и среднее квадратичное отклонение (б ) данного угла С-оси от оси получают в отношении поверхности подложки того или иного образца. Результаты представлены в таблице. Значения сопротивлений кристаллических пленок представлены также в таблице.
8,6x10 3,1x10 6,.3x10 5, 9x1 о 8,9x10 3,7х1#
10
4,3x10 l,2xlJ
Как видно из таблицы, предлагаемые кристаллические пленки имеют СQCb приблизительно перпендикулярную к поверхности подложки и большое значение сопротивления. Предлагаемые пьезоэлектрические пленки, имеют большой коэффициент электротехнической связи.
Примейяемый диапазон частот . при использовании пьезоэлектрических кристаллических пленок окиси цинка может быть вычислен путем определения fj. из упомянутого уравнения. Значения f , полученные для образцов 3, 4, а.также для образцов 6-8 лежат в пределах от 10 до 100. Таким образом частота, на которой могут работать предлагаемые пьезоэлектрические кристаллические пленк составляет не менее 1 Гц. Это означает, что пьезоэлектрические кристаллические пленки могут быть использованы в широком диапазоне от низких до высоких частот и могут найти применение в низкочастотных генераторах колебаний, например в мниатюрных камертонах и электронных узлах с преломлением волны, наприме волновода.
Образцы 1, 3, 5 и 7 сфотографированы с помощью сканирующего элекронного микроскопа с 1000-кратным увеличением. Нафиг. 2 представлен снимок, выполненный с помощью электронного микроскопа, образца 1; на фиг. 3 - образец 3, на фиг. 4 - образец 5, а на фиг. 5 - образец 7.
Обычные пьезоэлектрические кристаллические пленки обладают шероховатой поверхностью (фиг. 2 и 4), в то время, как предлагаемые пьезоэлектрические кристаллические пленки обладают гладкой поверхностью (фиг. 3 и 5).
i В приведенных примерах, хотя магний и медь применены в виде окислов однако возможно их использование и в других формах, например в виде соединений или сплавов магния и меди, если наперед заданные количества магния и меди войдут в получаемую пьезокристаллическую пленку, выполненную на основе окиси цинка. Концентрация магния и меди в оксидноцинковых пленках, выполненных напылением, составляют 0,01 - 20,0 ат.% соответственно. Если и концентрация магния и концентрация меди равны менее 0,01 ат.%, то получаемая поверхность такой кристаллической пленки является шероховатой, а сопротивление становится небольшим. Если концентрация магния или меди выше 20,0 ат.%, то направление кристаллографической ориентации пленок окиси цинка становится плохо управляемой, что приводит к изменению Р гтону ухудшения ориентации пленок окиси цинка.
Установлено, что при использовании мишени, содержащей магний при ii;jличии или отсутствии меди, могут . получены следующие преимущества.
При массовом производстве пьезоэлектрических кристаллических пленок в промьшшенном масштабе способом напыления с помощью радиочастоты, необходимо iвеличивать скорость роста
0 кристаллических пленок, В таком случае электроэнергия, подаваемая на мишень на единицу ее площади, должна быть большей и в отношении самой мишени существует требование повышения
5 кажущегося или насыпного веса этой мишени. Это требование полностью выполнено у мишени, содержащей магний и включающей или не включающей медь. Как видно из таблицы, предлагаемые
0 мишени имеют насыпную или кажущуюся плотность выше, чем у обычно используемых мишеней, так что мишени, содержащие магний и включающие или не включающие медь, позволяют осуществлять массовое производство пьезо5электрических кристаллических пленок с использованием высоких электромощностей.
Кроме того, следует yiHj i шать, что температура обжига при получении
0 мишеней обычным способом составляет 1300-1400 0, включение же магния делает более низкой темпоратуру обжига магния, что облегчает производство мишеней и снижает при этом затраты.
5
Формула изобретения
5 низких до высоких частот с использованием высоких электромощностей/ пьезоэлектрическая кристаллическая пленка содержит дополнительно марганец, при следующих соотношениях ком0понентов, ат.%:
Магний0., 01-20,00
Окись цинка Остальное
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
0 кл. 62 СО, 1975. .
