双掺杂AlN压电薄膜

压电响应与刚度兼得

通过双元素共掺杂，同时提升压电应变常数和弹性模量，解决了AlN压电增强伴随晶格软化的难题。

Xi, Yu · Zhu, Lei · Zhao, Jia · 吴挺俊 · 俞文杰 · 李卫民

Materials 2023

参数信息

压电应变常数 e33

1.869 C/m2

弹性常数 C33

249.592 GPa

技术优势

压电常数高

掺杂元素具有d/f电子且内部原子坐标变化大，可显著提高e33。

弹性模量不降低

掺杂元素与氮的电负性差较小，可得到较大的C33，避免晶格软化。

谐振器性能更优

与Sc0.25AlN相比，由推荐材料制成的谐振器多数具有更高的Qr和Keff²。

筛选出特定掺杂组合

从117种候选化合物中筛选出B0.125Er0.125Al0.75N、Mg0.125Ti0.125Al0.75N和Be0.125Ce0.125Al0.75N三种高C33和高e33材料。

应用场景

• 5G射频滤波器：提供同时具备高压电耦合和低弹性损耗的压电薄膜，提升滤波器性能。
• 压电谐振器：材料的高Qr和Keff²有利于提高谐振器的频率稳定性和灵敏度。
• MEMS传感器：应用于麦克风、压力传感器等，高压电系数能增强信号强度。
• 薄膜沉积：材料可通过溅射等薄膜沉积技术制备，为器件集成提供基础。