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Erschienen in: Acoustical Physics 5/2022

01.10.2022 | PHYSICAL ACOUSTICS

Improvement of Surface Acoustic Wave Delay Lines Using c-Axis Tilted AlScN Thin Film

verfasst von: Fares Kanouni, Farouk Laidoudi, Saad Amara, Khaled Bouamama

Erschienen in: Acoustical Physics | Ausgabe 5/2022

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Abstract

This paper reports the frequency characteristics of SAW-delay line based on c-axis tilted Scandium doped Aluminum Nitride (AlScN) thin film deposited on Sapphire (Al2O3) substrate. The effect of c-axis tilt angle (0°, θ, 90°) on the electromechanical properties and the insertion loss IL of Rayleigh mode in AlScN are respectively evaluated using density functional perturbation theory and Improved Transmission Matrix Approach (ITMA) for different Sc concentrations. A significant enhancement of the IL is observed after incorporation of Sc-dopant, which is accompanied by a shift-down in the SAW operating frequency. Therefore, tilting c-axis of AlScN compensates the frequency loss due to the incorporation of dopants and enhance the SAW delay line characteristics. This founding contributes in overcoming the drawbacks induced by the addition of dopants and helps in the design and realization of high performances SAW delay lines.

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Literatur
1.
Zurück zum Zitat W. Wang, P. M. Mayrhofer, X. He, M. Gillinger, Z. Ye, X. Wang, A. Bittner, U. Schmid, J. K. Lu, Appl. Phys. Lett. 105, 133502 (2014).ADSCrossRef W. Wang, P. M. Mayrhofer, X. He, M. Gillinger, Z. Ye, X. Wang, A. Bittner, U. Schmid, J. K. Lu, Appl. Phys. Lett. 105, 133502 (2014).ADSCrossRef
2.
Zurück zum Zitat Q. Zhang, M. Chen, H. Liu, X. Zhao, X. Qin, F. Wang, Y. Tang, K. H. Yeoh, K. H. Chew, and X. Sun, Materials 14, 6437 (2021).ADSCrossRef Q. Zhang, M. Chen, H. Liu, X. Zhao, X. Qin, F. Wang, Y. Tang, K. H. Yeoh, K. H. Chew, and X. Sun, Materials 14, 6437 (2021).ADSCrossRef
3.
Zurück zum Zitat B. P. Sorokin, A. S. Novoselov, G. M. Kvashnin, N. V. Luparev, N. O. Asafiev, A. B. Shipilov, and V. V. Aksenenkov, Acoust. Phys. 65 (3), 263–268(2019).ADSCrossRef B. P. Sorokin, A. S. Novoselov, G. M. Kvashnin, N. V. Luparev, N. O. Asafiev, A. B. Shipilov, and V. V. Aksenenkov, Acoust. Phys. 65 (3), 263–268(2019).ADSCrossRef
4.
Zurück zum Zitat F. Kanouni, F. Laidoudi, S. Amara, A. Assali, F. Arab, Q. Zou, Proc. SPIE, Sensors, Systems, and Next-Generation Satellites XXIV, 1153012 (2020) F. Kanouni, F. Laidoudi, S. Amara, A. Assali, F. Arab, Q. Zou, Proc. SPIE, Sensors, Systems, and Next-Generation Satellites XXIV, 1153012 (2020)
5.
Zurück zum Zitat W. B.Wang, Y. Q. Fu, J. J. Chen, W. P. Xuan, J. K. Chen, X. Z. Wang, P. Mayrhofer, P. F. Duan, A. Bittner, U. Schmid, J. K. Luo, J. Micromech. Microeng. 26, 075006 (2016).ADSCrossRef W.  B.Wang, Y. Q. Fu, J. J. Chen, W. P. Xuan, J. K. Chen, X. Z. Wang, P. Mayrhofer, P. F. Duan, A. Bittner, U. Schmid, J. K. Luo, J. Micromech. Microeng. 26, 075006 (2016).ADSCrossRef
6.
Zurück zum Zitat P. M. Mayrhofer, E. Wistrela, M. Kucera, A. Bittner, U. Schmid, 18th Int. Conf. on Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems, Anchorage, AK, USA, 15362743 (2015). P. M. Mayrhofer, E. Wistrela, M. Kucera, A. Bittner, U. Schmid, 18th Int. Conf. on Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems, Anchorage, AK, USA, 15362743 (2015).
7.
Zurück zum Zitat P. M. Mayrhofer, P. O. Å. Persson, A. Bittner, U. Schmid, Microsyst. Technol. 22, 1679–1689 (2016).CrossRef P. M. Mayrhofer, P. O. Å. Persson, A. Bittner, U. Schmid, Microsyst. Technol. 22, 1679–1689 (2016).CrossRef
8.
Zurück zum Zitat S. Barth, H. Bartzsch, D. Glöß, P. Frach, T. Modes, O. Zywitzki, Gu. Suchaneck, G. Gerlach, Microsyst. Technol. 22, 1613–1617 (2016)CrossRef S. Barth, H. Bartzsch, D. Glöß, P. Frach, T. Modes, O. Zywitzki, Gu. Suchaneck, G. Gerlach, Microsyst. Technol. 22, 1613–1617 (2016)CrossRef
9.
Zurück zum Zitat H. R. Olsson, Z. Tang, and M. D’Agati, IEEE Custom Integrated Circuits Conference (CICC), 19607351 (2020). H. R. Olsson, Z. Tang, and M. D’Agati, IEEE Custom Integrated Circuits Conference (CICC), 19607351 (2020).
10.
Zurück zum Zitat A. Ding, M. Reusch, Y. Lu, N. Kurz, R. Lozar, T. Christoph, R. Driad, O. Ambacher, and A. Žukauskaitė, Investigation of Temperature Characteristics and Substrate Influence on AlScNBased SAW Resonators, Int. Ultrason. Symp. IEEE, Kobe, 1–9(2018). A. Ding, M. Reusch, Y. Lu, N. Kurz, R. Lozar, T. Christoph, R. Driad, O. Ambacher, and A. Žukauskaitė, Investigation of Temperature Characteristics and Substrate Influence on AlScNBased SAW Resonators, Int. Ultrason. Symp. IEEE, Kobe, 1–9(2018).
11.
Zurück zum Zitat F. Kanouni, S. Amara, A. Assali, F. Arab, Z. Qin, Sensors and Actuators A. 307, 111980 (2020).CrossRef F. Kanouni, S. Amara, A. Assali, F. Arab, Z. Qin, Sensors and Actuators A. 307, 111980 (2020).CrossRef
12.
Zurück zum Zitat S. Manna, K. R. Talley, P. Gorai, J. Mangum, A. Zakutayev, G. L. Brennecka, V. Stevanović, and C. V. Ciobanu, Phys. Rev. Appl. 9, 034026 (2018).ADSCrossRef S. Manna, K. R. Talley, P. Gorai, J. Mangum, A. Zakutayev, G. L. Brennecka, V. Stevanović, and C. V. Ciobanu, Phys. Rev. Appl. 9, 034026 (2018).ADSCrossRef
13.
Zurück zum Zitat F. Bartoli, M. Moutaouekkil, J. Streque, P. Pigeat, S. Hage-Ali, P. Boulet, H. M’Jahed, O. Elmazria, S. Zhgoon, O. Bou Matar, A. Talbi, IEEE SENSORS, Glasgow, UK, 1-3 (2017). F. Bartoli, M. Moutaouekkil, J. Streque, P. Pigeat, S. Hage-Ali, P. Boulet, H. M’Jahed, O. Elmazria, S. Zhgoon, O. Bou Matar, A. Talbi, IEEE SENSORS, Glasgow, UK, 1-3 (2017).
14.
Zurück zum Zitat Y. Ai, S. Yang, Z. Cheng, L. Zhang, L. Jia, B. Dong, J. Wang, Y. Zhang, J. Phys. D: Appl. Phys. 52, 215103 (2019).ADSCrossRef Y. Ai, S. Yang, Z. Cheng, L. Zhang, L. Jia, B. Dong, J. Wang, Y. Zhang, J. Phys. D: Appl. Phys. 52, 215103 (2019).ADSCrossRef
15.
Zurück zum Zitat A. Kochhar, Y. Yamamoto, A. Teshigahara, K. Hashimoto, S. Tanaka, M. Esashi, IEEE Trans. Ultrason. Ferroelectr. Freq. Control. 63, 953-960 (2016).CrossRef A. Kochhar, Y. Yamamoto, A. Teshigahara, K. Hashimoto, S. Tanaka, M. Esashi, IEEE Trans. Ultrason. Ferroelectr. Freq. Control. 63, 953-960 (2016).CrossRef
16.
Zurück zum Zitat S. Tokuda, S. Takayanagi, M. Matsukawa and T. Yanagitani, IEEE Int. Ultrason. Symp. (IUS), Washington, DC, USA, 1-4 (2017). S. Tokuda, S. Takayanagi, M. Matsukawa and T. Yanagitani, IEEE Int. Ultrason. Symp. (IUS), Washington, DC, USA, 1-4 (2017).
17.
Zurück zum Zitat A. Ding, L. Kirste1, Y. Lu1, R. Driad, N. Kurz, V. Lebedev, T. Christoph, N. M. Feil, R. Lozar, T. Metzger, O. Ambacher, A. Žukauskaitė, Appl. Phys. Lett. 116, 101903 (2020).ADSCrossRef A. Ding, L. Kirste1, Y. Lu1, R. Driad, N. Kurz, V. Lebedev, T. Christoph, N. M. Feil, R. Lozar, T. Metzger, O. Ambacher, A. Žukauskaitė, Appl. Phys. Lett. 116, 101903 (2020).ADSCrossRef
18.
Zurück zum Zitat A. Kochhar, Y. Yamamoto, A. Teshigahara, K. Hashimoto, S. Tanaka and M. Esashi, Joint Conf. of the IEEE Int. Freq. Control Symp. & the European Freq. and Time Forum, Denver, CO, USA, 633-636 (2015). A. Kochhar, Y. Yamamoto, A. Teshigahara, K. Hashimoto, S. Tanaka and M. Esashi, Joint Conf. of the IEEE Int. Freq. Control Symp. & the European Freq. and Time Forum, Denver, CO, USA, 633-636 (2015).
19.
Zurück zum Zitat N. M. Feil, N. Kurz, D.F. Urban, A. Altayara, B. Christian, A. Ding, A. Zukauskaite, O. Ambacher, IEEE Int. Ultrasonics Symp. (IUS), Glasgow, UK, 2588-2591 (2019). N. M. Feil, N. Kurz, D.F. Urban, A. Altayara, B. Christian, A. Ding, A. Zukauskaite, O. Ambacher, IEEE Int. Ultrasonics Symp. (IUS), Glasgow, UK, 2588-2591 (2019).
20.
21.
Zurück zum Zitat M. Akiyama,T. Kamohara, K. Kano, A. Teshigahara, Y. Takeuchi, and N. Kawahara, Adv. Mater. 21, 593–596 (2009).CrossRef M. Akiyama,T. Kamohara, K. Kano, A. Teshigahara, Y. Takeuchi, and N. Kawahara, Adv. Mater. 21, 593–596 (2009).CrossRef
22.
Zurück zum Zitat K. Umeda, H. Kawai, A. Honda, M. Akiyama, T. Kato and T. Fukura, IEEE 26th Int. Conf. on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS), Taipei, Taiwan, 733-736 (2013). K. Umeda, H. Kawai, A. Honda, M. Akiyama, T. Kato and T. Fukura, IEEE 26th Int. Conf. on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS), Taipei, Taiwan, 733-736 (2013).
23.
24.
Zurück zum Zitat P. M. Mayrhofer, H. Euchner, A. Bittnera, U. Schmid, Sens. Actuators A. 222, 301-308 (2015).CrossRef P. M. Mayrhofer, H. Euchner, A. Bittnera, U. Schmid, Sens. Actuators A. 222, 301-308 (2015).CrossRef
25.
Zurück zum Zitat M. A. Caro, S. Zhang, M. Ylilammi, T. Riekkinen, M. A. Moram, O. Lopez-Acevedo, J. Molarius, T. Laurila, J. Phys.: Condens. Matter. 27, 279602 (2015).ADS M. A. Caro, S. Zhang, M. Ylilammi, T. Riekkinen, M. A. Moram, O. Lopez-Acevedo, J. Molarius, T. Laurila, J. Phys.: Condens. Matter. 27, 279602 (2015).ADS
26.
Zurück zum Zitat D. Wu, Y. Chen, S. Manna, K. Talley, A. Zakutayev, G. L. Brennecka, C. V. Ciobanu, P. Constantine, and C. E. Packard, IEEE Trans. Ultrason. Ferroelectr. Freq. Control. 65, 11 (2018). D. Wu, Y. Chen, S. Manna, K. Talley, A. Zakutayev, G. L. Brennecka, C. V. Ciobanu, P. Constantine, and C. E. Packard, IEEE Trans. Ultrason. Ferroelectr. Freq. Control. 65, 11 (2018).
27.
Zurück zum Zitat N. Kurz, A. Ding, D.F. Urban, Y. Lu, L. Kirste, N. M. Feil, A. Žukauskaitė, O. Ambacher, J. Appl. Phys. 126, 075106 (2019).ADSCrossRef N. Kurz, A. Ding, D.F. Urban, Y. Lu, L. Kirste, N. M. Feil, A. Žukauskaitė, O. Ambacher, J. Appl. Phys. 126, 075106 (2019).ADSCrossRef
28.
Zurück zum Zitat F. Laidoudi, F. Boubenider, C. Caliendo, M. Hamidullah, J. Mech. 36(1), 7 (2020).CrossRef F. Laidoudi, F. Boubenider, C. Caliendo, M. Hamidullah, J. Mech. 36(1), 7 (2020).CrossRef
29.
Zurück zum Zitat F. Laidoudi, F. Boubenider, M. Mebarki, F. Medjili, F. Bettine, Acoust. Phys. 65, 253–262 (2019).ADSCrossRef F. Laidoudi, F. Boubenider, M. Mebarki, F. Medjili, F. Bettine, Acoust. Phys. 65, 253–262 (2019).ADSCrossRef
31.
Zurück zum Zitat Takahiko Yanagitani, ”Shear mode piezoelectric thin film resonator”, Ed. by Nagoya institute of technology, Japan (2015). Takahiko Yanagitani, ”Shear mode piezoelectric thin film resonator”, Ed. by Nagoya institute of technology, Japan (2015).
33.
34.
Zurück zum Zitat C. K. Campbell, “Surface Acoustic Wave Devices for Mobile and Wireless Communications”, Academic Press, New York, 1998. C. K. Campbell, “Surface Acoustic Wave Devices for Mobile and Wireless Communications”, Academic Press, New York, 1998.
35.
Zurück zum Zitat W. C. Wilson, G. M. Atkinson, Parameterizable Library Components for SAW Devices, Modeling and Simulation of Microsystems, Boston, MA, Vol. 3, 570–573 (2006). W. C. Wilson, G. M. Atkinson, Parameterizable Library Components for SAW Devices, Modeling and Simulation of Microsystems, Boston, MA, Vol. 3, 570–573 (2006).
36.
Zurück zum Zitat W. C. Wilson, G. M. Atkinson, Frequency Domain Modeling of SAW Devices for Aerospace Sensors, Sens. Transducers. 42-50 (2007). W. C. Wilson, G. M. Atkinson, Frequency Domain Modeling of SAW Devices for Aerospace Sensors, Sens. Transducers. 42-50 (2007).
37.
Zurück zum Zitat G. Bu, D. Ciplys, M. Shur, L.J. Schowalter, S. Schujman and R. Gaska, IEEE Trans. Ultrason. Ferroelectr. Freq. Control. 53, 251-254 (2006).CrossRef G. Bu, D. Ciplys, M. Shur, L.J. Schowalter, S. Schujman and R. Gaska, IEEE Trans. Ultrason. Ferroelectr. Freq. Control. 53, 251-254 (2006).CrossRef
38.
Zurück zum Zitat G. M. Kvashnin, B. P. Sorokin, S. I. Burkov, Acoust.Phys. 67, 38–46 (2021).ADSCrossRef G. M. Kvashnin, B. P. Sorokin, S. I. Burkov, Acoust.Phys. 67, 38–46 (2021).ADSCrossRef
39.
Zurück zum Zitat D. P. Morgan, “Surface-Wave Devices for Signal Processing”, Elsevier Inc, New York, 1991. D. P. Morgan, “Surface-Wave Devices for Signal Processing”, Elsevier Inc, New York, 1991.
40.
Zurück zum Zitat M. Gillinger, K. Shaposhnikov, T. Knobloch, M. Schneider, M. Kaltenbacher, U. Schmid, Appl. Phys. Lett. 108, 231601 (2016).ADSCrossRef M. Gillinger, K. Shaposhnikov, T. Knobloch, M. Schneider, M. Kaltenbacher, U. Schmid, Appl. Phys. Lett. 108, 231601 (2016).ADSCrossRef
Metadaten
Titel
Improvement of Surface Acoustic Wave Delay Lines Using c-Axis Tilted AlScN Thin Film
verfasst von
Fares Kanouni
Farouk Laidoudi
Saad Amara
Khaled Bouamama
Publikationsdatum
01.10.2022
Verlag
Pleiades Publishing
Erschienen in
Acoustical Physics / Ausgabe 5/2022
Print ISSN: 1063-7710
Elektronische ISSN: 1562-6865
DOI
https://doi.org/10.1134/S1063771022050141

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