Numéro
Rev. Phys. Appl. (Paris)
Volume 20, Numéro 6, juin 1985
Page(s) 319 - 324
DOI https://doi.org/10.1051/rphysap:01985002006031900
Rev. Phys. Appl. (Paris) 20, 319-324 (1985)
DOI: 10.1051/rphysap:01985002006031900

The microstructural properties of sputtered zinc oxide SAW transducers

F.S. Hickernell

Motorola Inc., Government Electronics Group, Scottsdale, Arizona 85252, U.S.A.


Abstract
The microstructural properties of sputtered zinc oxide, ZnO, were investigated and related to their effective surface acoustic wave, SAW, transducer capabilities. SAW transducer films were fabricated on glass using different deposition parameters to produce different levels of transducer efficiency. The ZnO film microstructure was analysed using X-ray diffraction, surface profilometer and scanning electron microscope equipment. Etch techniques were used to further delineate the microstructural properties. The low coupling factor films had a low crystalline content, rougher surface topography and high etch rates. High coupling factor films were highly ordered, structurally dense, smooth surfaced films with etch properties characteristic of single crystal zinc oxide. The differences relate to growth conditions which produce a low defect density film structure of uniform polarity with a minimum of fibre grain inversions and weak intergrain boundaries.


Résumé
Les propriétés microstructurales de l'oxyde de zinc pulvérisé sont étudiées et reliées à leur aptitude à la transduction piézoélectrique pour ondes de surface. Les films transducteurs à onde de surface sont déposés sur des supports en verre en faisant varier les conditions du dépôt de façon à atteindre différents degrés d'efficacité de transduction. La microstructure du film de ZnO est analysée par diffraction X, profilométrie de surface et microscopie électronique à balayage. Des techniques de gravure sont également employées pour préciser les propriétés microstructurales. Les films à bas facteur de couplage sont mal cristallisés; ils ont une topographie de surface plus rugueuse et des taux élevés de gravure. Les films à haut facteur de couplage sont bien ordonnés, denses structuralement ; ils ont des surfaces lisses et des figures de gravure caractéristiques des monocristaux d'oxyde de zinc. Les différences proviennent des conditions de croissance qui produisent une structure de film à basse densité de défauts, une polarité uniforme avec un minimum d'inversion de grain et des joints de grain peu marqués.

PACS
4388 - Transduction: devices for the generation and reproduction of sound.
6825 - Mechanical and acoustical properties of solid surfaces and interfaces.
6855 - Thin film growth, structure, and epitaxy.

Key words
acoustic transducers -- sputtered coatings -- surface acoustic wave devices -- zinc compounds -- microstructural properties -- sputtered zinc oxide SAW transducers -- ZnO -- effective surface acoustic wave -- deposition parameters -- transducer efficiency -- growth conditions -- low defect density film structure -- uniform polarity -- fibre grain inversions -- weak intergrain boundaries