LiNbO3因其優異的壓電性能和聲表面波特性而被廣泛應用于聲表面波器件中。對LiNbO3的聲表面波特性及薄膜制備技術進行了綜述，并著重介紹了LiNbO3/藍寶石及LiNbO3/ 金剛石多層結構的制備、聲表面波特性的理論研究及壓電薄膜研究進展。

1、引言

　　自從1965 年Ballman 等報道利用Caochralshi 技術成功生長出LiNbO3 單晶以來，人們就對LiNbO3 性能的研究和應用研究產生了濃厚的興趣。LiNbO3 材料是目前已知的具有最大自發極化強度和最高居里溫度的鐵電體材料，集壓電、電光、聲光、非線性光折變及激光活性等于一身，尤其是實施一些摻雜后能改變它的一些特性，是至今人們發現的光學性能最多，綜合指標最好的鐵電材料，是目前公認的“光學硅”。

　　近年來，隨著移動通訊系統的高速發展，聲表面波（SAW）器件的使用頻率不斷提高。SAW 器件頻率的提高主要通過采用先進的半導體平面工藝或者使用高聲速材料，然而對于傳統的聲表面波材料如LiNbO3 、石英等壓電晶體，由于聲速較低，在當前的工藝條件下已無提升空間。研究表明，利用“薄膜效應”采用高聲速的基底可以大幅度提高壓電薄膜的機電耦合系數和聲表面波傳播速度，從而可以大幅度提升SAW 器件的工作頻率，因此壓電薄膜的研究引起了人們的廣泛關注。與ZnO 和AlN 等壓電薄膜相比，LiNbO3 薄膜SAW 器件在機電耦合系數、工作帶寬、插入損耗等技術指標上將會大幅領先，因而高聲速基底上LiNbO3 壓電薄膜的研究成為國內外研究的熱點。到目前為止，人們已經采用了多種鍍膜技術如脈沖激光沉積法（PLD）、磁控濺射（sputtering）、溶膠-凝膠法（sol-gel）、化學氣相外延（CVD）等在藍寶石、金剛石等基底上對LiNbO3 壓電薄膜制備及聲表面波性能進行了研究。作者將簡要介紹LiNbO3 的晶體結構及壓電特性，然后對LiNbO3壓電薄膜的常用制備方法及研究進展進行詳細的論述。

2、LiNbO3的聲表面波特性

　　自1949 年貝爾實驗室發現LiNbO3 人工晶體以來，LiNbO3 材料在制備和應用方面有了很大的進展。壓電效應是指某些電介質在沿一定方向上受到外力的作用而變形時，其內部正負電荷中心發生相對位移會產生極化，同時在它的2 個相對表面上出現正負相反的電荷的現象。當外力去掉后，它又會恢復到不帶電的狀態，這種現象稱為正壓電效應。相反，當在電介質的極化方向上施加電場，這些電介質也會發生變形，電場去除后，電介質的變形隨之消失，這種現象稱為逆壓電效應，或稱為電致伸縮現象。LiNbO3 具有優異的壓電特性，它的壓電系數大，聲傳播速度高，機械品質因素Qm 高及機電耦合系數大。LiNbO3 單晶的壓電性能及聲表面波性能如表1、表2 所列。此外，LiNbO3 還具有良好的機械加工性能，可進行精密加工。因此，LiNbO3 是用于壓電換能器和聲表面波器件中的優良材料。

5、結束語

　　LiNbO3 壓電薄膜具有優異的聲表面波性能，將LiNbO3 壓電薄膜與藍寶石、金剛石等高聲速襯底材料結合所形成的多層結構，將成為通信業發展所需的GHz 寬帶SAW 器件所需的首選材料，其在國防、通信及信息技術等方面都有著很大潛力和廣闊的應用前景。尤其是金剛石薄膜具有優良的耐熱性和很高的導熱性，非常適合于其他材料難以實現的如大功率發射極高頻濾波器等應用。然而由于金剛石高溫易于氧化，且金剛石與LiNbO3 具有不同的晶體結構，導致金剛石/硅襯底上高結晶質量c 軸LiNbO3 薄膜目前仍難以制備。相信隨著材料制備技術的提高，金剛石基LiNbO3 壓電薄膜高頻寬帶SAW 器件的應用范圍將會越來越廣