2015年，德國弗勞恩霍夫(Fraunhofer)應(yīng)用固體物理研究所發(fā)起了一個為期五年的“PiTrans-下一代壓電射頻濾波器用摻鈧氮化鋁(AlScN)薄膜開發(fā)項目(PiTrans-Development of AlScN layers for the next generation piezoelectric RF filters)”，旨在研發(fā)和生產(chǎn)以三元氮化鋁基化合物為壓電有源層的改良版射頻壓電換能器，用于實現(xiàn)一種低功耗、高頻、大帶寬、結(jié)構(gòu)緊湊的RF濾波器。經(jīng)過五年的研發(fā)，研究人員成功地生長出了符合行業(yè)規(guī)格的摻鈧氮化鋁(AlScN)材料，并生產(chǎn)出了實用化的SAW諧振器。
弗勞恩霍夫的科學(xué)家生長出高度結(jié)晶的AlScN薄膜，其Sc含量最高可達(dá)41%。在直徑為200mm的硅(Si)晶片上實現(xiàn)了良好的薄膜均勻性，滿足工業(yè)生產(chǎn)的要求。項目團(tuán)隊還通過特殊的磁控濺射外延(MSE，magnetron sputter epitaxy)沉積方法成功地在晶格匹配的藍(lán)寶石(Al2O3)基片上實現(xiàn)了外延生長，這將對未來的材料研究非常實用。
除了材料的成功開發(fā)外，研究人員還開發(fā)了三代測試結(jié)構(gòu)來驗證AlScN薄膜的性能。制備的AlScN/Al2O3諧振器工作在2GHz頻率時，機(jī)電耦合系數(shù)提高了10%。該團(tuán)隊還與Evatec和高通(Qualcomm)公司合作開發(fā)出了非極性AlScN薄膜(non-polar AlScN thin film)，進(jìn)一步提高了SAW諧振器的機(jī)電耦合系數(shù)。
據(jù)System Plus Consulting最新發(fā)布的報告《蘋果iPhone11系列中的射頻前端模組：博通AFEM-8100》，蘋果iPhone11系列采用的中頻和高頻LTE射頻前端模組AFEM-8100中集成的FBAR濾波器就采用壓電材料AlScN實現(xiàn)，這款濾波器仍采用了Avago的Microcap鍵合晶圓芯片級封裝(CSP)技術(shù)，通過硅通孔(TSV)實現(xiàn)電氣接觸。