新型薄膜体声波谐振器(FBAR)的研究与制备

来源 :浙江大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:spflying2
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
近年来,随着5G移动通信技术以及柔性电子技术的革新浪潮的到来,人们对电子元器件的微型化、高频带宽化、集成化以及柔性化的需求越来越迫切,基于半导体微加工的MEMS器件正在接受新的挑战。薄膜体声波谐振器(FBAR)作为一种集成度更高,更加微型化,并且可实现高频段,多制式通讯技术需求的RF-MEMS器件被广泛应用于无限通讯射频前端,与此同时,基于FBAR技术的传感器因其灵敏度高,线性度好等特点也渐渐成为生物、医学、物理等传感领域的研究热点。本文针对FBAR展开了创新性研究,提出了基于超薄单晶铌酸锂(LN)的高频FBAR的研制,以及基于β-PVDF的柔性FBAR技术。主要的研究内容和当前成果如下:1.研究建立了单晶LN作为FBAR压电层的设计方法,提出了新型单晶FBAR的仿真模型。通过理论分析与计算,获得了不同晶向单晶LN体声波传输特性与电学特性,得到了以Z-cut LN作为FBAR压电层的最佳选择。并借助ADS进行的Mason模型仿真和COMSOL进行的有限元仿真,分析了材料结构参数对性能的影响、新型FBAR振动模式及寄生波模式,得到新型FBAR设计与优化结构。2.探索了新型超薄单晶LN FBAR的制备工艺,获得了高频高Q值的FBAR器件。采用离子注入/剥离获得超薄压电单晶片、探索了LN通孔刻蚀工艺、改进了背刻蚀工艺等关键技术,最终实现了串联谐振频率为5.009GHz、并联谐振频率为5.062GHz,Q值高达1800的FBAR器件,远优于目前单晶LN FBAR研究水平。同时该FBAR的实验测试结果与Mason模型以及有限元模型仿真结果具有较好的一致性。3.提出了基于β-PVDF压电层的柔性FBAR的解决方案,获得了性能稳定且具有多种应用可能的FBAR传感器。通过理论分析及有限元仿真验证了β-PVDF FBAR的可行性,并开发了利用二次曝光、低温光刻工艺在不破坏压电薄膜性能的情况下实现了器件制备。所得的100μm的β-PVDF FBAR器件谐振频率为9.212MHz,机电耦合系数(!")高达12.76%。在2400με应变范围下其作为应变传感器的灵敏度为80 Hz/με,并具有良好的稳定性。频率温度系数(TCF)高达-4630ppm/℃,具有极高线性度且无迟滞现象,在温度传感领域具有巨大优势。这些结果都表明其在柔性电子领域的巨大应用前景。
其他文献
随着可再生能源在电力系统中的比例不断提高,例如风力发电、光伏发电等已成为未来能源的发展趋势。尽管电力系统的类型仍以交流系统为主,但目前已有交流向直流发展的趋势以及
文丘里管因其装置简单、耐用且具有良好的空化稳流性能而被广泛应用于石化、电力和核工业等领域。国产核电专用文丘里管因造价昂贵、制造技术水平有限,很难达到其精度要求,且在要求较高的核电级文丘里管的设计及应用方面,缺少成熟的理论和试验验证。文丘里管空化稳流性能检测的过程一般是通过控制其入口压力,把得到的数据拟合成流量特性曲线,然后对其进行分析比对。但核电用文丘里管入口压力高达22MPa,对于高压工况的压力
新时代人民收入水平不断提高,区域间的经济、政治、文化等交流不断增强,加之我国幅员辽阔,我国的旅客长距离运输市场需求不断增长。铁路和民航旅客运输是现代长距离客运体系中的主要组成部分,在交通运输业充分市场化的今天,研究旅客长距离出行方式选择行为是铁路和民航相关部门设计符合客运市场需求的客运产品或调整现有客运产品的重要依据,对于提升长距离旅客运输的整体规划管理水平、避免无序竞争、提高客运市场的服务水平和
当今环境和能源问题日益突出,生物柴油作为一种绿色能源逐渐备受重视。它是一种脂肪酸酯类化合物,由动植物油与短链醇发生酯交换、酯化反应制备而来。生物柴油催化剂的研发是
随着我国市场经济的快速发展和企业环境的日益复杂,职场排斥现象因其对组织内员工关系的破坏性影响而引起学术界的重视。职场排斥属于职场“冷暴力”范畴,作为一种负面的人际
节能减排是我国现阶段各个领域的重点发展方向。随着经济的发展及社会的进步,人们对能源的需求量越来越大,能源匮乏问题愈加突出。太阳能作为一种可再生能源,取之不尽,用之不
数滚机床作为生产机械智能设备零部件的重要加工器械,它的传动精密度可靠性决定了零件满足加工精度要求的关键因素,因此,关于数滚机床齿轮箱齿轮传动系统的研究受到了许多研
随着我国经济的高速发展,综合交通运输体系的逐渐完善,社会发展对交通基础设施的需求不断增长,对质量的要求不断提高。而BIM技术以其可视化、可模拟性、信息集成化的优势为交通基础设施的建设带来了新的发展契机。本文就是基于BIM技术的公路桥梁施工模拟和施工监测的应用研究。本文在总结公路桥梁的工程特点和管理现状的基础上,系统的对比了目前主流的BIM公路桥梁工程中的应用案例,建立了BIM环境下的公路桥梁施工关
国有土地上房屋征收补偿协议是一种常见的行政协议,该协议的效力直接影响着被征收人利益的取得。由于我国城市社会面临诸多秩序重构任务与房地产价值不断呈阶梯式增长的客观现状,实践中极易引发因房屋征收补偿协议产生的纠纷。因此,实践中被征收人上诉至人民法院寻求权利救济的现象较为普遍。基于行政协议本身行政性与合意性兼备的双重属性,结合房屋征收过程性与多阶段性的特点以及被征收人与征收部门普遍对补偿数额无法达成一致
农村一直是我国经济发展的短板,也是全面建成小康社会的关键。金融作为经济发展的“循环泵”,为经济发展输送血液,是推动经济发展的重要力量。由于我国城乡二元结构特征明显,