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薄膜体声波谐振器 (FBAR)的结构制备工艺研究
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3秒自动关闭窗口ZnO薄膜体声波谐振器性能分析和研制--《压电与声光》2008年04期
ZnO薄膜体声波谐振器性能分析和研制
【摘要】：采用射频网络法分析了ZnO薄膜体声波谐振器的谐振特性,并考虑了介质声损耗对品质因数Q值的影响。采用硅体刻蚀工艺在硅基片上制备了以ZnO薄膜为压电膜的薄膜体声波谐振器,并对器件的性能进行了测试。将实验与理论分析结果进行对比,发现实验器件的谐振频率与理论值一致,但器件Q值却比理论值低,进一步的分析揭示了实际器件Q值偏低的原因。
【作者单位】：
【关键词】：
【基金】：
【分类号】：TN713【正文快照】：
快速发展的无线通讯技术(如移动通讯、无线传感网络)和雷达技术需要越来越多的高性能集成微波振荡器和双工滤波器,它们分别应用于信号源和射频前端的收发器中。基于微机电系统(MEMS)技术的薄膜体声波谐振器(FBAR)具有品质因数Q值高,尺寸小以及加工工艺可与CMOS工艺兼容的特点
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京公网安备74号薄膜体声波谐振器的时域有限差分模拟--《南京大学》2012年硕士论文
薄膜体声波谐振器的时域有限差分模拟
【摘要】：在薄膜体声波谐振器(FBAR)器件的设计和优化中,Mason模型和BVD模型已经被广泛应用,但这两种方法在分析复杂结构的FBAR时却无能为力。要精确模拟FBAR器件,人们必须采用有限元法(FEM)和时域有限差分法(FDTD)等数值方法。FEM可以模拟任意几何形状和材料的FBAR,但是需要对矩阵求逆,因此模拟大型结构时非常耗时,对计算机性能要求高。而在FDTD算法中,场分量通过过去时间点周围场分量的值不断更新,不像FEM还需要对矩阵求逆。同时,FDTD可以方便地给出声场的时间演化过程,在计算机上以伪色彩方式显示,清楚地显示物理过程,便于分析。因此,最近人们开始尝试利用FDTD法来模拟FBAR器件。
本文利采用已经在电磁场领域广泛应用的FDTD方法对FBAR进行了二维数值分析。在这种方法中,压电控制方程和牛顿运动方程在时间域和空间域被离散为二阶中心差分形式。并且,完全匹配层边界条件(PML)被用来实现吸收边界条件。利用静电场模拟软件ANSOFT Maxwell2D来计算电场强度。本方法可以精确预测各场分量在在空间和时间上的分布。在记录了一段时间内输入电压和输出电流的基础上,还可以计算不同膜厚的FBAR的电学阻抗特性。
【关键词】：
【学位授予单位】：南京大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2012【分类号】：TN912.2【目录】：
摘要3-4Abstract4-8第一章 绪论8-9第二章 技术背景9-16 2.1 薄膜体声波谐振器的原理和结构9-10 2.2 薄膜体声波谐振器的材料10-11 2.3 薄膜体声波谐振器的建模方案11-16
2.3.1 薄膜体声波谐振器设计的解析方法11-14
2.3.1.1 Mason模型11-12
2.3.1.2 BVD模型和MBVD模型12-14
2.3.2 薄膜体声波谐振器设计的数值方法14
2.3.2.1 有限元法14
2.3.3 FBAR设计的方法总结14-16第三章 压电介质中的声波16-21 3.1 压电效应16-18 3.2 AlN和Al晶体中的压电方程18-20 3.3 压电材料中的波动方程20-21第四章 薄膜体声波谐振器的FDTD数值模型21-35 4.1 FBAR的控制方程21-22 4.2 FDTD空间和时间离散化22-24
4.2.1 FDTD空间和时间离散化22-24
4.2.2 AlN的控制方程24
4.2.3 Al的控制方程24 4.3 FDTD算法的数值稳定性24-26
4.3.1 时间离散间隔的稳定性要求25
4.3.2 数值色散对空间离散间隔的要求25-26
4.3.3 Courant稳定性条件26 4.4 激励源26-29 4.5 边界条件29-34
4.5.1 自由表面边界条件29-31
4.5.2 界面边界条件31-32
4.5.3 完全匹配层吸收边界条件32-34 4.6 总结34-35第五章 结果与讨论35-47 5.1 FBAR的阻抗特性35-39
5.1.1 高斯脉冲源激励35-36
5.1.2 时谐场源激励36-39 5.2 FBAR的位移分布39-42 5.3 FBAR薄膜中应力速度的分布42-46 5.4 结论与工作前景46-47参考文献47-49致谢49-50攻读硕士期间取得的研究成果50-51
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