發(fā)布時(shí)間：2021-08-27 23:38

　　針對(duì)目前壓阻式水聽(tīng)器在工作時(shí)需要外加電源、對(duì)溫度敏感以及制造過(guò)程復(fù)雜的問(wèn)題,提出了一種以AlN為壓電材料的壓電薄膜式水聽(tīng)器。該水聽(tīng)器由帶有上下電極的壓電薄膜以及絕緣體上硅（SOI）襯底組成。根據(jù)理論計(jì)算和有限元仿真分析對(duì)水聽(tīng)器的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化以滿(mǎn)足其對(duì)水下低頻聲信號(hào)的探測(cè)需求,并對(duì)所設(shè)計(jì)的水聽(tīng)器進(jìn)行了微納尺度下的一體化加工。對(duì)所制造的水聽(tīng)器進(jìn)行了形貌測(cè)試,并用激光多普勒測(cè)振儀測(cè)試了水聽(tīng)器的諧振頻率,實(shí)驗(yàn)測(cè)得的諧振頻率為0.516 MHz,與理論計(jì)算值0.531 MHz非常接近,驗(yàn)證了理論分析的正確性,為壓電水聽(tīng)器的研究與應(yīng)用提供了一定的參考價(jià)值。 

【文章來(lái)源】：微納電子技術(shù). 2020,57(10)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：6 頁(yè)

【部分圖文】：

壓電薄膜式水聽(tīng)器結(jié)構(gòu)圖

式（4）表明壓電薄膜式水聽(tīng)器的諧振頻率與振動(dòng)薄膜半徑的平方呈反比，圖2為水聽(tīng)器諧振頻率與振動(dòng)薄膜半徑的關(guān)系圖，當(dāng)振動(dòng)薄膜半徑為200μm時(shí)，水聽(tīng)器諧振頻率為0.531 MHz，可以滿(mǎn)足水聽(tīng)器的帶寬要求。2.2 SOI器件硅層厚度的優(yōu)化

圖3為在振動(dòng)薄膜施加100 Pa聲壓時(shí)的薄膜表面應(yīng)力分布云圖，可以看出應(yīng)力主要集中于振動(dòng)薄膜的中心處，壓電效應(yīng)所感應(yīng)出的電荷也主要分布在壓電層的中心處，如果上電極覆蓋整個(gè)振動(dòng)薄膜，水聽(tīng)器的輸出電荷就會(huì)減少。從應(yīng)力云圖中可以看出優(yōu)化的上電極的半徑應(yīng)為振動(dòng)薄膜半徑的65%。2.4 AlN壓電層厚度的優(yōu)化

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]一種壓電式MEMS矢量水聽(tīng)器設(shè)計(jì)[J]. 劉林仙,王朝陽(yáng),馬奎.  測(cè)試技術(shù)學(xué)報(bào). 2019(06)



本文編號(hào)：3367329