本文關(guān)鍵詞：新型側(cè)向場(chǎng)激勵(lì)薄膜體聲波諧振器的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：薄膜體聲波諧振器(FBAR)作為一種新穎的射頻MEMS器件,近年來(lái)受到了廣泛的關(guān)注與研究。由于FBAR具有體積小、諧振頻率高、與CMOS工藝兼容等特點(diǎn),已在無(wú)線通信領(lǐng)域(濾波器、雙工器等射頻器件)取得了巨大的商業(yè)成功。同時(shí),FBAR因諧振頻率高而具有優(yōu)異的傳感靈敏特性,在微質(zhì)量傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器、以及生物傳感器領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景,FBAR傳感器正逐漸成為FBAR技術(shù)新的研究熱點(diǎn)。FBAR器件按照體聲波模式可分為縱波模式FBAR和剪切波模式FBAR。由于液體對(duì)縱波衰減較大但對(duì)剪切波幾乎無(wú)衰減,因此剪切波模式FBAR更適合于應(yīng)用在液相環(huán)境下的生物傳感。FBAR的剪切波激勵(lì)方式主要有厚度方向激勵(lì)和側(cè)向場(chǎng)激勵(lì)兩種。相比于需要控制壓電薄膜c軸傾斜生長(zhǎng)角度的厚度方向激勵(lì)FBAR,側(cè)向場(chǎng)激勵(lì)FBAR的結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單,且制備工藝重復(fù)性較好,被認(rèn)為是最有前景的生物傳感技術(shù)之一。為了提高器件的Q值,得到純剪切波模式的FBAR,本論文探索研究了電極嵌入式結(jié)構(gòu)的側(cè)向場(chǎng)激勵(lì)FBAR器件。論文的主要工作和取得的成果如下：1、詳細(xì)綜述了國(guó)內(nèi)外FBAR技術(shù)的研究現(xiàn)狀,在分析傳統(tǒng)縱波模式FBAR聲電特性的基礎(chǔ)上,理論推導(dǎo)了側(cè)向場(chǎng)激勵(lì)FBAR的聲場(chǎng)分布及電學(xué)諧振特性。2、利用COMSOL Multiphysics有限元仿真軟件,對(duì)三種新穎聲學(xué)壓電器件進(jìn)行了系統(tǒng)的理論分析。1)柔性襯底上的聲表面波器件；2)以聚酰亞胺為支撐層的任意襯底上的FBAR器件；3)電極嵌入式結(jié)構(gòu)的側(cè)向場(chǎng)激勵(lì)FBAR器件。其中前兩者進(jìn)行了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,實(shí)驗(yàn)結(jié)果與仿真預(yù)測(cè)表現(xiàn)出良好的一致性。對(duì)于電極嵌入式結(jié)構(gòu)的側(cè)向場(chǎng)激勵(lì)FBAR,本論文進(jìn)行了詳細(xì)的建模分析,系統(tǒng)研究了電極間距、電極寬度、電極對(duì)數(shù)及嵌入深度對(duì)器件性能的影響,得到了優(yōu)化的設(shè)計(jì)方案。3、研究了側(cè)向場(chǎng)激勵(lì)FBAR器件的制備工藝�；诜抡娼Y(jié)果設(shè)計(jì)了一系列側(cè)向場(chǎng)激勵(lì)FBAR器件的掩模板,并利用微納加工平臺(tái)制備了基于ZnO壓電薄膜的背刻蝕型結(jié)構(gòu)側(cè)向場(chǎng)激勵(lì)FBAR器件,網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)得器件的諧振頻率在1.16 GHz左右,與仿真分析吻合良好,器件Q值可達(dá)470。利用0.4%稀鹽酸溶液對(duì)壓電層進(jìn)行選擇性腐蝕,成功制得了電極嵌入式結(jié)構(gòu)的側(cè)向場(chǎng)激勵(lì)FBAR,器件的諧振頻率為741MHz, Q值為119。上述相關(guān)成果發(fā)表在《Scientific Reports》和《壓電與聲光》期刊上。
【關(guān)鍵詞】：薄膜體聲波諧振器(FBAR) 側(cè)向場(chǎng)激勵(lì)(LFE) 電極嵌入式結(jié)構(gòu) 氧化鋅(ZnO)
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN65
【目錄】：

• 致謝4-6
• 摘要6-8
• Abstract8-14
• 第一章 緒論14-28
• 1.1 課題研究背景14-15
• 1.2 FBAR概述15-19
• 1.2.1 FBAR工作原理和特點(diǎn)15-17
• 1.2.2 FBAR主流結(jié)構(gòu)17-19
• 1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀19-25
• 1.3.1 縱波模式FBAR的研究現(xiàn)狀19-20
• 1.3.2 剪切波模式FBAR的研究現(xiàn)狀20-25
• 1.4 論文的研究?jī)?nèi)容和章節(jié)安排25-28
• 第二章 新型電極嵌入式結(jié)構(gòu)側(cè)向場(chǎng)激勵(lì)FBAR的建模28-44
• 2.1 固體中的平面聲波方程28-32
• 2.1.1 聲學(xué)基本方程28-31
• 2.1.2 聲波傳輸特性31-32
• 2.2 壓電體中的聲場(chǎng)與波32-36
• 2.2.1 壓電現(xiàn)象32-33
• 2.2.2 壓電方程33-36
• 2.3 縱波模式FBAR的理論模型36-40
• 2.4 電極嵌入式結(jié)構(gòu)側(cè)向場(chǎng)激勵(lì)FBAR的理論模型40-42
• 2.5 本章小結(jié)42-44
• 第三章 新型FBAR的有限元仿真44-68
• 3.1 材料選取44-46
• 3.2 COMSOL有限元仿真步驟46-48
• 3.3 柔性SAW器件有限元仿真48-55
• 3.4 新型結(jié)構(gòu)FBAR器件有限元仿真55-58
• 3.5 新型電極嵌入式結(jié)構(gòu)側(cè)向場(chǎng)激勵(lì)FBAR有限元仿真58-66
• 3.5.1 電極間距影響59-60
• 3.5.2 電極寬度影響60-62
• 3.5.3 多對(duì)電極影響62
• 3.5.4 電極嵌入深度影響62-66
• 3.6 本章小結(jié)66-68
• 第四章 新型電極嵌入式結(jié)構(gòu)側(cè)向場(chǎng)激勵(lì)FBAR的制備和測(cè)試68-86
• 4.1 實(shí)驗(yàn)室制備FBAR設(shè)備及工藝68-76
• 4.1.1 磁控濺射系統(tǒng)68-73
• 4.1.2 紫外光刻機(jī)73-75
• 4.1.3 DRIE刻蝕設(shè)備75-76
• 4.2 側(cè)向場(chǎng)激勵(lì)FBAR的制備和測(cè)試76-82
• 4.2.1 側(cè)向場(chǎng)激勵(lì)FBAR掩模板設(shè)計(jì)77-78
• 4.2.2 側(cè)向場(chǎng)激勵(lì)FBAR的制備78-79
• 4.2.3 側(cè)向場(chǎng)激勵(lì)FBAR器件性能測(cè)試79-82
• 4.3 電極嵌入式結(jié)構(gòu)側(cè)向場(chǎng)激勵(lì)FBAR的制備和測(cè)試82-85
• 4.3.1 電極嵌入式結(jié)構(gòu)側(cè)向場(chǎng)激勵(lì)FBAR的制備82-83
• 4.3.2 電極嵌入式結(jié)構(gòu)側(cè)向場(chǎng)激勵(lì)FBAR的性能測(cè)試83-85
• 4.4 本章小結(jié)85-86
• 第五章 總結(jié)與展望86-88
• 5.1 論文的主要研究?jī)?nèi)容86-87
• 5.2 論文的不足之處及展望87-88
• 參考文獻(xiàn)88-98
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷及在校期間所取得的科研成果98

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