基于電子束曝光技術的L-波段高頻聲表面波傳感器的研究.pdf

1、諧振型聲表面波傳感器因具有體積小、測量精度高、易于無線無源化等特點，能夠勝任封閉狹窄環(huán)境及高速轉部件等復雜條件下的溫度、壓力、振動、濕度、應變等環(huán)境參數(shù)的測量。目前，諧振型聲表面波傳感器多工作在P波段，器件和天線的尺寸相對較大，靈敏度相對較低。為滿足無線傳感網(wǎng)絡對傳感器件微型化和無線無源化的需求，有必要對工作頻段更高、特征尺寸為亞微米量級的諧振型聲表面波傳感器的設計和制造開展深入研究。
　　本文首先闡述了諧振型聲表面波傳感器的核心

2、部件—聲表面波諧振器(SAWR)的工作原理。針對高頻SAWR中存在顯著二階效應的特點，借助包含多種二階效應的COM模型和兩種有限元模型對128°Y-X LiNbO3和42°Y-X LiTaO3基底上的L波段SAWR進行設計和模擬，研究了二階效應對器件響應的影響。為了使SAWR更易于集成，并進一步提高靈敏度，本文采用電子束曝光圖形化方法，配合電子束蒸發(fā)和剝離工藝，開展亞微米特征尺寸的微型SAWR器件的制作。通過大量對比實驗研究了抗蝕劑厚度

3、、金屬沉積、掃描方式、曝光劑量等關鍵參數(shù)對高質量柵狀電極制備的影響，并對鄰近效應的校正進行了研究，成功地在128°Y-X LiNbO3和42°Y-X LiTaO3基底上制作了L波段SAWR(整體尺寸小于0.5mm2和1mm2)，掌握了制作亞微米特征尺寸SAWR的工藝方案。最后，用矢量網(wǎng)絡分析儀對上述器件進行了測試，并開展了初步的溫度和應變傳感研究。測試表明，128°Y-X LiNbO3上SAWR的諧振頻率為1.56GHz，溫度靈敏度為1

4、25.4kHz/℃，是433MHz頻段類似器件的4倍，應變靈敏度為831Hz/με。42°Y-X LiTaO3上SAWR的諧振頻率為1.03GHz，溫度靈敏度為25.3kHz/℃。在室溫到+250℃的范圍內，兩者溫度-頻率特性的線性度良好。
　　本文設計了兩種壓電基底上的L波段SAWR，用包含二階效應的有限元模型和COM模型的相結合方法對器件進行了模擬和優(yōu)化;工藝方面，解決了SAWR圖形的精確曝光與密集柵狀結構的可靠剝離問題，總結