嵌入式電極側(cè)向場激勵FBAR若干問題的研究.pdf

1、薄膜體聲波諧振器(FBAR)具有諧振頻率和質(zhì)量靈敏度高，尺寸小及與CMOS工藝兼容等特點(diǎn)，這些特點(diǎn)使FBAR技術(shù)成為制備生物化學(xué)傳感器的理想技術(shù)。但是常規(guī)FBAR技術(shù)在應(yīng)用于液態(tài)環(huán)境時尚存在一些如寄生波多及Q值低等缺陷。為了解決以上缺陷，我們提出了全新的嵌入式電極側(cè)向場激勵FBAR，該諧振器工作于純剪切波模式，所以在液態(tài)環(huán)境下可以保持較高的Q值。
　　本論文的主要研究內(nèi)容如下:①對嵌入式電極側(cè)向場激勵FBAR進(jìn)行數(shù)學(xué)建模;②利用A

2、NSYS設(shè)計(jì)仿真嵌入式電極側(cè)向場激勵FBAR有限元模型;③系統(tǒng)地研究襯底溫度對反應(yīng)濺射沉積A1N薄膜的結(jié)構(gòu)性能和沉積速率的影響，同時研究了室溫下紫外線輔助射頻反應(yīng)磁控濺射沉積A1N薄膜的工藝技術(shù);④利用MEMS技術(shù)制備了嵌入式電極側(cè)向場激勵FBAR。
　　本論文的主要研究成果如下:
　　1.成功地推導(dǎo)并得到了嵌入式電極側(cè)向場激勵FBAR的數(shù)學(xué)模型，證明了其工作于純剪切波模式，并重新定義了相應(yīng)的剪切波聲速和機(jī)電耦合系數(shù)的計(jì)算公

3、式。
　　2.首次對嵌入式電極側(cè)向場激勵FBAR模型進(jìn)行了ANSYS有限元仿真分析。在此基礎(chǔ)上，創(chuàng)新性地分析了嵌入式電極的設(shè)計(jì)原理并提出了相應(yīng)的設(shè)計(jì)遵循公式，申請并獲得了“國家自然科學(xué)基金青年基金”支持。
　　3.系統(tǒng)地研究了襯底溫度對直流和射頻反應(yīng)磁控濺射制備的A1N薄膜的沉積速率和結(jié)構(gòu)性能的影響。適當(dāng)?shù)囊r底溫度下直流和射頻反應(yīng)磁控濺射都可制備得到c軸擇優(yōu)取向較好的A1N壓電薄膜，但在同等條件下直流反應(yīng)磁控濺射獲得的薄膜性

4、能更好。適當(dāng)?shù)乜刂品磻?yīng)濺射參數(shù)，在常溫下可以利用直流反應(yīng)磁控濺射制備得到c軸擇優(yōu)取向較好的A1N壓電薄膜。相關(guān)的成果發(fā)表于SCI收錄的雜志《JournalofELECTRONICMATERIALS》上。
　　4.創(chuàng)新性地研究了室溫下紫外線輔助射頻反應(yīng)磁控濺射制備取向可控的A1N壓電薄膜。在室溫下紫外線輔助沉積薄膜時，只要功率足夠高就可以制備得到高c軸擇優(yōu)取向的A1N薄膜;而在高功率下，將氮?dú)夂蜌鍤饬髁勘仍黾拥?0/40sccm時，

5、可以制備得到(100)擇優(yōu)取向的A1N薄膜。相關(guān)的成果發(fā)表于SCI收錄的雜志《MaterialsLetters》上。
　　5.與清華大學(xué)合作將FBAR器件在低溫（低于350℃）工藝下直接集成到了CMOSIC上。相關(guān)成果發(fā)表于“RFMEMS，Resonators，andOscillators”的國際會議上。
　　6.首次成功制備了布拉格型嵌入式電極側(cè)向場激勵FBAR，其諧振頻率為1.61GHz。
　　本論文所涉及的研究對