S波段温度补偿型FBAR窄带滤波器的研制

研制了一种以SiO2材料作为温度补偿层的S波段温度补偿型薄膜体声波谐振器(FBAR)窄带滤波器.研究了SiO:层厚度对FBAR温度漂移特性的影响,对不同厚度SiO:层时的温度补偿特性进行了仿真.仿真结果表明,当Mo/AlN/Mo的厚度为0.15,1.35和0.15 μm,SiO2层的厚度为10 nm时,FBAR的频率温度系数(TCF)约为3×10-6/℃.采用MEMS工艺制备了温度补偿型FBAR滤波器芯片并进行了测试.测试结果表明,滤波器的中心频率为2 492 MHz,中心插损为3.74 dB,3 dB带宽为17 MHz,相对带宽为0.68％,在2 477和2 507 MHz处阻带抑制分别为27.44和33.81 dBc.在三温(常温25℃、高温85℃、低温-55℃)对该滤波器的S参数进行了测试,计算得出频率温度系数为5×10-6/℃.与未加入温度补偿层的传统滤波器相比,频率温度系数改善明显.     

温补型体声波滤波器设计与制备

基于薄膜体声波谐振器(FBAR)技术的滤波器频率温度系数为(—30～—25)×10—6/℃,其电学性能受环境温度影响较大,将降低滤波器在全温工作的性能,限制其应用环境,尤其是对滤波器通带插损与矩形系数要求高的应用场合.该文在常规FBAR滤波器中引入正温度系数的SiO2材料层,通过对滤波器的层叠位置设计及加工工艺等技术的...     

薄膜体声波谐振器温度-频率漂移特性分析

薄膜体声波谐振器(FBAR)的谐振频率会受外界环境温度的影响而产生漂移,对于FBAR滤波器而言,这种温度-频率漂移特性会导致其中心频率、插入损耗、带内纹波等性能发生变化,降低其在电学应用中的可靠性。应用ANSYS有限元分析软件,对一个典型Mo-AlN-Mo结构的FBAR进行温度-频率漂移特性的仿真,在-50⁺150℃温度范围内得到其温度频率系数为-33.6×10-6/℃。通过在FBAR结构中添加一层正温度系数的补偿层,分析了补偿层厚度对FBAR温度-频率漂移特性、谐振频率和机电耦合特性的影响。设计的温度补偿FBAR其温度频率系数为0.872×10-6/℃,比未添加补偿层时有很大改善。     

FBAR有效机电耦合系数的影响因素分析

针对有效机电耦合系数(k2eff)的两种影响因素-薄膜体声波谐振器(FBAR)的电极/压电层厚度比与压电层薄膜的c轴取向,分别建立了厚度比可变与c轴取向可变的三层复合结构的FBAR三维仿真模型。以一个谐振频率为2.185GHz的FBAR谐振器作为分析案例,通过仿真得出,设计得到的膜层厚度比为0.206时,虽然FBAR的k2eff略有下降,但此时Mo电极厚为0.247μm,AlN压电层厚为1.119 7μm,使得FBAR电学性能较好,工艺制备复杂度及时间降低。另外,c轴倾斜角度为3°时,会使FBAR的k2eff下降,同时FBAR阻抗特性曲线产生较强的寄生谐振,这会引起FBAR横向能量泄露,恶化FBAR滤波器的带内插损。因此,在制备AlN薄膜时应该严格把握各项工艺参数。此外,通过适当放宽FBAR谐振器谐振频率增量能使k2eff具有一定冗余量来弥补工艺制备引起的k2eff下降。     

掺铂WO3-SiO2复合薄膜结构表征和气致变色性能研究

采用溶胶－凝胶法制备WO3－SiO2复合薄膜,对不同温度热处理的复合薄膜及单一组分薄膜的结构和气致变色性能进行了对比分析。XRD分析结果表明,复合薄膜的晶化温度提高、晶化程度降低,存在一定的晶格畸变;IR分析结果表明,在热处理过程中复合薄膜氧化钨分子间不易缩合,分子结构对称性低、变形多。性能测试结果表明,在复合薄膜中,WO3与SiO2之间的相界等结构缺陷为氢气提供扩散通道,使复合薄膜在热处理后气致变色性能优于单一组分薄膜。     

体声波滤波器的设计与微加工方法

提出了一种易于使用的薄膜体声波(FBAR)滤波器的4步设计方法,以一种FDD-LTE Band7的Rx滤波器为例展示了该方法的应用流程。第一步,根据FBAR滤波器的中心频率和带宽指标,确定FBAR薄膜叠层中各层薄膜的厚度。第二步,得到滤波器的电路结构。第三步,得到每个FBAR单元的谐振区面积;为此,将串联FBAR单元的谐振区面积、并联FBAR单元与串联FBAR单元的谐振区面积比值作为两组优化参数;将给定滤波器的插入损耗和带外抑制指标作为优化目标,利用ADS软件中的梯度优化算法,得到其优化值。第四步,旨在使滤波器的带内纹波最小化。设计中采用一种新的FBAR电极厚度调整方法,故意使串联FBAR的串联谐振频率与并联FBAR的并联谐振频率频率值不等,但相差很小,实现了该目标。由于案例设计结果中,SiO2支撑层的厚度仅300nm,需要在背面通孔刻蚀的微加工工艺中工序保留良好,因此,提出了一种基于绝缘衬底上的Si(SOI)圆片中埋氧层(BOX)缓冲的两步通孔刻蚀工艺方案,该方法利用了BOX的刻蚀自停止特性。研究结果表明,Rx滤波器插入损耗为0.6dB,在Tx频段的带外抑制为40.4dB,带内纹波为0.4dB。由此验证了该设计方法的可行性。     

调整VO2薄膜相变特性和TCR的制备及辐照方法

采用不同的真空还原时间、真空退火温度和衬底制备出了VO2薄膜,并对制备出的薄膜进行电子辐照.通过测试辐照前后的VO2薄膜相变电学性能及低温半导体相电阻温度系数(TCR),表明不同的制备工艺和不同注量的电子辐照可明显改变VO2薄膜相变过程中电学性能,提高薄膜的电阻温度系数.对影响VO2热致相变薄膜电学性能及电阻温度系数的因素进行了讨论.     

激光辐照下光学薄膜元件温升的有限元分析

实验测量了波长1 064 nm,10 kHz高重复频率激光辐照下镀制Ta2O5/SiO2多层膜的 K9、石英玻璃、白宝石高反膜元件温升变化.有限元分析的结果与实验结果相一致.用ANSYS程序计算了不同基板、空气对流系数及基板尺寸对激光辐照中心点温度的影响.结果表明:白宝石基片的薄膜元件激光辐照点的温度最低,其次是石英,K9玻璃基片的薄膜元件激光辐照点温度最高.空气对流系数在大光斑或长时间辐照时对激光辐照点温度影响较大,在小光斑或短时间辐照时对激光辐照点温度影响甚微,可忽略不计.基板越厚,基板直径越大,激光辐照中心点温度越低,基板直径比厚度更能影响激光辐照中心点温度变化.     

Ag—SiO2纳米复合薄膜微结构研究

本文采用基片可旋转并利用红外灯管加热基片多靶磁控溅射台的制备了不同成分及基片温度的Ag～Sio2复合薄膜。采用XRD、TEM、SEM等手段分析了薄膜的微观组织结构，并测定了薄膜的电阻率。研究结果表明：复合薄膜的微结构由多晶富Ag区和细密的Ag晶体和非晶SiO2混合物组成；室温下随SiO2含量的增加．薄膜中金属Ag呈网状分布．晶粒细化，电阻率上升；随基片温度的升高．复合薄膜中银晶体最终聚集成孤立的纳米颗粒；与微结构相对应，薄膜的电阻率可在大范围（102～106μΩcm）内变化。     

非晶态TeO2/36°Y-X LiTaO3 SAW基板

研究了非晶态TeO2/36°Y-X LiTaO3层状结构的延迟温度系数(TCD),并计算了该结构中声表面波(SAW)的其他重要特性,如声波模式和机电耦合系数(k2).非晶态TeO2薄膜作为一种新型具有负温度系数的材料,当将其沉积于具有正温度系数的36°Y-X LiTaO3上时,在膜厚仅为传统SiO2薄膜的1/3情况下就可实现零延迟温度系数.另外,该结构中被利用的1阶Love波模式很纯,没有和其他模式明显的耦合,而且其k2高达8.61%.故此结构是一种具有广泛应用前景的新型复合SAW应用材料.     

Temperature-compensated film bulk acoustic resonator above 2 GHz

Two different types of temperature-compensated film bulk acoustic resonators (FBARs) are designed, fabricated, and tested. One is formed by integrating FBAR with a surface-micromachined air-gap capacitor, which passively reduces the FBAR's temperature coefficient of frequency (TCF) by about 40 ppm//spl deg/C at 2.8 GHz. With this approach, zero TCF would easily have been achieved if the FBARs were built on AlN rather than ZnO. The other type of temperature compensated FBAR is built on a surface-micromachined SiO/sub 2/ cantilever that is released by XeF/sub 2/ vapor etching of silicon. The Al-ZnO-Al-SiO/sub 2/ FBAR is measured to have a TCF of -0.45 ppm//spl deg/C (between 85/spl deg/C and 110/spl deg/C) at 4.4 GHz.     

AlN薄膜体声波谐振器的制备与性能分析

采用直流磁控反应溅射,在Pt电极上沉积了AlN压电薄膜,并制备了以SiO2为声反射层的体声波谐振器。用X-射线衍射(XRD)、电镜扫描(SEM)、原子力显微镜(AFM)测试表明,制备出的AlN薄膜具有高c轴择优取向、良好的柱状晶结构以及平滑的表面;用网络分析仪测试体声波谐振器得到较好的频率特性,即串、并联谐振频率分别为1.22 GHz1、.254 GHz,机电耦合系数为6.68%,带宽20 MHz。     

氧化锌薄膜体声波谐振器的研制

介绍了一种薄膜体声波谐振器和它的制备流程.该谐振器采用氧化锌压电薄膜作为压电材料,通过从硅片背部体刻蚀硅衬底的方法得到谐振器的支持层.为了避免残余应力引起的支持层起皱现象,采用氮化硅/二氧化硅/氮化硅复合膜作为支持层.采用直流磁控溅射的方法制备氧化锌压电薄膜,X射线衍射结果显示,氧化锌压电薄膜C轴择优取向明显,衍射峰半高宽为0.227 3°,显示出较好的结晶质量;扫描电镜观察到氧化锌垂直于薄膜表面的柱形晶粒结构,薄膜表面平整、致密.采用HP8753D射频网络分析仪对该薄膜体声波谐振器样品进行了测试,结果表明,谐振器具有明显的厚度伸缩振动模式,其基频在750 MHz左右,二次谐频在1.5 GHz左右.进一步提高氧化锌压电薄膜的性能,该谐振器可用于射频振荡源和射频前端滤波器中.     

A low noise 0.9 GHz FBAR clock

A low noise 0.9 GHz FBAR clock consisting of an oscillator and divider circuit for single-sided-to-differential conversion for a high-speed interleaved pipeline A/D-converter was designed, realized with an in-house FBAR and a commercial 0.35 μm CMOS process, and tested. The circuit showed very good jitter and phase noise performance. A temperature coefficient of –47 ppm/K was measured.     

PMOS剂量计对60Co和10 keV光子的剂量响应差异

针对P型金属氧化物半导体(PMOS)剂量计对⁶⁰Co和10 keV光子的剂量响应差异问题,本文对400 nm-PMOS剂量计进行了不同栅压条件下⁶⁰Co γ射线和10 keV X射线的对比辐照试验,并通过中带电压法和电荷泵法分离氧化物陷阱电荷和界面态陷阱电荷的影响,发现PMOS对10 keV光子的响应明显低于⁶⁰Co γ射线,其中主要的差异来自氧化物陷阱电荷,退火的差异表示不同射线辐照下的陷阱电荷竞争机制不同,不同的分析方法也带来一定差异。通过使用剂量因子和电荷产额修正,减小了剂量响应的差异,同时对响应的微观物理机制进行了解释。通过有效剂量修正和电荷产额修正可以很大程度上减小不同能量的剂量响应差异,为PMOS的低能光子辐射环境应用提供了参考。     

Stability of Nitride Microwave Monolytic ICs of a Signal Converter Irradiated by Neutrons and Gamma Radiation

The radiation stability of AlGaN/GaN HEMT millimeter-wave signal converters with highly mobile electrons irradiated by neutron and gamma radiation is investigated. The following characteristics have been chosen as the parameters for estimating the stability: the output microwave signal range, conversion factor, and the total consumed current. The consumed current dependence on the absorbed dose of gamma radiation and the sample temperature is determined. It is shown that the effect of neutron irradiation upon the characteristics is insignificant, although the gamma irradiation results in a considerable increase of the current consumed due to the formation of nitrogen donor vacancies, annealing of growth acceptor defects, and defect ordering. Six months later, the parameters of the devices returned to the initial values, indicating the restoration of the original state of the substrate’s crystal structure.     

中波红外焦平面列阵探测器γ辐照效应

报道了γ射线辐照对薄膜材料碲镉汞(Hg1-xCdxTe)制备的中波红外焦平面列阵探测器性能的影响.γ射线辐照的剂量依次为3×106 rad、9×106rad、2×107 rad.测量了器件在辐照前及各个剂量辐照后的I-V特性、黑体响应、噪声等性能参数.通过分析实验数据,发现器件的暗电流,噪声随辐照剂量的增加而增大,黑体响应随辐照剂量的增大而减小.其中I-V特性受辐照影响最大,黑体响应和噪声对辐照不是很敏感.这些表明随着辐照剂量的增加,器件的性能逐步衰退.     

日盲紫外焦平面探测器的抗辐射加固设计

设计了一款320×256元抗辐射日盲紫外焦平面阵列探测器,重点针对探测器的读出电路版图、积分开关偏置点、探测器芯片外延结构及器件工艺开展了抗辐射加固设计。对加固样品开展了γ总剂量和中子辐照试验和测试,试验结果表明样品的抗电离辐照总剂量达到150krad(Si),抗中子辐照注量达到1×10¹³n/cm²(等效1MeV中子),验证了抗辐射加固措施的有效性。     

MNOS电容辐照吸收剂量计的研究

从理论上给出了具有存储特性的 MNOS电容在存储电荷后经受γ射线辐照的响应规律 ,并利用这一特性制作电子辐照吸收剂量计。采用 L PCVD工艺制作了具有存储特性的 MNOS电容 ,经自行研制对存储电荷干扰极小的 MNOS电容辐照实验测试系统 ,对样品进行了 60 Co辐照响应规律的研究。结果表明 :MNOS电容电子辐照剂量计适用于 10 3 ～ 10 5Gy范围内的累计剂量的测量。这种新型剂量计的优点是 :一次性校准可重复多次使用并可直接读数的电子测量方式 ,便于测量自动化 ,非常适用于太空飞行器和核技术应用中累计剂量的测量。