AlN薄膜体声波谐振器的二维数值模拟

利用时域有限差分法对薄膜体声波谐振器进行了二维数值分析.对压电方程和牛顿运动方程在时域和空域利用中间差分进行离散化.采用ANSOFT Maxwell 2D商业软件计算静电场的分布,得到了电场强度的分布.可精确预测各场分量在空间和时间上的分布.在记录一段时间内的电压和电流值的基础上,利用Prony算法计算了薄膜体声波谐振器的电学阻抗特性.     

电导率调制体声波谐振器FDTD仿真研究

该文基于FDTD数值仿真法研究了电导率对ZnO体声波谐振器谐振频率的影响规律,为体声波声放大器、可调滤波器及探测器的优化设计提供指导。电导率的影响通过连续性方程引入,为了提高仿真精度,连续性方程采用四阶Adams-Bashforth差分格式。仿真结果表明,电导率在1～30 mS/m时,对谐振器谐振频率具有显著的调制效果。     

分析非均匀填充圆柱介质谐振器的二阶精度FDTD公式

从积分形式的Maxwell方程出发，利用连续函数的Taylor级数展开，严格地给出了包含介质交界面的二阶精度时域有限差分(FDTD)公式，解决了以往FDTD法处理非均匀介质填充区域问题时只有一阶精度的问题。分析表明，为了获得二阶精度，除了需要引入适当等效介电常数外，还必须采用适当非均匀网格。该方法被用于轴对称圆柱介质谐振器的分析。计算结果与理论值吻合良好，计算精度比传统的FDTD方法提高了一个数量级以上。     

非均匀介质谐振器的谐振频率分析与FDTD方法

为了揭示非均匀介质谐振器的谐振频率与非均匀介质的特性之间的关系,首先基于Matlab编码,应用时域有限差分法(FDTD),对一个均匀介质的谐振器进行了模型分析和结果仿真,与实测结果对比,仿真结果显示了FDTD方法的有效性。然后建立一个具有横向平面分层式结构的非均匀介质谐振器模型,通过调节各层介质不同的厚度比例,发现可以用两种固定的介电常数相异的介质来获取所期望的谐振频率。这个分析和模拟结果有助于设计模型简单、尺寸规格相近但谐振频率各异的介质谐振器。     

薄膜体声波谐振器及其应用

综合阐述薄膜体声波谐振器技术,简要介绍了薄膜体声波谐振器技术及其发展历程,对其物理模型和等效电路模型进行了回顾,对该器件的三种结构和及其制作方法进行了分析,并讨论了其使用的压电材料和电极材料,最后给出了该器件在微波领域的典型应用和相关指标.     

时域有限差分法计算微带电路中圆柱介质谐振器的谐振频率

采用时域有限差分法（ＦＤＴＤ）计算了微带电路中圆柱介质谐振器的谐振频率,求解了孤立ＤＲ、介质衬垫ＤＲ以及屏蔽的ＤＲ。计算结果与变分法计算的结果一致,验证了时域有限差分法的有效性,使时域有限差分法接近实际工程设计需要。     

基于薄膜体声波谐振器的高灵敏度质量传感器

提出了一种针对于生物传感应用的薄膜体声波谐振(Thin film bulk acoustic resonator,FBAR)质量传感器。薄膜体声波谐振器谐振频率非常高(GHz数量级),同时具有很高的品质因数,因此基于这种器件的质量传感器具有非常高的质量灵敏度。提出了三对全金属Al-W层作为布拉格声学反射层的FBAR,采用AlN作为压电层,制备出了固态装配型FBAR传感器。通过淀积不同厚度Al层顶电极,对器件的质量灵敏度进行了分析,得到质量传感器串联谐振频率在2.8GHz附近,质量响应度达到5×10-4ng/Hz/cm2,可以实现分子量级的质量传感。     

薄膜体声波谐振器的热学分析

采用有限元分析软件Comsol Multiphics构建谐振器三维模型,研究器件结构、材料对其热性能的影响。固态装配型谐振器(SMR)有更好的热传导能力与热应力稳定性。在SMR器件中增加一层SiO2,其最高稳态温度上升7℃。器件最高稳态温度随其谐振区面积的减小而迅速增大。当器件换用高热导率材料时,器件最高稳态温度及其随热耗散功率增加而增大的幅度明显降低。     

薄膜体声波谐振器技术

以微加工技术制作的薄膜体声波谐振器以及由它连接组成的滤波器为重点,介绍了其工作原理、结构模型以及相关参数,提出了一种薄膜体声波谐振器设计,并模拟了其构成射频带通滤波器的频率特性。     

AIN薄膜体声波谐振器性能分析

采用体硅微细加工工艺制备了背空腔型AIN薄膜体声波谐振器。研究了压电层、上电极及支撑层厚度对谐振器性能的影响。测试结果表明，谐振器所用AIN压电薄膜具有（002）择优取向，器件频率特性良好。当上电极、压电层、底电极和支持层的厚度分别为110，2600，110，200nm时，谐振频率为1．759GHz，机电耦合系数3．75％，品质因数79．5。结合Mason等效电路模型模拟分析与实验结果，分析了各层厚度对频率特性的影响机理。     

多时间步长时域有限差分法

本文提出的多时间步长有限差分(MTS-FDTD)法针对不同网格尺寸区域采用不同时间步,从而减少了计算时间.应用例子表明,MTS-FDTD法比ETS-FDTD法计算时间减少了42%以上.     

多时间步长时域有限差分法分析微波电路

提出在非均匀网格空间的粗网格区域采用大时间步长,细网格区域采用小时间步长的多时间步长时域有限差分(MTS -FDTD)法,并对其稳定性条件进行了分析。该方法通过应用多个时间步长替代传统非均匀时域有限差分(NU- FDTD)法的单一时间步长的算法来提高计算速度。通过应用MTS- FDTD方法模拟自由空间中给定激励下某点的场和微带低通滤波电路。数值结果表明,与传统NU- FDTD法相比,MTS- FDTD法在保持同等计算精度的条件下计算速度提高了46%以上。     

薄膜体声波滤波器的发展现状

薄膜体声波谐振(FBAR)滤波器具有体积小,性能高,一致性及可制造性好等优势,相关产品已被广泛应用于移动通信市场。通过对FBAR技术的基本原理和器件结构,讨论了FBAR技术的现状及发展趋势,表明其未来向宽带化,高功率化,高温度稳定性及小型化等方向发展。     

体声波谐振器MASON模型改进的方法

为了更精确的模拟薄膜体声波谐振器(FBAR)特性,提出了一种改进FBAR Mason模型的方法。首先采用有限元仿真法将FBAR压电层的机械损耗和介质损耗考虑在内进行仿真。得到的导纳曲线数据利用等效介电常数法导入FBAR的电磁模型中,可以模拟FBAR电极的欧姆损耗和引线损耗等,仿真得到FBAR的阻抗曲线。通过阻抗曲线拟合的方式提取MBVD模型参数。借鉴MBVD模型参数改进FBAR的Mason模型。对比拟合结果发现,FBAR电磁模型的仿真结果在串联谐振点处向左偏移。推测是由于电磁模型中引入寄生参数,故在改进的Mason模型中加入寄生电感参数后仿真,此时仿真所得的FBAR阻抗特性曲线与电磁模型仿真结果曲线吻合,验证了猜想,且得到了较精确的FBAR Mason模型。     

一种非条件稳定的隐式时域有限差分法

介绍一种基于交替方向隐式(ADI)技术的时域有限差分法(FDTD).该方法是非条件稳定的,时间步长不再受到Courant稳定条件的限制,而是由数值色散误差来确定.与传统的FDTD相比,ADI-FDTD增大了时间步长,从而缩短了总的计算时间,特别是当空间网格远小于波长时,优点更加突出.首次把完全匹配层(PML)边界条件应用到ADI-FDTD计算中,采用幂指数形式的时间步进算法,推导了相应的迭代公式.进行了实例计算,并与传统FDTD的结果对比,验证了ADI-FDTD的有效性与优越性.     

复杂波导元件的时域有限差分法分析

本文研究如何应用FDTD方法对一些复杂波导元件进行分析。应用子域连接技术,配合PML技术、连接边界法和非正交网格技术等,以波导双T、混合接头环耦合器等波导元件为例,得出这些器件的散射参数。对部分参数作出了测量,计算值和测量值吻合较好。算法的优点在于计算域小、计算时间缩短、共形性好及子域建模程序具有可移植性等。     

一种新型全域时域有限差分法

提出一种基于半导体器件漂移扩散模型并结合交替方向隐式时域有限差分(ADI-FDTD)法的新型全域FDTD法.该方法时间步长的选择取决于数值精度而非稳定性,克服了传统全域FDTD法为了保持数值稳定性,时间步长的选取受限于Courant稳定性条件的问题.该方法的复杂度稍微增加,但是通过增加时间步长,减少计算时间、提高计算速度.该方法的主要特点是模拟一个简单的二极管分布开关电路.     

薄膜体声波谐振器调频工艺研究

薄膜体声波器件具有体积小及性能高等优势,相关产品已被广泛应用于移动通信市场。薄膜体声波谐振器(FBAR)电极层和压电层等声学层的厚度、材料是影响谐振频率的主要因素。该文分析了FBAR调频的必要性、原理及扫描刻蚀的工作方式,研究了调频层薄膜在不同刻蚀功率时对器件频率的影响。通过对FBAR器件进行调频,频率均匀性提高了6.5倍,频率分散性得到显著改善。     

薄膜声体波谐振器(FBAR)的研究进展

综述了国内外FBAR技术的研究现状和进展。分析了基于空气腔和布拉格反射层两种主流FBAR的结构、工作原理和建模方法。阐述了适用于FBAR的压电薄膜材料、电极材料以及布拉格反射层材料的选择。并介绍了作为FBAR主要应用的射频滤波器和双工器的拓扑结构和设计方法,以及制备FBAR器件时需克服的关键技术等问题。