压电MEMS兰姆波器件技术的最新进展与展望

兰姆波谐振器(LWR)作为一种新兴的压电微机电系统(MEMS)声学器件,同时具有高工作频率、高机电耦合系数、高品质因数值及低功耗等特点,其制造工艺与集成电路工艺兼容,可在单片晶圆上实现多频率器件。基于LWR的声学滤波器是实现高性能射频前端组件的有效解决方案之一,能够满足未来通信设备多频率及集成化的发展要求,其相关研究已成为微声器件领域的热点。该文简要介绍了兰姆波的基本原理,综述了近年来基于氮化铝(AlN)薄膜和铌酸锂薄膜(LNOI)的压电MEMS兰姆波器件研究取得的最新成果,并讨论了压电MEMS兰姆波器件的发展趋势。     

微波声学模拟技术的进展与应用

本文回顾了微声器件的发展过程。通过对各种微声器件发展和应用的介绍,展示了微波声学器件广阔的应用前景。     

第一讲 声表面波的类型与性质

十九世纪八十年代英国物理学家瑞利从理论上研究了波在弹性固体表面上的传播特性并首先发现了声(弹极)表面波,这就是现在已为人所熟知的瑞利波.第二次世界大战以后由于电子设备迫切需要多功能和小型化,有人就试图利用声表面波技术来研制电子元件.六十年代中期美国怀特等人提出用叉指换能器在压电基片上激励和检测声表面波的方法从而加速了声表面波技术的发展,使许多各具特色的声表面波器件如同雨后春笋般相继涌现.十多年来声表面波器件凭借其设计灵活性和独特的信号处理功能而崭露头角,现在已成为电子元、器件界独树一帜的新秀.声表面波器件得以问世,实有赖于电子计算机和微电子技术两大技术基础的发展.这一事实也表明声表面波器件的研制无论在设计和工艺上都有许多独特的问题需要解决.为了充分发挥这类器件的设计灵活性和信号处理功能,器件设计人员有必要对固体声学、声表面波物理以及模拟信号处理技术等有较多的了解.近年来声表面波技术在我国颇受重视,器件的研制和应用日益广泛,有些民用器件即将大量生产,为了适应这种形势,本刊举办《声表面波技术讲座》,邀请国内知名学者较系统地介绍各种声表面波的特性,叉指换能器的特征以及各种声表面波器件的设计原理和应用等,深望它能有助于声表面波技术的推广     

系统中的微声学器件

一、引言 20年前,微波声学技术和器件研究就已获得了一定的发展,特别在声表面波(SAW)领域和声体波(BAW)技术方面的成就尤为突出。这些进步导致更高的工作频率和更加有效和紧凑的器件的产生,从而满足了系统应用的需要。本文叙述了这些器件和应用的事例。     

声表面波器件(SAWD)在扩频系统中的应用

声表面波器件(SAWD)是一种结合电和声学的器件，具有实时、高可靠、低功耗和低成本等方面的优点。扩频系统中．利用声表面波抽头延迟线作为匹配滤波器可实现多种功能，简化系统解扩解调和同步的实现,设计灵活。     

声表面波速度的计算

石英和铌酸锂晶体具有优良的压电性能,常用来制作声表面波(SAW)器件(如延迟线、滤波器、振荡器、卷积器、声光器件等)的基底.该文推导表面波晶体声学基本方程和表面波力学边界条件方程,使用一种新的计算表面波声速的循环迭代法,分别对石英、铌酸锂2种晶体,在最佳的退耦声弧矢面,即yz平面内,系统计算沿不同方向的声表面波速度,并绘制出倒速度曲线.     

基于声表面波的微驱动技术的发展

基于声表面波技术近年来在微驱动技术领域快速发展的现状以及声表面波器件在生物、医疗、片上实验室等领域具有广阔应用前景的重要意义,就近几年来声表面波微驱动器的最新应用做了简要总结,介绍了声表面波,包括叉指换能器的结构和声表面波产生原理。着重介绍了声表面波在新型器件方面的多种最新应用,主要包括微流体加热、微流体雾化、微粒集聚/混合、微流体驱动、线性固体驱动以及平面固体驱动等,并分析了目前研究过程中存在的一些技术难点和解决方案。     

先进微陀螺器件及微惯性测量单元最新研究进展

微纳加工技术与振动惯性技术的结合使惯性仪表技术发生了重大的变革,拓展了惯性技术在军用和民用领域的应用。高性能微惯性器件对军事装备和国民经济的发展起着越来越大的作用。该文基于美国国防高级研究计划局(DARPA)近年来在微惯性传感器技术领域的资助项目,综合研究了微机电系统(MEMS)谐振陀螺、微光学陀螺(MOG)、声表面波(SAW)陀螺等微惯性传感器技术及微惯性测量单元的最新发展现状,并对其发展面临的技术挑战进行了详细地分析与评述。     

微机械可以解决光波网络问题

硅微机械领域正在对诸如汽车、航空、蜂窝通信、化学、声学、显示技术以及光波系统等传统工业产生冲击.过去10年在这个领域的研究已经得到了许多宏观机械的微观模型.在超大规模集成电路每年约2000亿美元市场及其相关工具.技术和工艺迅猛发展的激励下.这项技术在继续快速发展.微机械的尺寸最终会使其非常适合于解决光学问题,其器件、结构和相关波长尺寸范围可从1μm～数百μm.尤其在光波系统,微机械可以赋予系统设计者制作跟上迅速发展的带宽要求的高性能器件的能力.硅微机械器件的制作方法与硅集成电路     

SAW器件在移动通信领域中的发展

声表面波(Surface Acoustic Wave缩写为SAW)器件目前已发展到包括SAW滤波器、谐振器、延迟线、相关器、卷积器、移相器和存储器等在内的100余个品种。 SAW器件是近代声学中的表面波理论、压电学研究成果和微电子技术有机结合的产物。所谓SAW,是在压电固体材料表面产生和传播、且振幅     

声学惯性技术的发展现状

声学惯性器件是一种新型的惯性器件,其具有工作频率高,品质因数Q值高,封装简单等特点,与其他惯性器件相比,声学惯性器件在体积和成本上拥有较大优势。该文在分析了国内、外相关声学惯性技术报道的基础上,对声学惯性技术的国内、外研究现状及应用情况等进行了综合报道和评述,并对声学惯性技术的未来发展趋势进行了展望。     

声表面波器件小型化技术发展概述

以EPCOS生产的声表面波(SAW)芯片级封装和晶圆级封装为例,介绍了声表面波器件小型化发展的趋势.着重介绍了声表器件芯片级封装技术发展的各个阶段器件的结构特点.详述采用倒装、贴膜和晶圆键合技术将声表面波器件的尺寸减至最小及后续声表面波器件组件化封装的趋势.     

基于声子晶体的声表面波器件研究进展

本文基于研究和发展基于声子晶体的声表面波器件技术,其在电子工程、通信技术等领域有着广泛的应用,通过对国内外基于声子晶体的声表面波器件研究的分析与总结,介绍并讨论了目前基于声子晶体的声表面波器件的理论和实验研究现状及进展.     

文摘选辑

(一)声表面波技术 056 军事通讯、雷达和电子战系统用SAW器件——(Harhmanm C.S.)《Microwave J.》257(1982)73—86 讨论了军事系统特殊应用促进的SAW技术的进展。当前SAW器件有各种应用,从优良的阻带抑制和低插损的带通滤波器到能够完成有效的模拟信号处理功能。这些应用无疑将促进对基片材料、制作技术和器件的物理性能的研究改进。(声)     

基于GaN FET的LED微显示单片集成技术研究进展

发光二极管(LED)微显示技术由于其潜在应用而倍受关注.与主流的基于硅基驱动器的LED微显示技术不同,采用GaN场效应晶体管(FET)驱动的LED微显示技术制作的器件具有可靠性高和制作工艺简单等优势.总结了各种GaN FET驱动LED微显示的器件结构及性能,这些器件结构包括:直接利用LED外延结构制作FET驱动微型LED发光像素的横向集成结构、HEMT驱动微型LED发光像素的横向叠层结构、纳米线GaN FET驱动LED发光像素的垂直叠层结构.对基于GaN FET驱动的LED微显示技术的进展进行了综述.对GaN FET驱动的LED微显示技术的应用前景和研究方向进行了展望.     

三网融合背景下的通信声学

通信声学是声学与信息技术相互渗透融合的产物,随着信号处理技术和电声学技术的发展,其研究和应用领域得到快速扩展.介绍了通信声学的3个主要方向:声接收技术,声传输技术和声发射技术的研究现状和热点.重点探讨了在三网融合背景下,通信声学的应用前景及所面临的挑战.     

声子晶体对ZnO/41°YX LiNbO3结构Love波器件性能的影响

利用三维有限元法(3D FEM)分析了Ni柱型声子晶体对(110)ZnO/41°YX LiNbO3结构Love波器件声学特性(包括相速度、机电耦合系数和质量灵敏度等)的影响。结果表明，Ni柱的引入对所激发Love波性能的影响较大，Love波1阶模式阈值提前(激发1阶模式Love波所需的导波层厚度减小到0.05)，机电耦合系数提高了约8%。同时，Ni 柱/(110)ZnO/41°YX LiNbO3结构Love波器件的质量灵敏度也得到改善，其Love波0阶和1阶模式的质量灵敏度较无Ni柱结构Love波器件分别提高了3倍和4倍。该研究结果为利用声子晶体结构实现高频声表面波器件的研制及其应用领域的拓宽提供了理论依据。     

低损耗声表面波滤波器

在声表面波器件中,由于声表面波滤波器具有以下特点(i)复盖频带可达数兆赫—数千兆赫,(ii)能得到独立控制振幅特性和相位特性的滤波器,(iii)能得到轻而小型的高性能器件,(iv)应用集成电路技术可实现大量生产等.所以很引人注目而且正在极积进行研究,一部分电视中频滤波器已经实用化.     

南京大学扬声器与传声器的声学测量——纪念沙家正先生

介绍了沙家正先生对电声器件及其系统的理论和测量所进行的研究,其中包括传声器自由声场灵敏度的非消声室测量、声柱的指向性、频响、效率和谐振频率,扬声器的声学理论及声学测量等,为中国电声事业的发展做出了突出贡献。     

微声学器件封装特性研究

分别采用TO-CAN和SMT形式对微声学器件进行了封装,并对封装后的器件进行了耦合腔测试和指向性测试.测试结果表明,通过减小前入声孔直径大小,能够抑制微音频器件的高频响应;另外通过采用不同的封装结构参数,能够实现∞形和心脏形指向性的微超声器件.