氮化铝Lamb波谐振器的能量损耗分析研究

本文介绍了工作频率为400 MHz和2 GHz氮化铝Lamb波谐振器的结构设计、微纳制造及测试表征，研究了锚点损耗和声子间相互作用损耗对Lamb波谐振器品质因数（Q值）的影响，并分析了不同工作频率的Lamb波谐振器的主要能量损耗来源.研究发现：对于低频谐振器，锚点损耗为其主要能量损耗来源，因此减小支撑轴宽度可减少通过支撑轴泄漏至衬底的能量，进而提高Q值；对于高频谐振器，声子间相互作用损耗为其主要能量损耗来源，因此相比于金（Au），采用铝（Al）作为叉指电极（IDT）材料的谐振器具有更高Q值.针对Lamb波谐振器的结构特点，设计了一套基于七步光刻工艺的微纳制程，成功制备了具有微型化释放腔体的Lamb波谐振器，并具备优异的性能.测试结果表明，工作频率为400 MHz和2 GHz的Al-IDT谐振器的串联品质因数（Qs）分别达到2 590和1 192.     

《军医进修学院学报》2010年第7期重点专题简介

通过建立固态装配谐振器(SMR)模型,考虑硅衬底的声学损耗,从压电理论出发,仿真分析了不同布喇格层数对SMR的谐振性能的影响.仿真结果表明,由于布喇格层对声波的有效反射,减少了声能在衬底的损耗和衬底造成的杂散谐振,使SMR的品质因数得到很大提高;用Si3N4和SiO2作为布喇格层材料,要得到较好的品质因数,布喇格层对数至少要3对;另外,布喇格层厚度稍有偏差,也能使谐振频率处有较高的反射率,获得较好的品质因数.     

ZnO薄膜体声波谐振器性能分析和研制

采用射频网络法分析了ZnO薄膜体声波谐振器的谐振特性,并考虑了介质声损耗对品质因数Q值的影响。采用硅体刻蚀工艺在硅基片上制备了以ZnO薄膜为压电膜的薄膜体声波谐振器,并对器件的性能进行了测试。将实验与理论分析结果进行对比,发现实验器件的谐振频率与理论值一致,但器件Q值却比理论值低,进一步的分析揭示了实际器件Q值偏低的原因。     

边缘负载FBAR谐振器有限元仿真分析

外部激励施加于薄膜体声波谐振器(FBAR)时会激发纵向与横向剪切的振动,引发能量损耗,为了减少寄生谐振,降低FBAR器件的工作损耗,提高器件的品质因数,故需要抑制横向剪切振动。该文采用有限元仿真法讨论了顶电极边缘负载参数对FBAR器件横向寄生的影响,并通过COMSOL仿真软件实现且制备了结构完整的谐振器。测试结果表明,负载结构可有效提升器件品质因数约10%。     

基于MEMS方块谐振器的10 MHz振荡器

方块谐振器的品质因数(Q)很高,但是插入损耗也很大。为了得到低相噪的微机电系统(MEMS)振荡器,需要进一步提高方块谐振器的Q值,降低谐振器的插入损耗。通过支撑梁位置的合理设计可以达到极小的锚点损耗,从而实现非常高的品质因数。采用二阶面切变模态方块谐振器的设计方法,表现出了很多的优越性：Q值更高,动态电阻更小(在间隙为0.25 μm时达到82.1 Ω)。基于这种新型谐振器设计出的振荡器实现的相位噪声为：–156 dBc/Hz@1 kHz。     

Lamb波模态体声波压电谐振器仿真研究

随着现代通信技术的发展,对高性能射频器件的需求愈加急迫。体声波(BAW)谐振器凭借其独特的优势,满足了高频应用领域的需求,成为当下射频器件中热门的研究方向之一。该文提出一种基于叉指电极的兰姆波S0模态BAW谐振器,并讨论了支撑锚结构和压电材料对器件的品质因数(Q)值的影响,仿真分析了4种锚结构和3种压电材料下器件的品质因数情况。同时基于仿真得到的氮化铝BAW谐振器单元,采用梯形级联方式得到频带在70.36～71.45 MHz的BAW滤波器,插入损耗>-1 dB,能够适用于高频窄带应用范围。     

闭腔法测量微波介质材料参数的研究

采用TE01δ模闭腔法,推导了介电常数和介质损耗的计算公式.制作了4种介质谐振器,分析了支撑物的材质及高度、耦合的结构及强弱、金属腔材质对所制介质谐振器的谐振频率和品质因数Q值的影响.结果表明:较高的聚四氟乙烯支撑使介质谐振器有较高的有载Q值,弱的耦合使有载Q值非常接近无载Q值,高Q值的金属腔利于介质材料Q值的精确测量...     

VHF频段三角形微机电谐振器的分析与设计

设计了一种工作于VHF频段的新型微机电谐振器,采用了一种以阵列方式降低谐振器动态电阻的方法,通过ANSYS有限元分析软件对谐振器进行模态分析。结果表明,与减小换能电容间隙和增大偏置电压相比,采用的方法可以减小动态电阻,增大功率容量,谐振器阵列可以在保证谐振频率不变的情况下提高品质因数、减少损耗、降低动态电阻。设计的谐振器与谐振器阵列的工作频率为123 MHz。     

压电谐振器特殊模态振动特性研究

针对压电谐振器振动特性分析的应用需求,构建了一种小型化、廉价的矢量分析系统。系统采用STM32控制4路DDS芯片产生驱动信号和矢量解析正交信号。通过向DDS芯片写频率控制字,对压电谐振器进行扫频驱动。同时采用STM32内置ADC,采样并计算获取各频率点压电谐振器输出信号的幅值和相位。通过提取压电谐振器两个特殊振动模态下的共振频率、品质因数(Q值)、输出信号相位等振动特性参数,获得驱动信号对这些参数的影响规律,系统分析了驱动信号对压电谐振器振动特性的影响,为压电谐振器的驱动、信号检测提供了有效的技术途径,实验结果为压电谐振器振动特性分析提供了依据。     

高Q值声表面波谐振器研究进展

声表面波(SAW)谐振器作为各类SAW器件的核心元件,其性能决定SAW器件的各项指标,其中以谐振器品质因数(Q)值最重要。该文介绍了影响SAW谐振器Q值的因素,指出目前高Q值SAW谐振器的衬底结构大多为异质声学层结构,且异质声学层结构本质为一维声子晶体。结果表明,通过在谐振器的多个位置构建声子晶体对SAW谐振器的声场能量可实现全三维约束,以提升谐振器Q值,最后展望了高Q值SAW谐振器的理想结构。     

微光学陀螺楔形谐振腔制备技术研究

Si基谐振式光学微腔陀螺以小型化、集成化成为未来姿态检测领域的发展趋势,其极限灵敏度主要取决于谐振腔直径D与品质因数Q值乘积,目前常见的硅基微腔直径为微米级,为了进一步提高极限灵敏度,实验中控制加工工艺减小反应过程中残余应力与表面粗糙度,制备出直径D为8mm、表面粗糙度小于1nm、Q值2.4×106的大尺寸硅基SiO2楔形谐振腔,可实现陀螺极限灵敏度达到55°/h,为芯片级、集成化的新型谐振式光学微腔陀螺的研究奠定了实验基础。     

A W-Band Air-Cavity Filter Integrated on a Thin-Film Substrate

In this letter, a W-band air-cavity filter has been developed on a thin-film substrate using a lossy silicon substrate as a base plate, which is suitable for a mm-wave system-on-package. The lossy silicon suppresses a parasitic substrate mode excited in a thin-film substrate, while a coupling loss between a transmission line and a resonator is minimized by etching the backside of the lossy silicon substrate underneath the coupling area. In the backside etching process, 70 mum of silicon was left for mechanical support of the thin-film substrate. The resonator was fabricated using a low-cost silicon micromachining technique and was flip-chip integrated on a thin-film substrate. The fabricated air-cavity resonator showed an unloaded Q of 851 at a resonant frequency of 94.18 GHz. Improvement in the coupling loss by the backside etching process was verified with measurement results. The fabricated filter exhibited an insertion loss of 1.75 dB and a return loss better than 14.5 dB with a 1.3% 3 dB fractional bandwidth at a center frequency of 93.8 GHz.     

掺镁ZnO基薄膜体声波谐振器的制备和性能研究

固体装配型薄膜体声波谐振器(FBAR)机械强度好,尺寸小,可在硅片上三维立体集成,灵敏度大,在未来的通信设备制作高带通滤波器和物联网传感器中展现出广泛的应用前景。通过射频磁控溅射系统制备了以掺镁ZnO(MgxZn1-xO)作为压电层的固体装配型薄膜体声波谐振器,研究了掺镁ZnO对薄膜体声波谐振器谐振性能的影响。利用场发射扫描电镜(FESEM)对FBAR的结构进行了微观表征。比较了不同掺镁ZnO靶材对于晶向和谐振性能的影响。通过优化条件,制备出了性能优越的FBAR,其谐振频率在1.8~2.4GHz,品质因数(Q)可达800,回波损耗可达-30dB。     

Square-extensional mode single-crystal silicon micromechanical resonator for low-phase-noise oscillator applications

A micromechanical 13.1-MHz bulk acoustic mode silicon resonator having a high quality factor (Q=130 000) and high maximum drive level (P= 0.12 mW at the hysteresis limit) is demonstrated. The prototype resonator is fabricated of single-crystal silicon by reactive ion etching of a silicon-on-insulator wafer. A demonstration oscillator based on the new resonator shows single-sideband phase noise of -138 dBc/Hz at 1 kHz offset from the carrier.     

氮化硅微腔中的光学频率梳(特邀)

具有高品质因子（Q 值）的光学谐振腔能够长时间将光束缚在较小的模式体积内,极大地增强了光与物质的相互作用,成为集成光学器件中具有重大潜力的重要组成部分。聚焦于目前广泛应用于集成非线性光学领域的氮化硅材料平台,为了解决大尺寸氮化硅微环腔由拼接误差、表面粗糙等因素导致的散射损耗较大的问题,进行了一系列的工艺改进以提高大尺寸氮化硅微环腔的品质因子。结果表明:通过薄膜再沉积工艺可以有效降低氮化硅波导的散射损耗,半径为560 μm的大尺寸氮化硅微环腔的本征Q值得到了平均26% 的提升。得益于提高的微腔Q 值,在氮化硅微环腔中实现了重复频率40 GHz 的光学频率梳。     

用于声光移频的声表面波谐振器

针对一种喇曼型声表面波声光器件的设计需求,设计制作出一种能够满足喇曼-奈斯衍射要求的、低损耗、高Q值声表面波谐振器。利用耦合模(COM)理论仿真谐振器的性能,建立谐振器的COM模型,求解COM方程,提取出COM参数。利用COM软件仿真设计谐振器的结构参数,设计的谐振器中心频率为78.028MHz,Q值为10 428,插入损耗为-6.153dB。利用微加工技术加工制作出声表面波谐振器,用矢量网络分析仪对其性能进行测试,得到谐振器实际中心频率为78.34MHz,插入损耗为-11.273dB,Q值为6 465.7,该谐振器能够满足喇曼型声表面波声光器件的应用需求。     

瘦素有望成为诊治肿瘤的一个关键点

对瘦素与肿瘤的最新研究进展进行综述,并阐明瘦素参与调节肿瘤发生、发展的可能机制,它可能有望成为早期诊治肿瘤的一个关键点。     

2.8 GHz薄膜体声波谐振器的研究

通过采用微机电系统(MEMS)和微声电子方法,研究了硅基片上横膈膜结构薄膜体声波谐振器(FBAR).器件的串联谐振频率f_s＝2.75 GHz,并联谐振频率f_p＝2.8 GHz,插入损耗IL=-3.7 dB,并联谐振频率品质因子Q_p=260,有效机电耦合系数K_(eff)~2=4.5%.