背腔刻蚀型横向激励薄膜体声波谐振器制备技术研究

随着移动通信技术的快速发展,薄膜体声波滤波器逐渐向高频和大带宽方向发展。该文研究了POI(LiNbO3/SiO2/Si)基片上背腔刻蚀型横向激励薄膜体声波谐振器制作工艺,通过研究POI基IDT光刻、背腔硅刻蚀等工艺,确定了IDT层曝光量和背腔刻蚀等关键工艺参数。研制出的背腔刻蚀型横向激励薄膜体声波谐振器,其谐振频率为4 565 MHz,反谐振频率为5 035 MHz,机电耦合系数为20.86%。此制备工艺对研究高频、大带宽薄膜体声波滤波器具有重要的参考意义。     

薄膜体声波谐振器电极效应研究

运用传输线路法推导了薄膜体声波谐振器(Thin Film Bulk Acoustic Resonator,FBAR)的输入阻抗公式.利用输入阻抗公式,研究了不同材料FBAR构成中电极材料和厚度对FBAR有效机电耦合系数的影响,FBAR最大有效机电耦合系数优化理论.由结论可知,FBAR的有效机电耦合系数随电极的厚度和密度变化明显,在低密度电极材料时,电极厚度增大明显降低了FBAR的有效机电耦合系数;同时,在电极厚度较厚时,电极密度越大越有利于获取高的有效机电耦合系数.所得结论,可应用于FBAR设计与优化中.     

单晶薄膜体声波谐振器频率温度特性研究

采用离子注入剥离法转移制备了43°Y 切铌酸锂(LiNbO3,LN)单晶压电薄膜材料,以SiO2/Mo作为声反射结构制备了固态声反射型薄膜体声波器件。谐振器工作频率约为3 GHz,LN薄膜等效机电耦合系数达到14.15%。对谐振器的频率温度特性进行了表征,结果表明,尽管LN单晶的频率温度系数为(-70~-90)×10-6/℃,但由于声反射结构中包含有正温度系数的SiO2层,谐振器的频率温度系数降至-18×10-6/℃,这表明固态声反射结构能够有效抑制单晶LN薄膜的温漂,获得低频率温度系数的谐振器器件。     

电极对薄膜体声波谐振器性能的影响

采用有限元分析软件COMSOL Multiphysics仿真了三维结构的谐振器,探讨了不同的顶电极形状对谐振器性能的影响。有效机电耦合系数(k2teff)随电极-压电层厚度比增大而减小,其中电极形状为三角形的谐振器在厚度比为0.05时获得最大k2teff(5.73%)。品质因数Q值变化趋势与k2teff相反,由三角形电极在厚度比为0.25时,获得最大Q值为1 314。不同电极形状的谐振器的优值随电极-压电厚度比先增大后减小,最大值为65.4,由正方形电极在比值为0.15时获得。     

LiNbO_3单晶薄膜体声波谐振器的研制

该文介绍了一种采用智能截割(Smart Cut~(TM))技术制备的单晶铌酸锂(LiNbO_3)薄膜体声波谐振器。采用COMSOL有限元仿真软件从材料和结构两方面对LiNbO_3薄膜体声波谐振器进行优化设计,以实现高机电耦合系数,并通过Smart Cut~(TM)工艺方法制备了高性能Z切-LiNbO_3单晶薄膜作为谐振器的压电层,最终得到LiNbO_3薄膜体声波谐振器的谐振频率为3 847.5 MHz,反谐振频率为3 986.25 MHz,插入损耗为1.81 dB,谐振器有效机电耦合系数达到8.3%。     

AlN薄膜体声波梯形滤波器的制备与性能分析

用Mason一维等效电路模型模拟了不同级数的梯形体声波滤波器的传输特性.讨论了谐振器级联数对滤波器插入损耗和带外抑制的影响.以AlN薄膜为压电材料,采用微机电系统(MEMS)工艺流程制备了3级梯形结构的滤波器,用扫描电镜照片(SEM)和网络分析仪表征了器件的结构和传输响应特性,测试结果表明,所制备的滤波器结构完整,图形整齐,并得到滤波器的带宽为180 MHz,带外衰减为-10.12 dB,插入损耗为-5.15 dB.     

AlN薄膜异质结构声波激发特性研究

该文分别开发了两种基于AlN压电材料和原子数分数为10%的Sc掺杂AlN压电材料的薄膜叠层异质谐振器。通过有限元仿真和实验对比分析了器件的频率温度性能和Sc掺杂对谐振器声激励的影响。结果表明,Sc掺杂可能会影响压电薄膜叠层谐振器所激励声波的谐振频率、机电耦合系数和对应的频率温度系数(TCF),且对所激励声波的正反谐振点的TCF影响不同。此研究在传感及滤波器件领域极具应用潜力。     

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%.     

体声波滤波器的电磁-热耦合仿真方法

为了快速有效地得到体声波(BAW)滤波器在给定功率水平下的3D温度分布,提出一种电磁-热耦合仿真方法。首先搭建BAW滤波器的热仿真模型,并设置电磁-热耦合求解方式;然后由热仿真模型生成BAW滤波器的电磁模型,以提取BAW滤波器电磁模型中的导体损耗。最后以提取的损耗作为热仿真的热源,并由电磁-热耦合仿真得到滤波器的3D温度分布。仿真结果表明,在输入功率为1 W时,该BAW滤波器的7只谐振器中,第一只串联谐振器和第一只并联谐振器分别为最热的串联谐振器和最热的并联谐振器;滤波器案例中的热点温度为81.472℃,出现在第一只并联谐振器的顶电极中;冷点温度为49℃,出现在第三只并联谐振器的压电层中。     

低温漂薄膜体声波谐振器研究

该文介绍了一种基于空腔结构的温度补偿型薄膜体声波谐振器(TC-FBAR)。通过在压电层上方生长SiO₂温度补偿层,实现谐振器的低温漂。未采用温度补偿的薄膜体声波谐振器,其频率温度系数约为-25×10^-6/℃。通过适当的膜层结构设计,可使其频率温度系数在±3×10^-6/℃。结果表明,由于温度补偿层的增加,导致器件总体压电效应降低,使谐振器的有效机电耦合系数降低。低温漂谐振器的实现,为窄带低温漂滤波器的研制提供了有效的设计和工艺技术支撑。     

基于YIG单晶薄膜的陷波器设计

针对基于环球耦合谐振的钇铁石榴石(YIG)小球陷波器装配调试工艺复杂、不利于多通道集成的问题,提出了一种采用静磁波技术来实现YIG单晶薄膜陷波器结构与设计方法.该文通过对单晶薄膜陷波器工作原理的分析,静磁反向体波的角频率与波数(ω-k)色散特性与微带激励谐振换能器的静磁波激励特性的数值计算及器件仿真优化,设计了调谐工作...     

PZT材料在射频滤波器中的应用

锆钛酸铅 (PZT)材料有着优良的压电性能 ,其薄膜具有高机电耦合系数、高品质因数的特点 ,适合于制作低插损、大带宽的射频 (RF)滤波器。文中介绍了 RF体声波滤波器的原理、结构和 PZT的材料特性 ,探讨了PZT薄膜的制备、退火、刻蚀工艺的选择与优化 ,并在此基础上设计了应用 PZT薄膜的体声波滤波器 ,模拟了该器件的性能     

硅基硫化锌薄膜的溅射法生长技术

利用射频磁控溅法在Si衬底上制备ZnS薄膜,用X射线衍射技术对薄膜的结构相变进行研究,揭示了Si衬底上ZnS薄膜的微观结构和相变特征与溅射功率的关系,为寻找高新发光材料提供依据。     

溅射法制备BST纳米薄膜电学性能的研究

采用射频磁控溅射与微细加工技术,制得Cu/BST/Pt/Ti/SiO2/Si的MIM(金属-绝缘体-金属)微电容结构。研究了不同退火时间、薄膜厚度对钛酸锶钡(BST)纳米薄膜介电常数和漏电流密度的影响,结果表明,随着退火时间的延长,BST纳米薄膜结晶度提高,介电常数增加,退火30 min的纳米薄膜具有最高的介电常数和较小的漏电流密度。同时还得出介电常数随薄膜厚度的减少而减少,在0.1 MV/cm下,90 nm和50 nm薄膜的漏电流密度分别为5.35×10-8A/cm2和6×10-6A/cm2。     

GaAs上反应溅射WN_x薄膜特性研究

本文用反应溅射方法,制备了WN_x薄膜,用X光衍射、俄歇能谱深度成分分析、表面电阻测量及电流—电压曲线,测量、研究了WN_x薄膜的性能及与GaAs的肖特基势垒特性.     

PTCDA表面射频磁控溅射ITO薄膜的特性研究

将氧化铟锡(ITO)溅射淀积在PTCDA/玻璃衬底表面,利用原子力显微镜(AFM)、四探针和紫外可见分光光度计分别测量薄膜的表面形貌、电阻率和透光率.结果表明:衬底温度对ITO在PTCDA上的淀积有着与在其他衬底上淀积所不同的影响,提高衬底温度淀积ITO并没有提高薄膜的结晶度;溅射功率的提高有利于ITO电阻率的下降,但是功率过高会破坏ITO薄膜的特性:ITO膜厚度的增加导致其电阻率减小.     

Optimal Design of Thin Film Filters for IR Integrated Photonic Amplifiers

This paper addresses in the design of thin film filter for IR broadband integrated photonic amplifiers. A cascaded multilayer medium thin film filter structure is presented. This proposed filter consists of some different filtering unit cells with different central wavelength and bandwidth, and each cell can suppress certain peak gain at a specific wavelength. The intrinsical gain spectrum of amplifier is obtained by solving a set of rate and power propagation equations with finite difference time-domain(FDTD)-based overlapping integral-Runge Kutter(RK) method. The effect of transmittance spectrum of the proposed cascaded multilayer medium thin film filter on flattening gain is discussed. The transmission function of the cascaded multilayer medium thin film filter is obtained. Finally, a real device is fabricated, it is shown that the design is valid.     

薄膜干涉型光学全通滤波器的设计与分析

设计并分析了用于多信道色谱补偿的薄膜Gires-Tournois干涉仪（GTI）型光学全通滤波（OAPF），讨论了反射镜的膜层结构对器件 的群延迟谱和反射谱的影响，。以及大角度入射引起的偏分离现象和幅度畸变现象，给出了单级和多级串拉OAPF的初步设计结果。