基于AlN压电薄膜的耐高温声表面波传感器的研究与制作

发布时间：2021-04-15 21:59

　　MEMS压力传感器是MEMS传感器中使用最广泛的器件,具有体积小,无线无源,成本低等优点。目前主流的MEMS压力传感器都是传统的压阻式Si基压力传感器。随着航天,汽车电子,石油勘探等行业的快速发展,对超过100℃的高温环境压力的特种压力传感器的需求剧增。然而传统的压阻式Si基MEMS压力传感器利用了 Si的半导体特性,导致其温度稳定性较差,且无法在超过100℃的高温环境下稳定工作,因此难以满足目前日益增长的高温场景压力测量工作。基于AlN压电薄膜的压电式传感器具备突破压阻式Si基传感器使用温度限制的潜力。其中硅衬底只起到支撑作用,不会对器件性能产生影响;AlN压电薄膜能够在高温环境下稳定工作,具有良好的温度稳定性。但是,这种压电式传感器存在着谐振频率随温度变化而漂移的问题。针对上述问题,本文开展了基于AlN薄膜的压电式压力传感器设计与制备研究,主要研究内容如下:1.对压力传感器进行了相应的有限元仿真研究,研究内容为:（a）探讨了压电式传感器中激发出不同声波谐振模态;（b）研究了压力传感器不同形状隔膜在外加压力时,隔膜上的应变分布情况;（c）探究了压力传感器在高温下的温度漂移现象,以及温... 

【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－３双膜声表面波压力传感器的温度和压力特性曲线［４８］??

图２－２堉利波的墩励传播：＿意國??

?第二章理论背最与研究方案和方法???ｌ?＝?ＡＶＨ＾）?＝?Ａ．ｓｍ＾?（２－８）??其中汊为瑞利波的波数。式（２－８）说明瑞利波的大部分能量集中在介质表面。瑞利??波能量主要集中在介质表面主要是受到机械边界条件而非电学边界条件影响。??｜激励源??￣＼￣￣ｎ?ｎ?ｎ??Ｍｌ＂?！／——Ｖ…Ａｓａｗ??乂、（ｆ?：ｆ?／??！?＼??＼?＾??＇?ｆ??Ｍ??图２－２堉利波的墩励传播：＿意國??水３Ｐ剪切波（Ｓｈｅａｒ?Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ?Ｗａｖｅ，?ＳＨ）分量能够满足表面边界条件，它既可以??在固体介质的内部传播，也可以其表面传播。这也说明，在外部的线性激励下，ＳＨ??型体声波的振幅也是以１／Ｖ７的形式递减，所以各个波的分量上不存在相互耦合的??可能。但是在压电材料中ＳＨ波的场分量可以与电勢＋相互耦合，从而组成所谓的??ＳＨ型声表面波，它能同时满足介质材料表面的机械边界条件和电学边界条件。由??于ＳＨ型声表面波的场分布也是．由式（２－８）决定的，所以其声波的声速比ＳＨ型体声??波的声速校且ＳＨ型声表面波的声速的下降也能反映出压电材料的机电耦合强??度，随着声速的下降，ＳＨ型声表離的能量集中在介质表面，其点穴边界条件的??影响越来越强，使声波逐渐集：中在介质的表面。??＿??－０．２?０?０．２?０．４?０．６?０．８?１?１．２??传播距离（波长）??图２－３瑞利波在传播介质中的场分布??９??


本文编号：3140155