基于ZnO/Metglas复合多层膜结构的磁电声表面波谐振器研究

发布时间：2021-08-23 20:25

　　本论文针对基于磁电复合材料的磁场传感器在低频或直流磁场测试时灵敏度低、体积大等问题,研究了一种基于ZnO/Metglas复合多层膜的磁电声表面波磁场传感器。该磁传感器结合了磁电复合材料与声表面波技术,可以实现直流及宽频交流磁场下的高灵敏度探测,且具有温度稳定性高、可与MEMS等工艺兼容和无源无线等优点。论文的主要研究内容包括:一、采用散射矩阵法求解了ZnO/Metglas半无限基底结构中瑞利波的波速及机电耦合系数,利用反散射矩阵法求解了此结构压电薄膜上表面的位移与电势的状态矢量。利用耦合模（COM）模型,考虑机械负载与电负载对该结构的影响,求解了等效波速、反射系数、换能系数等COM参数。计算结果表明:金属电极电负载开路栅相比于短路栅对波速的影响小,在开路栅中,当金属化率为0.5,中心频率与ZnO厚度乘积fhZn O=0.162GHz*m时,电负载对波速影响最大达-0.45%,机械负载对ZnO/Metglas多层膜结构波速的影响为正值。由电负载引起的反射比机械负载的大,开路电极的反射系数为正,短路电极的反射系数为负。金属化率对声表面波振幅及静电储能有一定的影响。二、介绍了一种非晶态合金的... 

【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】：75 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 本论文的研究背景及意义
    1.2 本论文国内外研究进展
    1.3 本课题的研究内容与工作安排
第二章 复合多层膜结构声表面波谐振器设计模型及方法
    2.1 概述
    2.2 ZnO/Metglas自由表面传播特性
        2.2.1 散射矩阵法
        2.2.2 反向散色矩阵法
    2.3 耦合模(COM)模型
        2.3.1 色散多层结构的COM方程
    2.4 耦合模(COM)参数
        2.4.1 反射系数T_R
        2.4.2 换能系数α
        2.4.3 叉指电容C_F
        2.4.4 叉指电阻R_F
    2.5 本章小结
第三章 非晶态合金的退火实验及ΔE效应研究
    3.1 非晶态合金
    3.2 一种非晶态合金的数学模型
        3.2.1 模型的推导
        3.2.2 非晶带材的磁化强度
        3.2.3 非晶带材的磁致伸缩系数
        3.2.4 非晶带材ΔE效应
    3.3 未退火Metglas2605SA1ΔE效应测试
        3.3.1 铁磁材料共振/反共振频率测试方法
        3.3.2 Metglas2605SA1样品长度对共振频率的影响
        3.3.3 未退火带材的杨氏模量效应
    3.4 磁场退火对非晶带材磁性能的影响
        3.4.1 磁场退火
        3.4.2 不同磁场退火条件对非晶带材磁性能的影响
    3.5 退火后非晶带材ΔE效应
        3.5.1 易轴方向ΔE效应
        3.5.2 难轴方向ΔE效应
    3.6 本章小结
第四章 复合多层膜的磁电声表面波谐振器的制备
    4.1 制备流程及工艺条件
    4.2 Metglas2605SA1的抛光处理
    4.3 压电薄膜ZnO的性质及其性能研究
        4.3.1 ZnO薄膜的性质
        4.3.2 ZnO薄膜的制备
        4.3.3 ZnO薄膜XRD结果分析
        4.3.4 ZnO薄膜形貌结构分析
        4.3.5 ZnO薄膜I-V测试结果分析
    4.4 叉指换能器的制备
    4.5 谐振器的测试与分析
    4.6 本章小结
第五章 结论
致谢
参考文献
硕士期间所取得的研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于磁流体黏性负载效应的压电层状结构SH-SAW传播特性分析[J]. 叶建军,刘桂雄,刘宏.  科学技术与工程. 2011(19)
[2]非晶合金应用现状[J]. 王晓军,陈学定,夏天东,康凯,彭彪林.  材料导报. 2006(10)

硕士论文
[1]高灵敏度磁电声表面波磁场传感器研究[D]. 黄亮.电子科技大学 2015
[2]磁声表面波磁场传感器及其制备方法[D]. 代丽红.电子科技大学 2012



本文编号：3358540