基于柔性衬底的氮化铝兰姆波谐振器

发布时间：2020-05-22 05:56

【摘要】：近年来,柔性电子器件以制作成本低、重量轻、弯曲性好、生物兼容等优势展现出广阔的应用前景。其中,柔性MEMS器件以体积小、性能稳定等优点也获得了越来越多的关注。到目前为止,研究人员已经开发出多种柔性MEMS器件,如薄膜体声波谐振器、静电驱动器、换能器等。MEMS兰姆波谐振器作为一种新型的技术也逐渐发展了起来。但是,由于复杂的制作工艺,直到目前还没有关于柔性兰姆波谐振器的相关报道。因此,围绕柔性兰姆波谐振器的设计研究具有十分重要的意义。与薄膜体声波谐振器等其它MEMS器件相比,兰姆波谐振器可以在同一片基底材料上实现多种不同频率的器件。本论文介绍了通过转移技术在同一片柔性衬底上制作出了三种不同结构的兰姆波谐振器,对于制作微型化的多频率控制器件至关重要。论文首先介绍了压电声波谐振器的基本理论、兰姆波谐振器的设计原理;引入等效模型对兰姆波谐振器的性能指标进行分析;介绍了压电薄膜的选择以及柔性器件的制作方法。讨论了柔性兰姆波谐振器的制作工艺:首先讨论了三种不同结构的兰姆波谐振器的特点,并建立有限元仿真模型进行分析;然后介绍了使用软件进行兰姆波谐振器版图设计的流程;随后,论文以横向场激发型兰姆波谐振器为例详细介绍了硅衬底上兰姆波器件的加工流程;介绍了采用纳米压印的方法在柔性衬底上制作空腔的过程;之后描述了转移平台的搭建,兰姆波器件从硅衬底上剥离及转移到柔性衬底上的方法。最后,论文对制作出的柔性兰姆波谐振器进行电学测试:包括在不同弯曲条件及不同温度条件下的性能测试;并将测试结果与基于硅衬底的兰姆波谐振器进行对比。
【图文】：

声表面波谐振器,柔性,衬底

成本的方向发展。而 SAW 器件的尺寸较大，不能很好地兼容艺，使其不能满足进一步的电路设计需求。因此，FBAR 以其体好等优势在应用领域逐渐占据了主导地位。图 1-2 是以聚合物柔性 FBAR。但是因为 FBAR 的谐振频率是由其压电薄膜厚度相同衬底上集成多频率器件选择阵列变得非常困难，而且提以 FBAR 的应用也受到了限制。此外，高频通信往往具有一如信号处理电路表现不佳，，晶体管等有源器件不能产生高的的普通电路必须用带状线和波导这样的高频技术代替等。而中射频信号过度的桥梁，具有线性动态范围广、失真度低，一致势使得中频信号的应用前景非常广泛。例如在通信电路中分离和提取频率相近的信号，而滤波器的带宽会随着频率的提果可以将信号转换到较低的频率，并进行滤波，则可以获得的选择性。此外，由于受到尺寸及加工工艺限制，诸如 SAW 在中频通信领域的应用并不能够发挥出较好的性能。

柔性聚合物,体声波,谐振器,衬底

第 1 章绪论是目前世界上唯一可以在单片硅片上实现频带从 10MHz 到数 G质、低阻抗等优势的技术。兰姆波谐振器是通过压电换能器将信底上从而激发兰姆波，兰姆波在谐振腔体内部反射形成驻波引发振器的谐振频率主要是由压电叉指换能器的电极宽度以及叉指得在单片晶圆上通过光刻工艺制造不同频率的兰姆波谐振器成未来电子技术的微型化、集成化发展要求[14]。与传统的硅基 ME相比，压电叉指换能器的一个明显优势是可以同时实现低的动态功率。压电衬底是兰姆波谐振器的另一重要组成部分，大多数常料有 PZT、ZnO、AlN 等，其中 AlN 以其与传统 CMOS 工艺良广泛应用于无线通信领域[15]。此外，同其它的压电材料相比，Al好的机械谐振特性，使得 AlN 在谐振器压电衬底材料的选择方势。
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN751.2

【参考文献】