薄膜體聲波諧振器二維效應(yīng)研究.pdf

1、微型化是目前電子通訊行業(yè)最重要的發(fā)展趨勢之一，是推動微波射頻器件研究和進(jìn)步的主要動力。薄膜體聲波諧振器(ThinFilm Bulk Acoustic Resonators，F(xiàn)BARs)作為一種應(yīng)用在微波射頻器件設(shè)計和制造過程中的新型技術(shù)，具有低插入損耗、高品質(zhì)因數(shù)及與電路的良好兼容性等優(yōu)勢，并且在較小尺寸的情況下能達(dá)到其他類型器件較難達(dá)到的頻率和帶寬，同時FBAR技術(shù)還擁有穩(wěn)健的功率處理能力、良好的溫度穩(wěn)定性以及高動態(tài)范圍。正是因?yàn)镕B

2、AR所具有的良好性能，使它超越其他技術(shù)，成為目前研究的熱點(diǎn)和趨勢。
　　在以往對FBAR的研究過程中，由于長、寬尺寸遠(yuǎn)大于厚度方向尺寸，在計算中往往采用聲學(xué)模型或是其他一維模型。隨著器件微型化的發(fā)展，器件尺寸的變化也是巨大的，一維模型的模擬結(jié)果顯然已經(jīng)不能滿足未來的發(fā)展趨勢。在本文中，基于Mindlin板理論，建立了FBAR的二維振動模型，并通過數(shù)值模擬給出了色散關(guān)系和頻譜關(guān)系。對于多層結(jié)構(gòu)中不可避免的初應(yīng)力，推導(dǎo)了初應(yīng)力對FBA

3、R諧振特性影響的相關(guān)方程，得到阻抗表達(dá)式等相關(guān)公式，針對考慮初應(yīng)力的FBAR模型，討論了電極厚度變化對頻率影響。
　　我們使用有限元方法討論二維尺寸變化對FBAR振動的影響，利用有限元軟件建立二維模型對這一問題進(jìn)行討論。得出了氮化鋁、氧化鋅及PZT這三種材料構(gòu)成的FBAR振動過程中，頻率隨二維尺寸變化的圖形。對二維有限元模型進(jìn)行諧響應(yīng)處理，首先對比討論了FBAR振動頻率在不同薄膜厚度時的情況；之后分析了FBAR阻抗等性能在二維效應(yīng)