FBAR的應(yīng)力負(fù)載效應(yīng)研究.pdf

1、近年來隨著薄膜體聲波諧振器(FBAR)的發(fā)展，F(xiàn)BAR不僅在射頻器件中表現(xiàn)出優(yōu)秀的應(yīng)用價(jià)值，在傳感器領(lǐng)域的應(yīng)用潛力也逐漸被挖掘出來，如FBAR微質(zhì)量傳感器、FBAR微加速度計(jì)、FBAR壓力傳感器等。FBAR微加速度計(jì)和FBAR壓力傳感器屬于FBAR力學(xué)傳感器一類，關(guān)于這類FBAR傳感器的研究普遍存在一個(gè)問題——FBAR的敏感機(jī)理不詳，也就是 FBAR的應(yīng)力負(fù)載效應(yīng)的原因不詳。針對(duì)這個(gè)問題展開了本文的工作，一方面深入研究FBAR的應(yīng)力負(fù)載

2、效應(yīng)，另一方面，找到一種FBAR力學(xué)傳感器的靈敏度計(jì)算方法。
　　研究了 FBAR的應(yīng)力負(fù)載效應(yīng)。從線性電彈理論出發(fā)推導(dǎo)了初應(yīng)力下FBAR的阻抗表達(dá)式，研究了 FBAR的諧振頻率與初應(yīng)力的關(guān)系，并通過ANSYS有限元軟件仿真 FBAR受集中力下諧振頻率的變化，發(fā)現(xiàn)這兩種情況下，F(xiàn)BAR的諧振頻率偏移方向相反。通過第一性原理計(jì)算研究了AlN晶體的受不同壓力下材料常數(shù)的變化，并通過理想FBAR的諧振頻率計(jì)算方法粗略分析了不同受力條件下

3、FBAR的諧振頻率偏移情況，發(fā)現(xiàn)不同受力條件下FBAR的諧振頻率變化趨勢(shì)相同。
　　提出了 FBAR力學(xué)傳感器靈敏度的計(jì)算模型或者方法。提出一種基于Mason模型的多尺度計(jì)算方法，采用第一性原理計(jì)算的壓力與彈性常數(shù)之間的關(guān)系作為“橋梁”，連接Mason模型和結(jié)構(gòu)力學(xué)有限元模型，采用微分-綜合方法計(jì)算FBAR力學(xué)傳感器的靈敏度。并在此基礎(chǔ)上對(duì)該方法進(jìn)行了改進(jìn)，采用特征頻率法求解FBAR的諧振頻率，并用能量加權(quán)平均法求解FBAR結(jié)構(gòu)中