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(shì)之一，是推動(dòng)微波射頻器件研究和進(jìn)步的主要?jiǎng)恿Α１∧んw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(jì)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(shì)，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(shí)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(dòng)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(shì)。
　　在以往對(duì)FBAR的研究過程中，由于長(zhǎng)、寬尺寸遠(yuǎn)大于厚度方向尺寸，在計(jì)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(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。在本文中，基于Mindlin板理論，建立了FBAR的二維振動(dòng)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(duì)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(duì)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(duì)考慮初應(yīng)力的FBAR模型，討論了電極厚度變化對(duì)頻率影響。
　　我們使用有限元方法討論二維尺寸變化對(duì)FBAR振動(dòng)的影響，利用有限元軟件建立二維模型對(duì)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(dòng)過程中，頻率隨二維尺寸變化的圖形。對(duì)二維有限元模型進(jìn)行諧響應(yīng)處理，首先對(duì)比討論了FBAR振動(dòng)頻率在不同薄膜厚度時(shí)的情況；之后分析了FBAR阻抗等性能在二維效應(yīng)