薄膜體聲波諧振器二維效應研究.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)作為一種應用在微波射頻器件設計和制造過程中的新型技術，具有低插入損耗、高品質因數(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到其他類型器件較難達到的頻率和帶寬，同時FBAR技術還擁有穩(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。正是因為FB

2、AR所具有的良好性能，使它超越其他技術，成為目前研究的熱點和趨勢。
　　在以往對FBAR的研究過程中，由于長、寬尺寸遠大于厚度方向尺寸，在計算中往往采用聲學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系和頻譜關系。對于多層結構中不可避免的初應力，推導了初應力對FBA

3、R諧振特性影響的相關方程，得到阻抗表達式等相關公式，針對考慮初應力的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行討論。得出了氮化鋁、氧化鋅及PZT這三種材料構成的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行諧響應處理，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