用于微質(zhì)量傳感的薄膜體聲波諧振器的研究
發(fā)布時(shí)間：2020-12-09 13:02
與常見的質(zhì)量傳感器——石英晶體微天平（QCM）相比,以薄膜體聲波諧振器（FBAR）為基礎(chǔ)的微質(zhì)量傳感器因具有體積小、損耗低、靈敏度高、品質(zhì)因數(shù)（Q）高、工作頻率高、溫度穩(wěn)定性好、可與半導(dǎo)體工藝兼容等優(yōu)勢(shì),顯示出廣闊的應(yīng)用前景。本文圍繞用于微質(zhì)量傳感的FBAR展開研究,設(shè)計(jì)了三種不同的FBAR結(jié)構(gòu),通過對(duì)各膜層材料的選擇、結(jié)構(gòu)尺寸的仿真優(yōu)化以及制備工藝的摸索,最終制備出滿足用于ng級(jí)質(zhì)量傳感的FBAR結(jié)構(gòu),為后續(xù)生物傳感器的研究奠定了基礎(chǔ)。本文的研究工作可以概括為:1、分析了結(jié)構(gòu)、壓電薄膜、電極對(duì)FBAR器件性能的影響,設(shè)計(jì)了三種用于微質(zhì)量傳感的FBAR結(jié)構(gòu),確定了各膜層所用材料。利用有限元軟件對(duì)所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真優(yōu)化,得到每種結(jié)構(gòu)的特征頻率、機(jī)電耦合系數(shù)(keff)、Q值。最后對(duì)三種結(jié)構(gòu)的性能進(jìn)行總結(jié)分析,選出最合適的結(jié)構(gòu)進(jìn)行制備。2、設(shè)計(jì)掩膜版,并利用MEMS工藝對(duì)用于微質(zhì)量傳感的FBAR進(jìn)行制備。重點(diǎn)介紹了光刻工藝操作及注意事項(xiàng),對(duì)FBAR的制備過程進(jìn)行了詳細(xì)介紹,制得了具有不同上電極的FBAR結(jié)構(gòu)。3、利用網(wǎng)絡(luò)分析儀對(duì)用于微質(zhì)量傳感的FBAR結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)試。...
【文章來源】：中北大學(xué)山西省
【文章頁數(shù)】：65 頁
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
剪切波模式FBAR諧振器與微流體傳輸系統(tǒng)的示意圖
結(jié)果清楚地顯示了 FBAR 在制備高靈敏度、低成體傳感方面的潛力[16]。1.1 剪切波模式 FBAR 諧振器與微流體傳輸系統(tǒng)的示意圖psala 大學(xué)的 Wingqvist 等人提出了基于氮化鋁壓電圖 1.2 所示。其中氮化鋁的 c 軸取向?yàn)?30°。其在 310；在水中的 Q 值為 210。他們還驗(yàn)證了 FBAR在甘油密度一定的條件下，傳感器的質(zhì)量敏感度為
FBAR 質(zhì)量傳感器實(shí)物圖 FBAR 矢量傳感器測(cè)試圖圖 1.3 Zhang Hao 等人提出的 FBAR 質(zhì)量傳感器相比，國內(nèi)對(duì) FBAR 的研究起步相對(duì)較晚。近幾年來，國內(nèi)對(duì) FBA的研究正發(fā)生著翻天覆地的變化。，Qiu X ,Tang R 等人采用基于 ZnO 壓電薄膜的薄膜體聲波諧振器 1.4 所示。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著環(huán)境中相對(duì)濕度的增加，F(xiàn)BAR 的諧振于低相對(duì)濕度(相對(duì)濕度< 50%)，觀察到每 1%RHchange 頻率下降 2濕度(相對(duì)濕度>50%)，每 1%RHchange 頻率下降 8.5kHz，證明了 測(cè)量相對(duì)濕度的可行性[19]。
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]FBAR技術(shù)的敏感應(yīng)用與發(fā)展研究[J]. 何杰,袁小平,劉榮貴,許昕,李昕,袁媛,毛海燕,馬晉毅. 壓電與聲光. 2014(01)
[2]密封空氣型FBAR溫度傳感器[J]. 丁扣寶,劉世潔,何興理. 壓電與聲光. 2012(05)
[3]固貼式薄膜體聲波諧振器用材料體系研究進(jìn)展[J]. 劉罡,朱嘉琦,王賽,陸曉欣,劉遠(yuǎn)鵬,霍施宇,袁欣薇. 無機(jī)材料學(xué)報(bào). 2010(12)
[4]適用于厚膜剝離的圖形反轉(zhuǎn)雙層膠光刻技術(shù)[J]. 郭喜,支淑英,楊春莉,鞏爽. 激光與紅外. 2010(03)
博士論文
[1]FBAR微質(zhì)量傳感器若干關(guān)鍵問題的研究[D]. 李侃.浙江大學(xué) 2011
[2]薄膜體聲波諧振器（FBAR）技術(shù)的若干問題研究[D]. 金浩.浙江大學(xué) 2006
碩士論文
[1]剪切波模式FBAR壓力傳感器的仿真與制備[D]. 馬曉鑫.中北大學(xué) 2018
[2]FBAR及其振蕩器的研究[D]. 吳夢(mèng)軍.浙江大學(xué) 2012
本文編號(hào)：2906902
【文章來源】：中北大學(xué)山西省
【文章頁數(shù)】：65 頁
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
剪切波模式FBAR諧振器與微流體傳輸系統(tǒng)的示意圖
結(jié)果清楚地顯示了 FBAR 在制備高靈敏度、低成體傳感方面的潛力[16]。1.1 剪切波模式 FBAR 諧振器與微流體傳輸系統(tǒng)的示意圖psala 大學(xué)的 Wingqvist 等人提出了基于氮化鋁壓電圖 1.2 所示。其中氮化鋁的 c 軸取向?yàn)?30°。其在 310；在水中的 Q 值為 210。他們還驗(yàn)證了 FBAR在甘油密度一定的條件下，傳感器的質(zhì)量敏感度為
FBAR 質(zhì)量傳感器實(shí)物圖 FBAR 矢量傳感器測(cè)試圖圖 1.3 Zhang Hao 等人提出的 FBAR 質(zhì)量傳感器相比，國內(nèi)對(duì) FBAR 的研究起步相對(duì)較晚。近幾年來，國內(nèi)對(duì) FBA的研究正發(fā)生著翻天覆地的變化。，Qiu X ,Tang R 等人采用基于 ZnO 壓電薄膜的薄膜體聲波諧振器 1.4 所示。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著環(huán)境中相對(duì)濕度的增加，F(xiàn)BAR 的諧振于低相對(duì)濕度(相對(duì)濕度< 50%)，觀察到每 1%RHchange 頻率下降 2濕度(相對(duì)濕度>50%)，每 1%RHchange 頻率下降 8.5kHz，證明了 測(cè)量相對(duì)濕度的可行性[19]。
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]FBAR技術(shù)的敏感應(yīng)用與發(fā)展研究[J]. 何杰,袁小平,劉榮貴,許昕,李昕,袁媛,毛海燕,馬晉毅. 壓電與聲光. 2014(01)
[2]密封空氣型FBAR溫度傳感器[J]. 丁扣寶,劉世潔,何興理. 壓電與聲光. 2012(05)
[3]固貼式薄膜體聲波諧振器用材料體系研究進(jìn)展[J]. 劉罡,朱嘉琦,王賽,陸曉欣,劉遠(yuǎn)鵬,霍施宇,袁欣薇. 無機(jī)材料學(xué)報(bào). 2010(12)
[4]適用于厚膜剝離的圖形反轉(zhuǎn)雙層膠光刻技術(shù)[J]. 郭喜,支淑英,楊春莉,鞏爽. 激光與紅外. 2010(03)
博士論文
[1]FBAR微質(zhì)量傳感器若干關(guān)鍵問題的研究[D]. 李侃.浙江大學(xué) 2011
[2]薄膜體聲波諧振器（FBAR）技術(shù)的若干問題研究[D]. 金浩.浙江大學(xué) 2006
碩士論文
[1]剪切波模式FBAR壓力傳感器的仿真與制備[D]. 馬曉鑫.中北大學(xué) 2018
[2]FBAR及其振蕩器的研究[D]. 吳夢(mèng)軍.浙江大學(xué) 2012
本文編號(hào)：2906902
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