本論文針對現(xiàn)階段磁場傳感器靈敏度不高、體積大等問題,提出基于磁電復(fù)合多層膜結(jié)構(gòu)和聲表面波結(jié)合的技術(shù)實現(xiàn)磁場探測的聲表面波諧振器。本論文的聲表面波諧振器是基于ScAlN/FeGa磁電復(fù)合多層膜結(jié)構(gòu),可以應(yīng)用于直流或者低頻磁場環(huán)境的探測。本論文的主要的研究內(nèi)容有:1、采用散射矩陣法和COMSOL Multiphysics兩種方法分別計算了ScAl N/FeGa多層結(jié)構(gòu)的傳播特性,包括瑞利波的頻散曲線和機電耦合系數(shù)以及截止楊氏模量。散射矩陣法計算結(jié)果表明ScAlN/FeGa多層結(jié)構(gòu)在諧振頻率和壓電薄膜厚度的乘積f*hScAlN小于0.32GHZ?μm區(qū)間內(nèi)聲表面波波速的變化范圍為2089m/s到2249m/s,機電耦合系數(shù)從0.2%增加至0.8%,然后又降低至0.02%。多層膜結(jié)構(gòu)存在一個楊氏模量下限,低于截止楊氏模量,SAW不能激發(fā),因此需將f*hSc AlN的值限制在0.29GHZ.μm以下的區(qū)間。COMSOL仿真結(jié)果與散射矩陣方法得到的聲表面波波速和機電耦合系數(shù)的結(jié)果一致,驗證了計算的正確性。2、采用射頻磁控濺射鍍膜制備了AlN薄膜,在此基礎(chǔ)上使用貼片靶材制備Sc含量不同的ScAlN薄... 

【文章來源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：85 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景和意義
    1.2 聲表面波器件的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
    1.3 本論文的研究內(nèi)容和工作安排
第二章 壓電薄膜的制備和分析方式
    2.1 ScAlN薄膜
    2.2 薄膜分析方式
        2.2.1 結(jié)晶質(zhì)量測試
        2.2.2 薄膜成分和厚度分析
    2.3 壓電薄膜的制備
        2.3.1 薄膜的制備方式
        2.3.2 ScAlN薄膜的制備流程
        2.3.3 Sc摻雜AlN薄膜的靶材處理
    2.4 本章總結(jié)
第三章 多層膜結(jié)構(gòu)及聲表面波諧振器的仿真和設(shè)計
    3.1 概述
    3.2 多層膜結(jié)構(gòu)的理論計算方法
        3.2.1 ScAlN參數(shù)正確性驗證
        3.2.2 散射矩陣法計算多層結(jié)構(gòu)
    3.3 ScAlN/FeGa半無限基底的聲表面波傳播特性
        3.3.1 散射矩陣計算結(jié)果
        3.3.2 COMSOL Multiphisics有限元分析驗證
        3.3.3 ZnO/FeGa多層結(jié)構(gòu)傳播特性
    3.4 聲表面波諧振器的叉指結(jié)構(gòu)
    3.5 本章總結(jié)
第四章 聲表面波諧振器的壓電薄膜的實驗條件研究
    4.1 濺射工藝于AlN薄膜的影響
        4.1.1 濺射功率對于AlN薄膜的性能影響
        4.1.2 濺射氣壓對于AlN薄膜的性能影響
        4.1.3 濺射氮氬比對于AlN薄膜的性能影響
    4.2 濺射工藝對ScAlN薄膜的影響
        4.2.1 濺射功率對于ScAlN薄膜的性能影響
        4.2.2 濺射氣壓對于ScAlN薄膜的性能影響
        4.2.3 濺射氮氬比對于ScAlN薄膜的性能影響
        4.2.4 濺射DC偏壓對于ScAlN薄膜的性能影響
    4.3 Sc含量不同對于ScAlN薄膜的影響
        4.3.1 不同Sc含量對ScAlN薄膜的生長速率的影響
        4.3.2 不同Sc含量對ScAlN薄膜的晶體結(jié)構(gòu)的影響
    4.4 本章小結(jié)
第五章 磁電聲表面波諧振器的制備和測試
    5.1 制備流程和工藝
    5.2 多層結(jié)構(gòu)基片處理
        5.2.1 FeGa拋光處理
        5.2.2 Metglass2605SA1的拋光處理
        5.2.3 FeGa的ΔE效應(yīng)測試
    5.3 叉指換能器的工藝探索
    5.4 諧振器的測試結(jié)果分析
    5.5 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論和展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄
碩士期間所取得的研究成果



本文編號：3425577