本文關(guān)鍵詞：蘭姆波型聲表面波無源無線溫度傳感器的研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：基于聲表面波諧振器的傳感器具有成本低、易制作、穩(wěn)定性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)而得到人們的廣泛研究。傳統(tǒng)的聲表面波諧振器中傳播的是瑞麗波,在AlN壓電薄膜中,瑞麗波的傳播速度在5000-6000 m/s之間。隨著天線小型化的發(fā)展,器件的工作頻段往GHz頻段提升。在表聲波聲速不變的情況下要提高頻率就需要減小叉指電極的線寬,這勢必增加工藝的難度,所以通過改變聲波的模式,使得器件中傳播高聲速的聲波,對提高器件的工作頻率是非常有意義的。論文首先用COMSOL軟件分別對瑞麗型聲表面波諧振器和蘭姆波型聲表面波諧振器進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)。瑞麗型諧振器的結(jié)構(gòu)為:硅基厚度200μm、AlN厚度1.44μm、叉指電極厚度200 nm、波長16μm,通過仿真可知,瑞麗波型諧振器的諧振頻率為306.08 MHz。蘭姆波型諧振器的結(jié)構(gòu)為:硅基厚度25μm、AlN厚度1.44μm、叉指電極厚度200 nm、波長16μm,通過仿真發(fā)現(xiàn)在蘭姆波型諧振器中激勵(lì)了七個(gè)模式的聲波,它們對應(yīng)的諧振頻率分別297.8 MHz、398.8 MHz、448.2 MHz、500.4MHz、531.34 MHz、584.6 MHz、615.23 MHz。然后,本文采用光刻、腐蝕、電子束蒸發(fā)等工藝制作聲表面波諧振器。制作蘭姆波型諧振器時(shí),需要對SiO2和Si進(jìn)行腐蝕。在對Si進(jìn)行腐蝕減薄時(shí),采用二氧化硅作為保護(hù)層,另外采用硅膠對AlN薄膜進(jìn)行保護(hù),從而完成蘭姆波型諧振器結(jié)構(gòu)的制作。制作瑞麗波型諧振器時(shí),除了不需要腐蝕SiO2和Si外,其余工藝與制作蘭姆波型諧振器時(shí)一樣。最后,本文采用矢量網(wǎng)絡(luò)測試儀測試了所制作的聲表面波器件。測試結(jié)果表明,瑞麗波型諧振器實(shí)測諧振頻率為305.15 MHz,蘭姆波型諧振器的諧振頻率分別為294.63 MHz、398.125 MHz、435.625 MHz、482 MHz、531.625 MHz、570 MHz、613.625 MHz,測試結(jié)果與仿真結(jié)果基本一致。接著本文分別對兩種諧振器所制作的溫度傳感器進(jìn)行溫度測試,得到了器件的諧振頻率隨溫度的變化曲線,結(jié)果表明,器件的諧振頻率隨著溫度的升高而線性降低。其中瑞麗波型傳感器對溫度的靈敏度為10.77 KHz/℃,而蘭姆波傳感器中各個(gè)模式對溫度的靈敏度分別為10.92KHz/℃、13.69 KHz/℃、15.86 KHz/℃、16.37 KHz/℃、18.04 KHz/℃、20.1 KHz/℃、21.46 KHz/℃。本文還對蘭姆波型諧振器中靈敏度最高和聲速最大的模式進(jìn)行無線溫度測試,溫度靈敏度為19.15 KHz/℃。
【關(guān)鍵詞】：聲表面波諧振器 蘭姆波 瑞麗波 COMSOL
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TP212.9;TN929.5
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-14
• 1.1 研究背景及意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢11-13
• 1.3 論文的研究內(nèi)容及框架結(jié)構(gòu)13-14
• 第二章 聲表面波器件原理14-23
• 2.1 瑞麗波與蘭姆波14-15
• 2.1.1 瑞麗波14
• 2.1.2 蘭姆(Lamb)波14-15
• 2.2 叉指換能器15-17
• 2.2.1 叉指換能器的基本結(jié)構(gòu)及種類15-16
• 2.2.2 叉指換能器的結(jié)構(gòu)參數(shù)16-17
• 2.3 壓電材料17-19
• 2.3.1 壓電材料的種類17-18
• 2.3.2 氮化鋁(AlN)薄膜18-19
• 2.4 聲表面波器件19-20
• 2.4.1 延遲線型聲表面波器件19
• 2.4.2 反射柵諧振型聲表面波器件19-20
• 2.5 聲表面波器件的分析方法20-22
• 2.5.1δ模型20-21
• 2.5.2 耦合模(COM)模型21-22
• 2.5.3 有限元軟件介紹22
• 2.6 本章小結(jié)22-23
• 第三章 聲表面波器件設(shè)計(jì)與仿真23-35
• 3.1 聲表面波器件基本結(jié)構(gòu)23-24
• 3.2 聲表面波器件模型24-26
• 3.3 聲表面波器件分析26-27
• 3.3.1 特征頻率分析26-27
• 3.3.2 頻率響應(yīng)分析27
• 3.4 聲表面波器件設(shè)計(jì)27-34
• 3.4.1 瑞麗波型聲表面波諧振器的設(shè)計(jì)與仿真27-30
• 3.4.2 蘭姆波型聲表面波諧振器的設(shè)計(jì)與仿真30-34
• 3.3 本章小結(jié)34-35
• 第四章 聲表面波器件的制作工藝35-51
• 4.1 器件制作工藝流程35-36
• 4.2 光刻板的設(shè)計(jì)36-37
• 4.3 腐蝕工藝37-43
• 4.3.1 二氧化硅的腐蝕37-39
• 4.3.2 硅的化學(xué)減薄39-43
• 4.4 光刻43-49
• 4.4.1 叉指換能器的制作45-49
• 4.4.2 背面窗.的制作49
• 4.5 生長電極49-50
• 4.6 本章小結(jié)50-51
• 第五章 聲表面波器件測試51-62
• 5.1 測試方法51-52
• 5.2 測試結(jié)果與分析52-61
• 5.2.1 瑞麗波型器件溫度特性測試52-54
• 5.2.2 蘭姆波型器件溫度特性測試54-59
• 5.2.3 蘭姆波型無線溫度傳感器測試59-61
• 5.3 本章小結(jié)61-62
• 第六章 結(jié)論62-64
• 致謝64-65
• 參考文獻(xiàn)65-68
• 攻碩期間的研究成果68-69

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