【摘要】：薄膜體聲波濾波器(FBAR)傳感器的性能受結構和材料特性的影響很大。該文利用COMSOL Multiphysics有限元仿真軟件,建立了FBAR傳感器的二維、三維有限元結構模型。用氮化鋁和氧化鋅材料作為壓電薄膜對建立的模型做了固體力學和靜電學仿真分析,得到了FBAR傳感器的諧振頻率、導納特性曲線和諧振頻率處的位移分布情況。通過分析發(fā)現(xiàn)氮化鋁壓電薄膜阻抗特性曲線更平滑,而氧化鋅壓電薄膜存在明顯的寄生諧振峰的問題。針對氧化鋅壓電薄膜存在的寄生諧振峰進行了優(yōu)化,仿真分析了電極邊長尺寸和電極厚度對寄生諧振的影響,實現(xiàn)了對寄生諧振峰的有效抑制。
【圖文】：

．７１０６．１０００１０６．１２０７１０６．１０００１０６．１１０６．１２０９．５００００００４４．８００００００４４．８００００００４４．６由于各膜層厚度與結構尺寸的差距較大，為了便于觀察和計算，故對結構設置了完美匹配層（ＰＭＬ）。在利用ＣＯＭＳＯＬＭｕｌｔｉｐｈｙｓｉｃｓ進行有限元模型仿真前，還需對結構進行映射網(wǎng)格剖分。網(wǎng)格剖分的疏密程度直接影響仿真的結果。因此，設置網(wǎng)格要兼顧計算量和精度。設置的網(wǎng)格值不影響仿真結果時即視為合適的網(wǎng)格大校二維結構網(wǎng)格劃分圖如圖３所示。三維結構網(wǎng)格劃分圖如圖４所示。圖３二維結構網(wǎng)格劃分圖圖４三維結構網(wǎng)格劃分圖完成結構網(wǎng)格劃分后，在頻域的研究中完成設置仿真掃頻范圍，然后進行有限元仿真計算分析。仿真過程中，為了得到更精確的結果，可以通過加大頻域的搜索范圍來獲取特征頻率值。經(jīng)過仿真計算，可以得到該ＦＢＡＲ傳感器的導納特性曲線圖，如圖５所示。由圖可見，，ＡｌＮ薄膜、ＺｎＯ薄膜ＦＢＡＲ傳感器的特征頻率分別為１．６６１ＧＨｚ、８１２．５ＭＨｚ。圖５導納特性曲線圖為了驗證在特征頻率下ＦＢＡＲ傳感器結構的可行性，分別對兩種ＦＢＡＲ傳感器結構做形變位移８０２壓電與聲光２０１７年
【作者單位】： 中北大學電子測試技術重點實驗室;中北大學儀器科學與動態(tài)測試教育部重點實驗室;四川大學電氣信息學院;
【基金】：國家自然科學基金資助項目(51675493)
【分類號】：TP212

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本文編號：2523551