新型FBAR及傳感技術(shù)的研究.pdf

1、近年來隨著可穿戴設(shè)備等智能硬件的興起，人們對電子元器件的微型化、柔性化、透明化的需求越來越迫切。薄膜體聲波諧振器(FBAR)是一種應(yīng)用廣泛的MEMS高頻器件，相比其它頻率器件FBAR具有體積更小，品質(zhì)因數(shù)更高等優(yōu)點，由FBAR構(gòu)成的濾波器、雙工器被應(yīng)用在最新的iphone手機等產(chǎn)品中; FBAR具有高靈敏度的特點，被廣泛用于醫(yī)學、生物和物理等各種傳感領(lǐng)域?？梢灶A(yù)見，在未來電子產(chǎn)品中，柔性、透明的FBAR將有極為廣泛的應(yīng)用前景。
　

2、　本文提出一種新型FBAR結(jié)構(gòu)，使用聚合物作為支撐層，簡化了FBAR制備工藝，提高了成品率，可以將FBAR做在任意基底上，具有柔性和透明的潛能。經(jīng)過實驗驗證，新型FBAR與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)FBAR性能相當。并基于該新型結(jié)構(gòu)FBAR，提出了多種新型的實際應(yīng)用方案。具體的研究內(nèi)容和成果如下：
　　1、建立了新型FBAR仿真模型。用ADS軟件進行了Mason模型仿真，用Comsol軟件進行了有限元仿真分析。根據(jù)理論分析和不同材料的聲阻抗特性，對

3、基底材料、支撐層polymer材料和支撐層厚度這3個條件進行了對照仿真實驗。得到了制作新型FBAR最佳支撐層材料-聚酰亞胺（polyimide簡稱PI）及其厚度(＞9μm)等條件。
　　2、獲得了成熟穩(wěn)定的新型結(jié)構(gòu)FBAR的制備工藝。在實驗室MEMS工藝條件下，成功制備出了不同厚度PI支撐層的新型FBAR器件（以下簡稱PI-FBAR）。測試結(jié)果與仿真結(jié)果、背刻蝕FBAR結(jié)果進行了對比分析。經(jīng)測試，2μm厚度ZnO壓電層的PI-FB

4、AR諧振頻率在1.5GHz左右，與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)相同;當支撐層PI厚度＞9μm后器件性能與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)性能相當，Q值普遍能達500左右。
　　3、制備了不同基底上的PI-FBAR。將PI-FBAR制備在了銅片、玻璃和紙襯底上。并對這些不同基底的FBAR諧振頻率fr和品質(zhì)因數(shù)Q進行了對比和理論分析。驗證了這種新型FBAR具有柔性和透明的潛能。
　　4、提出了新型FBAR的多種應(yīng)用。包括(1)基于它的溫度傳感，紙上FBAR的溫度系數(shù)為-4