baxsr1xtio3薄膜可调体声波谐振器的研究word格式论文.docxVIP

优秀毕业论文 精品参考文献资料 日期： 年 月 日 摘 要 摘 要 随着通信技术向多频段、多模式方向的发展，迫切需要小型化且能够工作于 不同频段的压控可调滤波器。传统压电材料，如 AlN、ZnO 和 PZT 等制备的薄膜 体声波谐振器（FBAR）要实现可调非常困难，而且可调范围小、速度慢、功率承 载能力差。PZT 可调薄膜体声波谐振器同时存在滞后效应等缺点，严重影响器件速 度和性能。与传统的压电材料相比，BaxSr1-xTiO3 (BST)铁电薄膜在室温下属于中心 对称结构，不具有压电性；在外加偏压的作用下，由于电致伸缩效应，对称中心 结构遭到破坏，能够诱导出压电性。基于这种特性制备出可调谐的薄膜体声波谐 振器和滤波器。 本论文采用 Mo/SiO2 构成固态封装型（SMR）的 Bragg 反射层，进行了钛酸 锶钡（BST）薄膜体声波谐振器的研究。研究的主要结果如下： （1）采用 ADS 仿真软件对固态封装（SMR）型 BST 薄膜体声波谐振器进行 了仿真，并设计了谐振频率为 3 GHZ 的 BST 可调 FBAR 器件。仿真结果表明：厚 度为 1/4 波长的 3 组 Mo/SiO2 交叠而成的 Bragg 反射层能够对 BST 谐振器的声漏 损起到很好的隔离效果，FBAR 器件具有良好的性能。 t （2）采用电子束蒸发、射频磁控溅射及微细加工工艺完成了 Bragg 反射层由 SiO2/Mo 组成固态封装（SMR）型 Ba0.5Sr0.5TiO3 薄膜体声波谐振器的制备。在 60 V 的外加偏压作用下，机电耦合系数 k 2 达到 8.09%，串联谐振频率相对可调约-2.3%。 （3）研究了不同结构和面积大小对 BST 薄膜体声波谐振器性能的影响，结果 表明：较薄的测试引线产生的欧姆损耗和寄生电感是导致 BST 薄膜体声波谐振器 性能恶化的主要原因；小面积的 BST 薄膜体声波谐振器具有更强的电致伸缩效应， 其原因是静态电容对动态 Lm，Cm 和 Rm 的影响。 （4）研究了不同上电极材料（Pt、Al、Au 和 Mo）的 BST 薄膜体声波谐振器， 并针对 Al 上电极研究了不同厚度对谐振器的影响，讨论了欧姆损耗和机械负载对 BST 薄膜体声波谐振器性能的影响。结果表明：BST 薄膜体声波谐振器的可调， 品质因数均被上电极的欧姆损耗和机械负载压制。欧姆损耗是串联谐振频率点能 量损耗的主要机制；机械负载损耗是并联谐振频率点能量损耗的主要机制。 （5）采用 BVD 模型对 BST 薄膜体声波谐振器进行了参数提取。并以此为基 础采用 ADS 电路仿真软件设计了具有良好可调性的 T 型拓扑结构的 BST FBAR 滤 波器。在 5 V 的外加偏压下，该滤波器的中心频率为 3.085 GHz；在 40 V 的偏压 I 摘 要 下，中心频率为 3.0 GHz，带宽为 50 MHz，带外衰减为 20 dB 左右，插入损耗为 dB。 关键词：薄膜体声波谐振器，固态封装型（SMR），谐振频率可调，钛酸锶钡， 薄膜体声波滤波器 II ABSTRACT ABSTRACT With the development of wireless communication technology, it is essential to require a filter which can be tuned to accommodate operation at different frequency bands for a mobile phone with multiple functions. Tunable FBARs using the traditional piezoelectric materials AlN, and ZnO are not very promising due to very low tuning or tuning speed, power consumption issues. Tunable FBARs of PZT with relatively high tunability have been reported; but one problem for practical applications is the hysteresis due to the polar phase of the material. Compared with the traditional materials, BaxSr1-xTiO3 (BST) film is in paraelectric phase at room temperature without piezoelectricity; however, under