發(fā)布時間：2020-12-09 13:02

　　與常見的質(zhì)量傳感器——石英晶體微天平（QCM）相比,以薄膜體聲波諧振器（FBAR）為基礎(chǔ)的微質(zhì)量傳感器因具有體積小、損耗低、靈敏度高、品質(zhì)因數(shù)（Q）高、工作頻率高、溫度穩(wěn)定性好、可與半導(dǎo)體工藝兼容等優(yōu)勢,顯示出廣闊的應(yīng)用前景。本文圍繞用于微質(zhì)量傳感的FBAR展開研究,設(shè)計了三種不同的FBAR結(jié)構(gòu),通過對各膜層材料的選擇、結(jié)構(gòu)尺寸的仿真優(yōu)化以及制備工藝的摸索,最終制備出滿足用于ng級質(zhì)量傳感的FBAR結(jié)構(gòu),為后續(xù)生物傳感器的研究奠定了基礎(chǔ)。本文的研究工作可以概括為:1、分析了結(jié)構(gòu)、壓電薄膜、電極對FBAR器件性能的影響,設(shè)計了三種用于微質(zhì)量傳感的FBAR結(jié)構(gòu),確定了各膜層所用材料。利用有限元軟件對所設(shè)計的結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真優(yōu)化,得到每種結(jié)構(gòu)的特征頻率、機(jī)電耦合系數(shù)(k_eff)、Q值。最后對三種結(jié)構(gòu)的性能進(jìn)行總結(jié)分析,選出最合適的結(jié)構(gòu)進(jìn)行制備。2、設(shè)計掩膜版,并利用MEMS工藝對用于微質(zhì)量傳感的FBAR進(jìn)行制備。重點介紹了光刻工藝操作及注意事項,對FBAR的制備過程進(jìn)行了詳細(xì)介紹,制得了具有不同上電極的FBAR結(jié)構(gòu)。3、利用網(wǎng)絡(luò)分析儀對用于微質(zhì)量傳感的FBAR結(jié)構(gòu)進(jìn)行測試。... 

【文章來源】：中北大學(xué)山西省

【文章頁數(shù)】：65 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

剪切波模式FBAR諧振器與微流體傳輸系統(tǒng)的示意圖

結(jié)果清楚地顯示了 FBAR 在制備高靈敏度、低成體傳感方面的潛力[16]。1.1 剪切波模式 FBAR 諧振器與微流體傳輸系統(tǒng)的示意圖psala 大學(xué)的 Wingqvist 等人提出了基于氮化鋁壓電圖 1.2 所示。其中氮化鋁的 c 軸取向為 30°。其在 310；在水中的 Q 值為 210。他們還驗證了 FBAR在甘油密度一定的條件下，傳感器的質(zhì)量敏感度為

FBAR 質(zhì)量傳感器實物圖 FBAR 矢量傳感器測試圖圖 1.3 Zhang Hao 等人提出的 FBAR 質(zhì)量傳感器相比，國內(nèi)對 FBAR 的研究起步相對較晚。近幾年來，國內(nèi)對 FBA的研究正發(fā)生著翻天覆地的變化。，Qiu X ,Tang R 等人采用基于 ZnO 壓電薄膜的薄膜體聲波諧振器 1.4 所示。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著環(huán)境中相對濕度的增加，F(xiàn)BAR 的諧振于低相對濕度(相對濕度< 50%)，觀察到每 1%RHchange 頻率下降 2濕度(相對濕度>50%)，每 1%RHchange 頻率下降 8.5kHz，證明了 測量相對濕度的可行性[19]。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]FBAR技術(shù)的敏感應(yīng)用與發(fā)展研究[J]. 何杰,袁小平,劉榮貴,許昕,李昕,袁媛,毛海燕,馬晉毅.  壓電與聲光. 2014(01)
[2]密封空氣型FBAR溫度傳感器[J]. 丁扣寶,劉世潔,何興理.  壓電與聲光. 2012(05)
[3]固貼式薄膜體聲波諧振器用材料體系研究進(jìn)展[J]. 劉罡,朱嘉琦,王賽,陸曉欣,劉遠(yuǎn)鵬,霍施宇,袁欣薇.  無機(jī)材料學(xué)報. 2010(12)
[4]適用于厚膜剝離的圖形反轉(zhuǎn)雙層膠光刻技術(shù)[J]. 郭喜,支淑英,楊春莉,鞏爽.  激光與紅外. 2010(03)

博士論文
[1]FBAR微質(zhì)量傳感器若干關(guān)鍵問題的研究[D]. 李侃.浙江大學(xué) 2011
[2]薄膜體聲波諧振器（FBAR）技術(shù)的若干問題研究[D]. 金浩.浙江大學(xué) 2006

碩士論文
[1]剪切波模式FBAR壓力傳感器的仿真與制備[D]. 馬曉鑫.中北大學(xué) 2018
[2]FBAR及其振蕩器的研究[D]. 吳夢軍.浙江大學(xué) 2012



本文編號：2906902