氢离子注入钽酸锂的翘曲变化及颗粒研究

声表面波(SAW)滤波器急需使用高质量的钽酸锂压电单晶复合薄膜衬底材料来提升性能。离子注入后,晶圆翘曲增大,颗粒增加,键合工艺易产生不规则条纹和键合空洞等缺陷,严重阻碍高质量钽酸锂压电单晶复合薄膜材料的制备。通过X线衍射(XRD)、聚焦离子束透射电镜(FIB-TEM)及颗粒测试仪等设备对注入内部应力、损伤和颗粒变化进行分析表征,解释了翘曲增大和颗粒增多的原因,并提出了相应的解决方法,最后成功制备了翘曲低、颗粒少的注入晶圆。通过键合工艺进一步验证,获得了无条纹和空洞等缺陷的高质量键合晶圆,为钽酸锂压电单晶复合薄膜的高效制备奠定了基础。

硅基钽酸锂异质晶圆键合工艺研究

5G移动通信的发展对声表面波滤波器提出了高频、小型化、集成化的要求。相较于传统压电体单晶材料,采用硅基压电单晶薄膜材料制备的声表面波滤波器具有高频、低插入损耗、高温稳定性等优势,是高性能声表面波器件发展的核心基础材料。Smart-Cut^(TM)是制备硅基压电单晶薄膜材料的主要方法,键合工艺是其中的核心工序,键合质量决定了硅基压电单晶薄膜晶圆材料的质量,并影响器件性能。本文通过低温直接键合工艺,对等离子活化、兆声清洗、预键合、键合加固四道工序展开优化,最终实现了键合强度高达1.84 J/m^(2)、键合面积超过99.9%的高质量硅基钽酸锂异质晶圆键合。

陶瓷封装SAW滤波器除金工艺研究

针对陶瓷封装声表面波(SAW)滤波器焊盘除金问题,提出了载板搪锡工艺的解决方案。通过制作外扩焊盘的搪锡载板进行滤波器批量贴装,在加热台上进行回流以溶解焊盘镀金层,取下上锡器件后用真空吸锡枪吸去焊盘表面焊锡,即可达到除金目的。详细介绍了搪锡载板的焊盘设计,利用红外测温仪对操作过程进行监控,对除金后的器件进行焊盘表面、焊点界面分析以及环境试验验证。试验表明,焊盘表面镀金层被完全去除,除金后的器件具有较高的可靠性。

声表面波滤波器温度敏感性仿真研究

针对不同温度场情况下任意复杂膜系结构和电路拓扑结构的声表面波(SAW)滤波器的温度敏感性精确计算问题,首先将温度场以热应力、热应变的方式耦合声/电本征方程并考虑封装模型的电磁因素,再结合分层级联算法和全波仿真技术,计算任意复杂膜系结构和电路拓扑结构的SAW滤波器的温度敏感性,实现不同温度作用下SAW滤波器频率响应曲线、频率温度系数(TCF)值、损耗、带宽及带外抑制等性能的综合分析。通过41°Y-X LiNbO_(3)/SiO_(2)/Si_poly/Si(111)复合衬底SAW滤波器的优化设计与研制,其设计优化结果与实验结果吻合较好,验证了该方法的有效性和可行性。

一种抑制声表面波器件横向能量泄露结构及其应用

采用42°YX-LiTaO_(3)基底的声表面波(SAW)滤波器、多工器易产生横向能量泄露效应,这种效应的产生会增大SAW器件的插损、缩减有效带宽、降低矩形度等。为了抑制声表面波的横向能量泄露,提出了一种假指加宽结构,并通过有限元仿真验证了该结构的有效性。将该结构应用于Band 40和Band 41 SAW滤波器设计中,实验结果表明,该结构在不增加任何工艺复杂度的情况下能有效抑制SAW器件的横向能量泄露,从而减小SAW器件的通带插损、增加有效带宽、提高矩形度等。该结构能够拓展应用于其他频段的SAW器件。

压电复合薄膜的SAW器件杂波抑制及仿真方法

针对任意复杂膜系结构压电复合薄膜声表面波(SAW)器件横向杂波抑制及精确快速仿真方法,从数学上严格分析推导了有限长结构分层级联理论和色散2D-COM模型,可精确快速地计算压电复合薄膜SAW器件传播方向及孔径方向结构对杂波模式的影响,并通过色散2D-COM模型对SAW器件杂波抑制进行综合分析。通过对41°Y-X LiNbO_(3)/SiO_(2)/Si_poly/Si(111)复合衬底SAW谐振器的优化设计与研制,结果表明,设计优化结果与实验结果吻合较好,验证了该方法的有效性和可行性。

宽带温度补偿型声表面波滤波器的设计与优化

提出了一种宽带温度补偿型声表面波滤波器的设计方法。通过研究铌酸锂衬底不同欧拉角、不同电极材料和厚度对声表面波谐振器频率响应和杂散抑制的影响,确定了宽带温度补偿型声表面波滤波器的最佳切向和电极结构。所制备的宽带声表面波滤波器的温度系数优于-18.9×10^(-6)/℃,-3 dB相对带宽为7.84%,插入损耗为0.93 dB,展现出良好的带外抑制。

A位非等配比对(NaBi)_(0.5(1-x)(Ba) _x TiO_3 性能的影响

研究了A位非等配比——过量Bi3+(Bi3+:Na1+>1:1)对(NaBi)0.5(1-x)(Ba)xTiO3材料的介电、压电性能的影响。随着引入的过量Bi3+的增加,材料的介电常数和损耗均呈先下降后增大的现象。当Bi3+∶Na+=52∶48时,(NaBi)0.5(1-x)(Ba)xTiO3复合材料的d33、kt值都达到最大值。

声表面波化学战剂气体传感器的研究

介绍了声表面波气体传感器的基本工作原理和设计方法,通过SAW芯片拓扑结构、敏感膜、覆膜工艺和信号处理电路等方面的优化,研制出两种SAW化学战剂气体传感器,具有灵敏度高、响应和解吸附快,抗干扰能力强的特点。

NBT基无铅压电陶瓷滤波器

主要研究了用改性的(NaBi)_(0.5) TiO_3(NBT)基无铅压电材料制作的压电陶瓷滤波器。在研究过程中出现很多不同于以往的情况,这些一方面是由于NBT基材料与传统PZT基材料的介电性能有较大差异造成的,另一方面说明NBT基材料的压电性能较PZT基材料还有进一步提高的必要。

NBT-NaNbO_3-BaTiO_3无铅压电材料的研究

主要研究了(NaBi)0.5TiO3-NaNbO3-BaTiO3三元系无铅压电材料的介电、压电性能。随着第三种材料BaTiO3引入量的增加,三元系材料的介电常数和损耗均出现增大的现象。当n(Ba2+)=0.02mol时,三元系材料的压电常数d33、机电耦合系数kt值都达到最大值100pC/N和0.41。

(Na_(0.5)Bi_(0.5))TiO_3陶瓷A位二价金属离子取代的研究

主要研究了用Ｂａ２＋、Ｓｒ２＋、Ｃａ２＋对钙钛矿结构（ＡＢＯ３）的无铅压电陶瓷（Ｎａ０．４Ｂｉ０．５）ＴｉＯ３（ＮＢＴ）的Ａ位 进行部分取代后材料的介电、压电性能。实验表明，Ａ位Ｂａ２＋取代使ＮＢＴ的介电系数有明显的增大，而Ｓｒ２＋、Ｃａ２＋ 对ＮＢＴ的介电系数影响不大。而３种离子Ａ位的取代，都使ＮＢＴ的高矫顽电场有了大幅度的降低，其中以Ｂａ２＋的 效果最为明显（２． ５～２． ０ ｋＶ／ｍｍ）；但随着 Ｅｅ的降低，材料的 Ｐｒ值也同步降低。

高性能C波段声体波微波延迟线

通过优化换能器拓扑结构和匹配网络设计,研制出f0=4.3 GHz,Δf-3 dB≥200 MHz,Δt=0.358μs的C波段声体微波延迟线。该产品的插入损耗约为-22 dB,直通抑制大于40 dB,三次渡越抑制大于28 dB,回波损耗约为-16 dB,产品综合性能指标优于国外同类产品。

微机械叉指换能器声表面波陀螺

回顾了声表面波(SAW)陀螺发展史,总结了声表面波陀螺设计思想的变迁,重点介绍了一种新型微机械-叉指换能器(MEMS-IDT)声表面波陀螺。它具有适合标准IC工艺生产的简单二维结构,具备体积小、成本低、便于批量生产以及不用真空封装的特点。由于没有普通微机械陀螺的悬浮机构,抗冲击及振动的能力较普通微机械陀螺显著提高。同时,提出了一些迫待解决的问题。

无铋氧化锌压敏电阻的研究

讨论了无铋氧化锌压敏电阻压敏特性的根本原因。由于离子置换使得Ｚｎ２＋成为填隙离子，从而在氧化锌晶粒间引起肖特基势垒。对于氧化锌压敏电阻而言，双肖特基势垒是形成非线性电特性的根本因素。

高可靠性声体波微波延迟线研究

通过优化换能器设计和采用双面光刻、超声键合和密封封装等技术,研制出中心频率f0=4 300 MHz,-3 dB带宽Δf-3 dB≥200 MHz,延迟时间Δt=0.358μs的声体微波延迟线。通过试验验证,该产品具有高可靠性和良好的环境适应性,取得了满意的实用效果。

化学战剂检测器的研究(英文)

研究了一种基于声表面波传感器阵列、后向人工神经网络(BP-ANN)模式识别软件和信号处理硬件的声表面波化学战剂检测器。传感器阵列输出的信号首先在FPGA中进行计数,然后通过MCU进行BP-ANN模式识别分析。根据分析的结果,MCU控制检测器发出报警信号。

扩频通信中载波恢复的研究

介绍了在f0±150kHz(f0为中心频率)频率范围内,通过合理设置环路带宽,改进的平方环电路从20.14MHz的扩频BPSK信号恢复出的载波的相位噪声达-100dBc/Hz@1kHz,实现了±4kHz/s的跟踪速度。通过增加两级分频器,对f0±39.4kHz的杂散抑制大于65dB。

SAW匹配滤波器的频域分析(1)(英文)

通过建立声表面波(SAW)匹配滤波器的等效能量结构,利用交叉场电路等效模型,在频域上对SAW匹配滤波器进行分析。对于中心频率为60 MHz、抽头数32位的SAW匹配滤波器,采用上述方法得到的插入损耗和-3 dB带宽的计算值和测试值分别相差小于1 dB和1 kHz,证明了其正确性和有效性。

基于1-3-2型压电复合宽频带水声换能器研究

设计并制作了1-3-2型压电复合陶瓷材料,利用该型压电复合陶瓷材料具有低声阻抗,低机械品质因数(Q),高机电转换系数,电极制作工艺简单及结构稳定不易发生变形等特点,制作了水声换能器件,并进行了电声性能分析与测试。分析结果表明,基于1-3-2型压复合材料制作的水声换能器具有在工作频带内模态单一、高发射响应及宽频带等特点。