基于IDTs电极分层布局结构的瑞利波器件特性研究

现代科技的发展对高频声表面波(SAW)器件的需求不断增加,对其工作频率也提出了更高的要求。为了提高SAW器件的频率,该文构建了一种IDTs电极分层布局的器件模型,即IDTs/AlN/IDTs/R-sapphire结构,并采用有限元法分析其声学性能,包括导纳、相速度、机电耦合系数等。结果表明,IDTs/AlN/IDTs/R-sapphire结构可激发出瑞利波,且当AlN压电薄膜厚度h_(AlN)=0.4λ(λ为器件周期),水平中心距P_(b)=4μm时,其工作频率为692 MHz,传统的IDTs/AlN/R-sapphire结构器件提高了近1倍(356 MHz),而此时机电耦合系数K^(2)为0.3%,比传统结构高。另外,通过优化IDTs电极的结构参数可进一步改善、调制瑞利波器件的性能。当IDTs的上层铜电极和下层铝电极厚度之比Δh=1.2,P_(b)=4μm,h_(AlN)/λ=0.5时,瑞利波器件的谐振频率为657.9 MHz,K^(2)=1.27%;当P b=6μm时,瑞利波的工作频率为461 MHz,机电耦合系数达到最大(K^(2)_(max)=1.34%),较传统IDTs单层布局结构瑞利波器件分别提升了30%和300%。结果表明,IDTs电极分层布局结构不仅可有效地提高SAW器件的工作频率和机电耦合系数,也可以降低高频SAW器件的制备难度。

剥离工艺制作SAW滤波器IDT的研究

研究了用于声表面波滤波器的微米尺度的叉指换能器的制作工艺。利用剥离工艺,分别采用铝和铬金两种金属制作了叉指换能器的电极,分析了剥离工艺制作叉指电极时的工艺特性。对加工样品的测量分析结果表明,利用剥离工艺制备的叉指换能器电极线条光滑、陡直、清晰,但是成品率较低。对比分析了采用铝和铬金制作的叉指换能器样品结构,结果表明两种金属材料在剥离液中的腐蚀时间不同,铝材料需要较长的剥离时间;两种材料制作的电极图形质量也有差异,铝材料制作的电极更为陡直、精细。

ZnO/IDT/金刚石结构SAW滤波器的设计和制作

传统材料制备的声表面波(SAW)滤波器的中心频率f大多位于较低的频段(f<500 MHz),但是无线通信频段逐渐向着高频化的方向发展,因此在SAW器件领域中引入高声速材料如金刚石以提高中心频率成为一种必然趋势。基于金刚石材料、采用ZnO/IDT/金刚石新型结构,设计了交错叉指结构和镜像阻抗连接结构的叉指换能器(IDT)参数。通过优化的工艺制备流程,获得了金刚石SAW滤波器样品。最后采用RF探针台对样品进行了性能测试和数据分析。测试结果表明制备的SAW滤波器样品的测试结果与理论值比较符合,交错叉指结构滤波器获得了很低的插损,镜像阻抗连接结构滤波器有效地提高了带外抑制度。样品IDT指宽2μm,SAW滤波器中心频率可达0.775 GHz。

关于SAW滤波器及其低损耗IDT结构

声表面波(SAW)滤波器以其独特的优点广泛应用于许多电子设备中,尤其在移动通信的应用领域中,更体现了它的优势,但低插入损耗的SAW滤波器是扩大其应用领域的关键,其中主要是叉指换能器(IDT)的结构。本文主要介绍SAW滤波器及实现低插入损耗的几种IDT结构。

IDT在YZ-LiNbO_3基片上的体声波激励研究

具有广泛应用前景的声板波液体密度传感器采用了叉指换能器（ＩＤＴ）在基片上的体声波（ＢＡＷ）激励效应。文章针对常见的ＹＺ－ＬｉＮｂＯ３基片，研究了ＩＤＴ激励ＢＡＷ的响应与激励频率之间的关系。压电基片表面的ＩＤＴ激励的ＢＡＷ在基片内来回反射，选择恰当的ＩＤＴ激励频率，可得到极大的ＢＡＷ响应。实验结果和理论分析表明，ＢＡＷ的极大响应与发射接收ＩＤＴ的间距、基片厚度和激励频率有确定关系。

聚偏氟乙烯叉指的多波段瑞利波水下传播特性

针对深海装备存在结构损伤实时监测困难的问题,本文设计了柔性电路板制作的以聚偏氟乙烯(PVDF)为基底的叉指换能器,并展开叉指换能器的多波段瑞利波水下传播特性的研究。通过COMSOL软件研究叉指换能器在水下传播瑞利波的特性,同时分析叉指换能器激励瑞利波的强度与激励周期的关系。设计微伏级OP37放大电路对2 mm和4 mm波长的柔性PCB叉指换能器进行实验验证。实验与仿真结果表明:仿真与实验结果的最大误差为8.4%,水下环境会极大地限制叉指换能器激励瑞利波的距离,但传播距离会随着波长的增加而增加,且通过瑞利波和水声声波的速度差解决叉指换能器激励的水声干扰的问题。

金刚石SAW滤波器的设计和制作

通信系统向高频的发展趋势使声表面波(SAW)滤波器技术面临着越来越多的挑战。利用传统材料制作SAW滤波器的中心频率很难达到GHz频段,因此探索在高声速材料基础上制作SAW滤波器成为一种必然趋势。基于高声速材料金刚石设计了IDT/ZnO/金刚石结构的薄膜SAW滤波器,设计了镜像阻抗连接IDT的结构参数,并采用ADS软件对该结构进行了建模仿真。然后,通过ZnO薄膜制备工艺和IDT电极制备工艺,获得了金刚石SAW滤波器样品。最后,采用RF探针台对所制得的样品进行了性能测试和数据分析。测试结果表明,在金刚石厚膜衬底上获得了频率超过1 GHz的SAW滤波器样品。

新型声表面波式小波变换器件插入损耗的研究

小波式叉指换能器使用机电耦合系数比较大的基片(如YZ-L iNbO3基片)时,其频率特性曲线不光滑,但插入损耗小;小波式叉指换能器使用机电耦合系数比较小的基片(如X 112°Y-L iTaO3基片)时,其频率特性曲线光滑,但插入损耗大.声表面波器件的指条对数N越少,其带宽Δf/f越大,插入损耗越大,所以,指条对数N要取的合适,不宜过少.在声表面波式小波变换器件中,发射叉指换能器的条对数N取57,接收叉指换能器的指条对数是57的四分之一到三分之一之间.

压电驱动微喷雾化器的研制及实验研究

作为一种重要的非注射给药途径 ,雾化吸入治疗方法具有起效快 ,药物毒、副作用小等特点 ,因此被越来越广泛地采用。基于压电驱动喷墨打印机工作基本原理 ,利用微机械加工技术 ,研制了一种压电驱动微喷雾化器。流量、雾粒的直径和速度是微喷雾化器的重要指标 ,文中采用相关的仪器分别对这些指标进行了测试。由测试结果可知 ,微喷雾化器产生的雾粒的直径和速度分布集中 ,且雾粒直径和速度比较适合于雾化吸入治疗 。

声表面波谐振器传播状态的ANSYS仿真

为描述声表面波的传播状态,利用ANSYS软件对声表面波(SAW)谐振器进行了仿真。在对声表面波产生机理和SAW谐振器工作原理分析的基础上,建立了SAW谐振器仿真模型,讨论了网格划分不同对仿真结果精度的影响,得出了在每个SAW波长尺寸内划分30～40个网格可以得到较精确的仿真结果。对不同长度声孔径的声表面波谐振器进行了仿真分析,得出了声表面波只在固体表面1～2个波长深度范围内传播的仿真效果图,与理论分析有很好的一致性。最后对IDT/ZnO/金刚石/Si结构的声表面波器件进行了仿真,得出该结构声表面波器件SAW传播速度与ZnO的厚度成反比,其大小是IDT/ZnO结构器件SAW传播速度的2～3倍。

声表面波式小波变换器件的三次行程反射信号的研究

本文提出了用同相位法减小三次行程反射信号的方法.当信号频率与叉指换能器中心频率相等,并且主信号的相位等于三次行程反射信号的相位时,从可达到减小三次行程反射信号的影响.并且探讨了双接收叉指换能器并联法,要求双接收叉指换能器要完全对称,否则声表面波式小波变换器件频率特性曲线不光滑.

基于声表面波油包水微液滴分裂研究

提出了声表面波(SAW)实现油包水微液滴的分裂方法,并在128°YX-LiNbO3基片上研制了分裂油包水微液滴的微器件。在压电基片上采用微电子工艺制作叉指换能器,其激发的SAW部分作用于油包水微液滴,瞬间降低电信号幅度,油相内水微液滴在惯性力作用下发生分裂,油相微液滴由于较大的表面张力发生形变而不分裂。以石蜡油包裹蓝色水相微液滴为研究对象,进行了油包水微液滴分裂实验和理论分析,结果表明,当电信号从功率为12.3dBm瞬间关断时,可实现油相内水微液滴分裂。

光电集成加速度计中声光波导相位调制器的研究

提出一种新型声光波导相位调制技术 ,用于光电集成M -Z光波导干涉型加速度计的信号调制。相位调制器工作在溅射有K8缓冲层的硅基底上 ,工作波长为 1 3μm。主要对声光调制器的特性参数进行了理论分析和优化设计 ,结果为 :氧化锌薄膜尺寸 5× 0 8× 0 0 0 3mm ,叉指换能器叉指对数N =17,中心距l=2 7 19μm ,中心频率f0=4 8MHz,中心指长L0 =4 4 6mm。

基于微流控芯片的SAW分选技术研究现状

声表面波（SAW）分选技术因其无接触性、生物相容性好等特点,在生物医学、诊断学等领域有着广阔的应用前景。概述了声表面波分选芯片的基本结构组成、叉指换能器（IDT）的基本结构及工作原理,分析了行波声表面波（TSAW）和驻波声表面波（SSAW）进入流体后产生的复杂的声流效应。根据声表面波分选技术的分选机理不同,将声表面波分选技术分为驻波声表面波分选技术和行波声表面波分选技术。分别讨论了声表面波分选技术的分选原理和研究现状,指出了声表面波分选技术相对于其他分选技术的优势,并综合国内外研究现状分析了研究过程中存在的问题,提出了声表面波分选技术今后的研究方向。

镜像阻抗连接叉指换能器制作低损耗声表面波滤波器浅探

介绍了镜像阻抗连接叉指换能器制作低损耗声表面波滤波器的基本原理，给出了研制的在同一种基片上采用不同的镜像阻抗连接叉指换能器制作的不同带宽的低损耗声表面波滤波器，并且可从结果中看到带内波动≤０．３ｄＢ。

新型抗腐蚀结构声表面波湿度传感器的研究

为解决声表面波(SAW)湿度传感器存在易被污染、不易清洁、稳定性差等问题,提出了一种新的基于改进的单端口SAW谐振器结构用于湿度检测。在此结构中,在ITO材料制作的叉指换能器和反射阵上溅射厚度为5pm Si3N4层以屏蔽各种腐蚀性物质如酸性、碱性等腐蚀性气体对SAW谐振器电极的侵蚀。相比常规谐振器,新结构加大了谐振器叉指换能器与一个反射阵之间距用于涂敷湿敏材料,同时在石英基片背面布设ITO材料脱湿电路。给出了基于此类结构SAW湿度传感器的制作工艺、感湿实验测试结果。实验验证了该结构SAW湿度传感器的可清洁性、耐腐蚀性及该结构的有效性。

电学端口串联叉指换能器连接分析

通过巧妙的矩阵变换,避开了复杂的公式推导,成功解决了电学端口串联叉指换能器中级联的P矩阵合成问题。该方法直接从耦合模出发,根据各段换能器电学端口参量的实际关系,可综合考虑过去方法中忽略的因素,提高了计算的精度。用此方法分析倾斜指结构的宽带低插损声表面波滤波器,并和过去的近似方法计算的结果进行比较,在X-112°YLiTaO3基片上制作了滤波器,试验结果和该文方法计算的结果相吻合。

声表面波器件体波效应抑制理论研究

针对声表面波器件中体波效应的影响，介绍了叉指换能器激发声体波的机理。根据声体波在基片上的不同传播方式，提出了不同的抑制方法。对在基片表面传播的声体波，利用声体波与声表面波有不同的能量传播角改变接收叉指换能器的位置来抑制体波效应二对在基片体内传播的声体波，则根据其传播和反射原理确定接收叉指换能器的位置来抑制。结果对声表面波器件的设计和工作性能的提高具有指导意义。

声表面波天平检测卫星污染

通过对声波表面天平历史发展、声波天平传感器类型、声表面波器件、声表面波传感器原理和特点的阐述,讨论了其在空间监测卫星污染的可行性,通过对该项技术的深入研究后表明,声表面波技术可应用在污染敏感卫星的微量监测领域。该项技术在空间环境监测方面具有广泛的应用前景。

基于SAW技术的压力传感器设计研究

将声表面波(SAW)传感原理引入无源无线压力传感器设计,以新型材料硅酸镓镧作为压电基片材料,将2个反射栅的相位差作为压力传感器的输出信号,从而部分消除了环境温度变化带来的影响.设计较高的声表器件中心频率(433.92 MHz附近),从而提高了传感器的灵敏度.叉指换能器(IDT)的叉指对数设计既满足抑制旁瓣的要求,又满足声表面波激发能量的要求.对SAW压力传感器件的结构进行理论分析,采用计算机软件进行了建模和仿真.实验结果表明:以新型材料作为基片,以相位差作为输出信号,以433.92 MHz作为中心频率,并选择合适的叉指对数设计的压力传感器具有温度性能好、灵敏度高、测量误差小和压力相位差特性好的优点.