鐵電薄膜可開關式體聲波諧振器基礎研究

《鐵電薄膜可開關式體聲波諧振器基礎研究》是依託上海交通大學，由朱欣恩擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：鐵電薄膜可開關式體聲波諧振器基礎研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：朱欣恩
• 依託單位：上海交通大學

項目摘要

為了解決認知無線電中可調濾波器庫的關鍵技術，提出使用鐵電薄膜的體聲波諧振器，其具有自身可開關性，無需外加開關，諧振頻率可調，體積小，易於集成等優點。為了進一步提高Q值，本課題提出一體化的最佳化方案，結合諧振器結構設計和薄膜沉積最佳化，耦合疊代兩者數據。採用Mason模型和三維有限元計算，加上最佳化鐵電薄膜損耗角和晶向一致性，提升Q值大於500，諧振頻率為1至2GHz。同時為了提高器件的線性度，研究鐵電薄膜中由電致伸縮性和非線性可變電容造成的非線性機理，通過簡單的多個諧振器串聯結構，降低每個諧振器的交流信號分壓，以提高IIP3和OIP3值大於50dBm，媲美微機電系統器件。

結題摘要

鐵電薄膜可開關式體聲波諧振器基礎研究項目從2011年開始，至2014年底結束。在這三年中項目研究了鐵電薄膜可調器件的理論問題，著力研究其非線性的原因，並在此基礎上驗證了通過串並聯結構來提高非線性的方法，此方法在電路仿真和實驗中均取得與理論相一致的結論，這對鐵電薄膜可開關是體聲波諧振器提高非線性度具有同樣有效的作用。除了對改善非線性度的基礎理論研究以外，該項目也在可開關體聲波諧振器上提出了新的設計思路，暨由傳統的厚度決定諧振頻率改為由平面尺寸決定諧振頻率的平面模式體聲波諧振器，該器件可以大大改善單晶圓上頻率的一致性，通過不同的結構設計可以實現MHz至GHz諧振頻率的諧振器，為進一步集成鐵電薄膜可開關器件提供了關鍵的設計方案。在取得這些研究成果的同時，該項目的有些初步目標由於設備問題而未能完成，主要是缺少可靠的高溫濺射沉積系統，所以立項初希望能做的沉積條件最佳化研究未能有效地開展，這部分的實驗雖然已經和美國密西根大學緊密合作，但由於地理位置遙遠，使用不便，加上設備不穩定工作，我們只能初步實現高溫鐵電薄膜的沉積，但更具體的最佳化實驗無法在項目期內完成。根據立項時的預算，該項目經費使用合理，在該項目的支持下我們共發表了一篇EI會議論文和兩篇SCI期刊論文。