中国电子科技集团公司 第二十六研究所，重庆 400060
该文研制了一种高性能温补型薄膜体声波谐振(TC-FBAR)滤波器。采用COMSOL软件对高性能温补型结构的谐振器进行建模和仿真，在常规一维Mason等效电路模型的基础上进行修正，再在ADS中对滤波器进行仿真优化设计，得到阶梯型结构的TC-FBAR滤波器。采用空腔型结构并制备出温补型FBAR滤波器芯片，同时在常规TC-FBAR基础上制备空气桥和凸起层结构，得到双空气桥结构的高性能TC-FBAR滤波器。测试结果表明，滤波器的中心频率为2.43 GHz，最小插损为1.02 dB，1 dB带宽为70.5 MHz，频率温度系数为1.82×10-6/℃。
温补型薄膜体声波谐振器(TC-FBAR) 滤波器 温补层 频率温度系数(TCF) temperature compensation thin-film bulk acoustic r filter temperature compensation layer frequency temperature coefficient(TCF)
1 联合微电子中心有限公司, 重庆 400060
2 中国电子科技集团公司第二十六研究所, 重庆 400060
该文介绍了一种由5×5个半径为200 μm圆形阵列组成, 应用于水听器的高性能压电微机电系统(MEMS)声波器件, 尺寸为3 mm×3 mm。采用钪掺杂(质量分数为20%)增强了AlN薄膜的压电系数, 并通过双电极结构配置及优化结构尺寸来增强声压作用下的电信号输出, 以实现压电MEMS声波器件具有更好的接收灵敏度。声波器件在空气中的接收灵敏度为-166.8 dB(Ref.1 V/μPa), 比相同结构基于AlN薄膜的声波器件约高2.6 dB。在50 Hz~3 kHz带宽范围内, 器件灵敏度曲线变化小于1.5 dB, 具有平坦的声学响应。结果表明, 基于Al0.8Sc0.2N薄膜的压电MEMS声波器件具有更高的接收灵敏度, 经水密封装制成的水听器可应用于管道泄漏探测及海洋噪声监测等工程中。
压电微机电系统(MEMS) 声波器件 Al0.8Sc0.2N薄膜 阵列结构 灵敏度 水听器 piezoelectric MEMS acoustic device Al0.8Sc0.2N film array structure sensitivity hydrophone
1 电子科技大学 材料与能源学院，四川 成都 610054
2 中国电子科技集团公司第二十六研究所，重庆 400060
该文研制了一种晶圆级封装(WLP)的C波段薄膜体声波谐振器(FBAR)滤波器。采用一维Mason等效电路模型对谐振器进行设计，并使用HFSS对电磁封装模型进行优化，再在ADS中对滤波器进行仿真优化设计，得到阶梯型结构的FBAR滤波器。采用空腔型结构并制备出FBAR滤波器芯片，同时利用覆膜工艺对FBAR裸芯片进行覆膜和电镀等WLP工艺，得到WLP的FBAR器件。测试结果表明，滤波器的中心频率为6, 09 GHz，中心插损为2, 92 dB，通带插损为3, 4 dB，带宽为112 MHz，带外抑制大于40 dB。
薄膜体声波谐振器(FBAR) Mason模型 晶圆极封装(WLP) 覆膜 插入损耗 film bulk acoustic resonator(FBAR) Mason model wafer level package(WLP) tape insertion loss
中国电子科技集团公司 第二十六研究所，重庆 400060
为了正确分析和设计薄膜体声波谐振器(FBAR)器件，需要对谐振器Mason模型中的仿真参数(如机电耦合系数、介电常数及粘滞系数等)进行准确提取。通过简谐近似，在Mason模型中引入了厚度方向位移的横向分量，提高了参数提取的准确性。使用谐振器开路和短路图形的散射参数，提取了探针及测试焊盘的等效电路参数，对谐振器进行去嵌。根据拟合得到的模型参数，仿真了中心频率为5, 43 GHz的滤波器。结果表明，采用该方法提取的模型参数仿真结果和滤波器探针测试曲线的通带形状吻合较好。
薄膜体声波谐振器(FBAR) Mason模型 参数提取 开路和短路去嵌 thin film bulk acoustic wave resonator(FBAR) Mason model parameter extraction open and short de-embedding
中国电子科技集团公司 第二十六研究所,重庆 400060
该文设计了一款2, 4 GHz WiFi频段(2 401~2 483 MHz)薄膜体声波谐振器(FBAR)滤波器。采用一维Mason电路模型，在ADS中搭建了阶梯形滤波器电路;在HFSS中建立了封装结构和测试电路有限元电磁模型，并在ADS中完成了联合仿真设计。通过微机电系统(MEMS)工艺制备与测试，滤波器在2 401~2 483 MHz频段的插入损耗≤2, 2 dB。在2 520~2 900 MHz处,带外抑制≥40 dB，滤波器体积仅1, 1 mm×0, 9 mm×0, 65 mm。
薄膜体声波谐振器(FBAR) WiFi频段 体声波(BAW) 滤波器 Mason模型 film bulk acoustic wave resonator(FBAR) WiFi band bulk acoustic wave(BAW) filter Mason model
1 中国电子科技集团公司 第二十六研究所，重庆 400060
2 重庆青年职业技术学院 人工智能学院,重庆 400712
该文介绍了一种基于空腔结构的温度补偿型薄膜体声波谐振器(TC-FBAR)。通过在压电层上方生长SiO2温度补偿层，实现谐振器的低温漂。未采用温度补偿的薄膜体声波谐振器，其频率温度系数约为-25×10-6/℃。通过适当的膜层结构设计，可使其频率温度系数在±3×10-6/℃。结果表明，由于温度补偿层的增加，导致器件总体压电效应降低，使谐振器的有效机电耦合系数降低。低温漂谐振器的实现，为窄带低温漂滤波器的研制提供了有效的设计和工艺技术支撑。
薄膜体声波谐振器(FBAR) 频率温度系数 低温漂 温度补偿 film bulk acoustic resonator(FBAR) temperature coefficient of frequency low temperature drift temperature compensation
1 电子科技大学 材料与工程学院, 四川 成都 610054
2 中国电子科技集团公司第二十六研究所, 重庆 400060
该文研制了一种空腔型的薄膜体声波谐振器(FBAR)滤波器裸芯片。利用 FBAR一维 Mason 等效电路模型对谐振器进行设计, 然后采用实际制作的谐振器模型形成阶梯型结构FBAR滤波器, 利用 ADS 软件对 FBAR滤波器裸芯片进行优化设计。仿真结果表明, FBAR滤波器裸芯片尺寸为1 mm×1 mm×0.4 mm, 滤波器的中心频率为3 GHz, 中心插损为1.3 dB。采用空腔型结构并制备出FBAR滤波器裸芯片, 同时采用覆膜工艺对FBAR裸芯片表面进行覆膜保护, 避免裸芯片在使用或运输等过程中被损坏。测试结果显示, 覆膜前滤波器裸芯片的中心频率为2.993 GHz, 中心插损为1.69 dB; 覆膜后滤波器的中心频率为2.997 GHz, 中心插损为1.51 dB。对覆膜的影响和覆膜前后的差异进行了分析。
薄膜体声波谐振器(FBAR) Mason模型 裸芯片 覆膜 插入损耗 film bulk acoustic resonator(FBAR) Mason model bare die laminated film insertion loss
中国电子科技集团公司第二十六研究所, 重庆 400060
该文介绍了一种单端口、端口阻抗50 Ω的S波段薄膜体声波谐振器(FBAR)陷波器, 其采用了梯形拓扑结构与外围匹配电路相结合的方式。对FBAR陷波器芯片的设计过程、工艺实现进行了说明。测试制备的FBAR陷波器,其陷波频段为2 399~2 412 MHz, 陷波抑制达35 dBc; 通带频率分别为1 800~2 300 MHz和2 500~2 800 MHz, 通带插损仅1 dB; 3 dBc开口宽度为69 MHz。FBAR陷波器芯片尺寸为1.2 mm×1.2 mm×0.35 mm。结果表明, 陷波器实测与仿真结果两者相吻合。
薄膜体声波谐振器(FBAR) 陷波器 芯片 梯形结构 低插损 film bulk acoustic resonator(FBAR) notch filter chip ladder-type structure low insertion loss
1 云南师范大学物理与电子信息学院, 云南省光电信息技术重点实验室, 云南 昆明 650500
2 北京信息科技大学, 光电测试技术及仪器教育部重点实验室, 北京 100192
光频梳因频率等间隔、 波长稳定、 谱线线宽窄以及谱宽大等特性, 在高精度测量和计量中具有广泛的应用。 其中, 双光梳快速测量包括光谱测量、 绝对测距、 三维成像和超快异步光学采样等已成为研究热点之一。 近年来, 基于自由运行的单腔双光梳激光器的双梳光谱学系统由于具有结构简单、 测量范围大和精度高等优点而备受关注。 首先从时域和频域介绍了光频梳的特性和应用, 尤其介绍了双光梳测量的优势, 相较目前主流的稳频稳相锁模激光器、 电光调制等双光梳光源实现方案, 单腔双光梳激光器方案有望避免采用复杂的电子控制系统, 简化双光梳光源的结构、 体积和成本。 因此, 重点介绍了波长复用、 偏振复用、 空间复用和脉冲波形复用的单腔双光梳光纤激光器实现技术, 并对其基本原理、 性能参数和当前研究的进展以及目前发展中仍然存在的问题进行了分析; 同时对保偏光纤双光梳激光器的研究现状及其性能进行了总结。 接着, 重点介绍了双梳光谱学的测量原理, 回顾了现有光谱扩展技术, 并详细介绍了基于自由运行的单腔双光梳激光器的双梳光谱学应用案例, 包括掺铒光纤激光器所在的近红外波段以及其扩展到中红外和太赫兹波段的光谱探测。 最后, 总结了目前的单腔双光梳激光器的主要发展趋势, 包括进一步提高单腔型双光梳激光腔的重频稳定性、 降低共模噪声、 探索单腔双光梳系统在中红外以及太赫兹波段的应用, 推动单腔双光梳锁模光纤激光器的实用化。
光频梳 双梳光谱学 锁模激光器 异步光学采样 Optical frequency comb Dual-comb spectroscopy Mode-locked laser Asynchronous optical sampling 光谱学与光谱分析
2021, 41(11): 3321
中国电子科技集团公司第二十六研究所,重庆 400060
薄膜体声波谐振器(FBAR)具有体积小、工作频段高、性能强等优势, 在滤波器领域有广泛的应用前景, 其最核心的功能层为压电薄膜。本文采用磁控溅射方法, 在6英寸硅片上制备了AlScN压电薄膜。对AlScN薄膜进行了分析表征, 结果表明, AlScN压电薄膜具有良好的(002)面择优取向, 摇摆曲线半峰宽为1.75°, 膜厚均匀性优于0.6%, 薄膜应力为10.63 MPa, 薄膜应力可调。制作了基于AlScN压电薄膜的FBAR谐振器, 其机电耦合系数为7.53%。在AlN中掺杂Sc能够有效提高压电薄膜的机电耦合系数, 对研究FBAR滤波器的宽带化有重要意义。
压电薄膜 AlScN薄膜 磁控溅射 机电耦合系数 薄膜体声波谐振器 piezoelectric thin film AlScN thin film magnetron sputtering electromechanical coupling coefficient FBAR
