1 重庆邮电大学 光电工程学院, 重庆400065
2 电子科技大学 重庆微电子产业技术研究院, 重庆 401332
3 电子科技大学 电子科学与工程学院, 四川 成都 611731
该文研究了在超高性能声表面波(I.H.P. SAW)衬底上, 孔径总长对叉指末端具有能够抑制横向模态的小锤结构的谐振器性能。在衬底结构为Y 42°-钽酸锂(Y42°-LT)/SiO2/多晶硅(Poly-Si)/Si上, 通过建立对应的有限元三维仿真模型, 初步得出在小锤结构下孔径总长的增大能够抑制横向模态杂散的结论。绘制了周期T为1.44 μm、2 μm、2.56 μm下, 孔径总长为7.5T、10T、15T、20T、25T、32.5T、40T的单端口谐振器版图并进行流片。通过实测结果表明, 在不同周期下, 随着孔径总长的不断增加, 对谐振器横向模态的抑制会不断增强, 机电耦合系数也不断增加, 在孔径总长约为20T时阻抗比最高。仿真和实测结果体现了孔径总长对I.H.P. SAW谐振器的性能影响较大, 为应用于I.H.P. SAW滤波器中的高性能谐振器提供了设计指导。
谐振器 孔径长度 机电耦合系数 阻抗比 I.H.P. SAW I.H.P. SAW resonator aperture length electromechanical coupling coefficient impedance ratio
电子科技大学 电子薄膜与集成器件国家重点实验室, 四川 成都 611731
为了准确地设计声表滤波器, 需要从参考声表面波(SAW)谐振器的测量值中提取精确的材料参数。测量SAW谐振器时, 单个谐振器无法直接进行测试, 需要引出传输线并使用GSG或GS探针进行测量, 消除传输线影响的去嵌入过程对于SAW谐振器材料参数的准确提取非常重要。该文介绍了几种声表面波谐振器的去嵌入技术, 包括Open-Short算法、电磁仿真方法、分段等效电路模型方法、集**数等效电路法。通过实例验证了几种常用的去嵌方法并对其进行了分析。
去嵌入 SAW谐振器 机电耦合系数 等效电路 集**数法 de-embedding SAW resonator electromechanical coupling coefficient equivalent circuit lumped parameter method
1 重庆邮电大学 光电工程学院, 重庆 400065
2 电子科技大学 重庆微电子产业技术研究院, 重庆 401332
3 电子科技大学 电子科学与工程学院, 四川 成都 611731
铌酸锂(LiNbO3, LN)是一种广泛使用的介电材料, 由于其电光系数大, 透明范围大, 本征带宽宽, 因而在集成和非线性光学器件中极为重要。但绝缘体上铌酸锂薄膜(LNOI)的化学稳定性好, 刻蚀速率慢, 其微结构参数难以控制。针对以上问题, 该文开展了基于电感耦合等离子体刻蚀(ICP-RIE)的LNOI脊形微结构的制备工艺研究, 分析了腔室压强、气体总流量及刻蚀功率等参数对刻蚀速率、刻蚀倾角和表面粗糙度(RMS)的影响。研究表明, 在优化的工艺条件下, LNOI薄膜的刻蚀速率达到24.9 nm/min, 制备出刻蚀深度249 nm、刻蚀倾角76°、表面粗糙度(RMS)0.716 nm的LNOI脊形微结构。该文通过对刻蚀工艺与微观结构参数的研究, 建立了基于ICP的LNOI微结构刻蚀方法, 为控制LNOI脊形光波导和提升性能提供了工艺支撑。
绝缘体上铌酸锂薄膜(LNOI) 集成光子学 脊形结构 电感耦合等离子体刻蚀 微结构参数 lithium niobate on insulator (LNOI) integrated photonics ridge structure inductively coupled plasma etching microstructural parameters
电子科技大学 电子科学与工程学院, 四川 成都 611731
该文采用有限元法对“铌酸锂/苯并环丁烯(BCB)/聚酰亚胺”结构的柔性声表面波器件进行了研究。结果表明, 铌酸锂厚度为0.06λ~0.8λ(λ为周期)时, 不能激发稳定的瑞利波, 在此区间外可激发瑞利波。随着温度升高, 器件的谐振频率降低, 计算结果表明, 声速随温度变化是谐振频率下降的主要原因, 大于热膨胀引起的谐振频率变化。仿真结果为设计和制备柔性声表面波器件时合理选择压电薄膜厚度及衬底材料力学性能等参数提供了一定的理论依据。
柔性声表面波器件 铌酸锂/苯并环丁烯(BCB)/聚酰亚胺 有限元仿真 温度 flexible surface acoustic wave device lithium niobate /benzocyclobutene(BCB)/ polyimide finite element simulation temperature
彭星 1,2,3翟德德 1,2,3石峰 1,2,3,*田野 1,2,3[ ... ]阮宁烨 1,2,3
1 国防科技大学 智能科学学院，湖南 长沙 410073
2 湖南省超精密加工技术重点实验室，湖南 长沙 410073
3 装备综合保障技术重点实验室，湖南 长沙 410073
针对激光增材制造高反射金属工件表面缺陷的高精稳健检测与评估这一工程难题，设计了一种基于高反射抑制效应的偏振检测系统，能够有效避免背景杂波干扰，提升复杂检测环境下的缺陷探测能力。系统基于Q-type非球面设计，其像差校正能力强，简化了系统结构，第7表面面型与最佳拟合球面偏离量仅0.371 μm，第9表面面型与最佳拟合球面偏离量仅0.434 μm，焦距为50 mm，F数为2，工作距离为300 mm。仿真结果表明，调制传递函数在奈奎斯特频率为144.93 lp/mm处优于0.42，满足成像质量要求；公差分析和2000次蒙特卡洛分析结果显示，在满足偏振检测系统成像质量条件下，公差范围合理，符合加工与装配条件。同时，基于斯托克斯矢量法提取高反射检测图像中的缺陷偏振态信息，实现斯托克斯矢量、偏振度和偏振角信息的高反射抑制重构，有效提升偏振检测图像对比度、凸显缺陷轮廓信息及形貌特征，对激光增材制造高反射金属工件表面缺陷的特征提取与表征分析具有重要意义。
激光增材制造 偏振检测 光学设计 缺陷 laser additive manufacturing polarization detection optical design defects 红外与激光工程
2023, 52(6): 20220863
电子科技大学 电子薄膜与集成器件国家重点实验室,四川 成都 610054
为解决声表面波(SAW)谐振器的频率温度特性呈非线性的问题, 该文提出了一种利用两个SAW谐振器来设计具有线性输出的SAW温度传感器的方法。根据该方法设计了两个基于硅酸镓镧压电基片的SAW温度传感器, 每个传感器由两个不同的SAW谐振器串联而成。实验结果表明, 两个SAW传感器在室温~300 ℃的宽温度范围内均表现出很好的线性度。这种简单有效的设计方法具有实现宽温度范围测试的能力, 可推广到其他具有较大二阶温度系数的SAW温度传感器的研发中。
声表面波 温度传感器 频率温度系数 线性输出 谐振器 surface acoustic wave temperature sensor frequency temperature coefficient linear output resonator
电子科技大学 电子薄膜与集成器件国家重点实验室, 四川 成都 610054
近年来, 航空航天领域的飞速发展要求振动测量技术能耐受更高温度, 因此高温压电加速度传感器备受关注。通过优化压电晶体切型和设计质量块结构, 该文设计并制备了基于硅酸镓钽钙(CTGS)压电单晶材料的压电加速度传感器。实验结果表明, 该传感器的谐振频率约为2.2 kHz。在振动频率为100 Hz~1.1 kHz下, 常温时传感器的电荷灵敏度基本稳定, 平均值为2.44 pC/g(g=9.8 m/s2)。在常温~600 ℃内, 传感器的电荷灵敏度基本保持不变, 1.1 kHz振动频率下传感器的电荷灵敏度平均值为2.56 pC/g。该传感器能在600 ℃高温下稳定工作。
硅酸镓钽钙(CTGS)晶体 压电效应 加速度传感器 高温 CTGS crystals piezoelectric effect acceleration sensor high temperature
强激光与粒子束
2021, 33(3): 033001
1 电子科技大学 电子薄膜与集成器件国家重点实验室, 四川 成都 610054
2 成都优蕊光电科技有限公司, 四川 成都 611731
通过高能离子注入剥离制备的铌酸锂(LNO)单晶薄膜具备优良的电光、声光等性能, 在射频器件、光波导等领域需求迫切。高能离子注入使LNO单晶薄膜表面存在损伤层, 导致薄膜质量和器件性能的衰减。该文提出了Ar+刻蚀去除LNO单晶薄膜损伤层的方法, 基于高能离子注入仿真, 采用扫描电子显微镜、原子力显微镜分析了刻蚀参数对刻蚀速率、表面形貌的影响, 并确定了LNO薄膜损伤层的刻蚀工艺参数。X线衍射分析表明, 通过Ar+刻蚀将LNO薄膜摇摆曲线半高宽减至接近注入前LNO单晶材料, 压电力显微镜测试表明去除损伤层后的LNO单晶薄膜具备更一致的压电响应。
铌酸锂(LNO)单晶薄膜 表面损伤层 Ar+刻蚀 晶体质量 压电性能 LNO single crystal film surface damage layer Ar+ etching crystal quality piezoelectric performance
电子科技大学 电子薄膜与集成器件国家重点实验室,四川 成都 610054
采用离子注入剥离法转移制备了43°Y-切铌酸锂(LiNbO3,LN)单晶压电薄膜材料, 以SiO2/Mo作为声反射结构制备了固态声反射型薄膜体声波器件。谐振器工作频率约为3 GHz, LN薄膜等效机电耦合系数达到14.15%。对谐振器的频率温度特性进行了表征, 结果表明, 尽管LN单晶的频率温度系数为(-70~-90)×10-6/℃, 但由于声反射结构中包含有正温度系数的SiO2层, 谐振器的频率温度系数降至-18×10-6/℃, 这表明固态声反射结构能够有效抑制单晶LN薄膜的温漂, 获得低频率温度系数的谐振器器件。
体声波谐振器 离子注入剥离法 铌酸锂单晶薄膜 固态声反射结构 机电耦合系数 频率温度系数 bulk acoustic resonator ion implantation stripping method lithium niobate single crystal film solid state acoustic reflection structure electromechanical coupling coefficient frequency temperature coefficient
