南京邮电大学 电子与光学工程学院、柔性电子(未来技术)学院, 江苏 南京 210009
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hAlN=0.4λ(λ为器件周期), 水平中心距Pb=4 μm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K2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, Pb=4 μm, hAlN/λ=0.5时, 瑞利波器件的谐振频率为657.9 MHz, K2=1.27％; 当Pb=6 μm时, 瑞利波的工作频率为461 MHz, 机电耦合系数达到最大(K2max=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。
声表面波 叉指换能器 有限元分析 机电耦合系数 瑞利波 surface acoustic wave(SAW) interdigital transducer(IDT) finite element analysis electro-mechanical coupling coefficient Rayleigh wave
重庆邮电大学 微电子工程重点实验室，重庆 400065
采用单层膜、梯形结构基于128°YX-LiNbO3材料研究了Al电极厚度、叉指占空比、反射栅周期、拓扑结构对插损、带外抑制和矩形度的影响。为了降低带内波动和插入损耗，该文设计了一种叉指换能器(IDT)型反射栅结构，该结构对采取优化措施前后谐振器的带内最大尖峰损耗分别降低了8, 84%和0, 55%。最后采用此反射栅结构设计了一款低插损高频声表面波(SAW)滤波器,有限元仿真结果表明，该滤波器的中心频率为2, 520 5 GHz，插入损耗为-0, 502 12 dB，带外抑制大于30 dB，-3 dB损耗带宽大于98 MHz。
占空比 声表面波(SAW)滤波器 叉指换能器(IDT)型反射栅 电极厚度 “T+π”型拓扑结构 duty ratio surface acoustic wave(SAW) filter interdigital transducer(IDT) reflector grating electrode thickness “T+π” topology
1 南京航空航天大学 自动化学院, 江苏 南京 211106
2 中电科技德清华莹电子有限公司, 浙江 德清 313200
在分析相关叉指换能器的防碰撞原理基础上, 通过相关函数, 以编码的自相关、互相关特性为指标, 基于伪随机码Gold序列与Walsh序列搜索获得了两组各包含8个序列的相位编码。建立了相关叉指换能器的δ函数模型以仿真其传递函数, 对采用两组相位编码的相关叉指换能器的声表面波响应信号进行了分析。研究表明, 基于Walsh序列编码的相关叉指换能器具有更好的防碰撞性能, 与自相关相比, 编码的互相关对防碰撞性能起着更关键的作用。
防碰撞 相位编码 相关叉指换能器 Gold序列 Walsh序列 anti-collision phase coding correlation inter-digital transducer Gold sequence Walsh sequence
1 武夷学院 微电子系, 福建 武夷山 354300
2 常州工学院 电子系, 江苏 常州 213022
该文提出了一种新的、低成本微流器件制作方法。采用138 ℃熔点、直径500 μm的低熔点焊锡丝构建微流器件图案, 放入盛有聚二甲基硅氧烷(PDMS)的小槽中, 在80 ℃恒温箱内固化, 接着在200 ℃恒温箱内采用注射管气压挤出熔融焊锡丝, 一次成型微通道。将微流器件和测试纸基片集成于128°YX-LiNbO3压电基片上, 在声表面波能量辐射辅助作用下, 微流器件输运的反应液可在测试纸基片上实现生化反应。采用所研制的压电微流器件实现了红墨水溶液输运及淀粉显色反应, 验证了微流分析器件的功能。
叉指换能器 声表面波 微流器件 微流输运 显色反应 interdigital transducer surface acoustic wave microfluidic device microfluidic transportation color development reaction
1 浙江电大萧山学院， 浙江 萧山 311201
2 浙江工业大学， 浙江 杭州 310032
声光可调谐滤波器的设计，关键是它的各个模块，包括光波导、模分离器、声波导和叉指换能器的参数设计。设计了叉指换能器各个参数，并对其射频驱动电路和匹配电路给出了设计思路，其中电路控制系统以单片机 AT89C52为主控制器，在频率为 158MHz频谱仪上得出了频率合成器的测试结果。
叉指换能器 驱动电路 匹配电路 设计 interdigital transducer drive circuit matching circuit design
1 中国工程物理研究院 电子工程研究所, 四川 绵阳 621900
2 西南科技大学信息工程学院, 四川 绵阳 621010
3 西南科技大学制造科学与工程学院, 四川 绵阳 621010
设计了一种Si基金刚石薄膜上的SAW RF MEMS滤波器, 其中心频率为400MHz, 叉指换能器(IDT)线宽为5μm。采用中物超硬材料公司定制的硅基金刚石薄膜基片, 利用射频溅射方法在金刚石薄膜上制备了厚度为2μm的ZnO压电薄膜, XRD分析证明其具有良好的C轴取向。采用剥离工艺制备IDT, 通过精细的工艺控制, 得到了设计的IDT图形。最后, 对该滤波器样品进行了封装和测试。测试结果表明, 其中心频率为378MHz, 插损为15.9dB。
射频微机械系统 声表面波 金刚石薄膜 压电薄膜 叉指换能器 RF MEMS SAW diamond film piezoelectric thin film IDT
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所 应用光学国家重点实验室,吉林 长春 130033
2 中国科学院 研究生院,北京 100039
提出了激励和接收均使用电容式叉指换器(Capacitive Interdigital Transducers,CIDT)的集成化的电容式Lamb 波器件.利用电容式叉指换能器直接激励和接收Lamb波非对称模式的方式,解决了机电耦合效率的问题.在分析各种电容检测电路的基础上,针对Lamb波电容式检测的特殊性,选择了直流电路法来进行接收电容变化规律的测量.为说明直流电路法的适用性,设计了波动检测验证实验.实验结果表明:用直流电路法测量得到的声波信号与其理论计算值之间误差仅为2.4%,证明了直流电路法的适用性,解决了目前Lamb波器件的功能材料层的制作工艺均与传统集成电路工艺不兼容的问题.
电容式Lamb波器件 电容式叉指换能器 集成电路工艺兼容 电容式接收 直流电路法
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院,教育部光电信息技术科学开放实验室,天津 300072
2 天津大学应用物理系,天津 300072
3 航天部8358研究所第三院,天津 300192
提出了一种新型的宽带声光表面波叉指换能器(SAW-IDT), 该换能器应用双梯形倾斜电极,可对单梯形倾斜电极IDT通带的高频成分进行补偿,使通带更宽更平直,并无需外补偿网络.通过计算机模拟得出IDT的优化高频补偿因子ρ=0.12及其他的优化参数.该器件以Y切X传Ti扩散LiNbO3作为光波导,以～150 nm厚的SiO2/In2O3薄膜作为声波导,声孔径W0=110 μm,叉指对数N=9.IDT的中心频率为187.7 MHz,Bragg声光带宽为55.3 MHz,通带斜率为0.00,通带凹陷深度<1.0 dB.当模转换效率为99%时,测得射频(RF)驱动功率为45 mW,该器件可望作为1.15～1.65 μm红外频谱分析仪的分光器件.
集成光学 声光可调谐滤波器 声光表面波叉指换能器 声光频谱分析仪
