氮化铝兰姆波MEMS谐振器在滤波器及传感器方面的应用研究

摘要

本文介绍了氮化铝兰姆波MEMS谐振器以及基于该谐振器的带通滤波器、传感器的设计与制造。氮化铝兰姆波MEMS谐振器是一种新型压电谐振器，其制造工艺与集成电路工艺兼容，且可实现多频率器件的单片集成；其品质因子较高，可应用于振荡器、滤波器及传感器的设计中，故其相关研究受到了广泛关注。
　　本文首先介绍了氮化铝兰姆波谐振器的工作原理，对其设计和制造进行了深入研究。研究表明谐振器尺寸对其性能系数（FOM）有较大影响，谐振器的最优设计尺寸可使FOM达到最佳。基于该规律，本文设计制造了基于该谐振器的中频窄带滤波器，该滤波器表现出了较低的插入损耗和陡峭的滚降。
　　之后，本文继续优化了滤波器设计。通过结合电容电感网络，滤波器实现了与50欧姆射频系统的匹配；本文进一步将兰姆波滤波器与电容集成，系统整体的面积进一步缩小，电路设计进一步简化。
　　另外，本文还研究了兰姆波谐振器作为传感器的特征，尤其是其在液相环境下的表现。为减小液体对谐振器性能的削弱，本文将微流体技术与谐振器集成，这样，传感器不仅可以实现极小量样本检测，其优良性能还可以得到维持，保证传感器拥有更小的探测极限和更高的灵敏度。

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第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究历史与现状

1.3 本文主要研究内容

第二章 氮化铝兰姆波谐振器设计与制造

2.1 压电谐振器的工作原理与兰姆波特性

2.2 谐振器性能参数

2.3 兰姆波谐振器的特性

2.4 兰姆波谐振器制造工艺

2.5 本章小结

第三章 基于高性能兰姆波谐振器的梯形滤波器设计与制造

3.1 梯形滤波器简介

3.2 梯形滤波器设计准则

3.3 高性能梯形滤波器制造与测试

3.4 本章小结

第四章 终端为50欧姆的兰姆波滤波器设计与制造

4.1 通过电容电感网络转换滤波器的终端阻抗

4.2 集成电容的兰姆波滤波器

4.3 本章小结

第五章 基于氮化铝兰姆波谐振器的传感器设计与制造

5.1 声波传感器中的重要参数

5.2 MEMS压电声波传感器简介

5.3 兰姆波传感器与FBAR传感器在液体环境下的特性

5.4 声波传感器与微流道集成技术

5.5 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 应用前景

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

附录

致谢