固贴式薄膜体声波谐振器性能受压电材料的影响分析

摘要

利用MathCAD软件对固贴式薄膜体声波谐振器(SMR-FBAR)器件建立数学模型进行仿真,分析了不同压电薄膜材料和厚度,不同电极材料和厚度对FBAR器件谐振特性的影响。采用射频磁控溅射方法制备氮化铝(AlN)薄膜,利用扫描探针显微镜中的压电力显微镜(PFM)模块对AlN薄膜的压电性能进行了测试。得到主要结论为:复合FBAR的谐振频率因为增加了电极厚度因素相比理想FBAR的谐振频率偏低;压电材料的机电耦合系数对器件带宽起决定性作用,器件的机电耦合系数正比于材料的机电耦合系数;AlN具有较高的压电系数,可以有效提升器件性能,增大带宽,适合作为压电薄膜材料;采用小尺寸压电薄膜和电极厚度有益于提高器件的频率。