一、声表面波器件的有效模拟方法（论文文献综述）
王昊[1]（2013）在《声表面波器件的快速精确模拟研究》文中认为随着现代通信产业的飞速发展,声表面波（SAW）器件作为移动通信系统的核心部件已经得到了广泛的应用。在激烈的市场竞争中,人们对高频率、高性能、低损耗SAW器件的需求日益迫切,因此迫切需要发展快速、精确的理论模拟模型。有限长FEM/BEM（有限元／边界元法）是模拟SAW器件最精确的理论模型,但由于计算时间太长,无法在器件结构的优化设计中得到实际应用。耦合模式（COM）模型和P矩阵模型因其模拟速度很快,已经广泛应用于低损耗SAW滤波器的设计中。这两种模型都是唯象模型,所用参量的数值必须由精确理论或实验来确定,参量的准确度决定了分析SAW器件的精确程度,因此,直到现在人们还在不断努力得到更为准确的COM参量。传统的COM参量被视作是与频率无关的常数,在模拟瑞利波器件时没有明显的误差。然而,对于36°～42°YX-LiTa03基片上的漏波,在通带上边缘附近及更高的频率范围,因其不断向体内辐射体声波而导致色散很强,因此使用传统的COM参量会带来相当大的误差。近年来,许多研究人员致力于对COM模型进行改进。Plessky提出了二参量模型,表征了表面横波（STW）的色散关系；在此基础上,Abbott和Hashimoto把Plessky模型写成COM方程的形式,建立了STW-COM模型,并提取了分析STW器件所需要的参量。Plessky、Abbott和Hashimoto的工作使LiTaO3基片上漏波器件的模拟有了很大的改进,但由于漏波毕竟不是纯切变波,且他们提取参量的方法是通过无限周期栅格下的精确理论模拟,因此预期与实验结果依然存在一定的差异。为了获得更进一步的改进结果,近十年人们又致力于研究色散的COM参量。按照他们提取色散COM参量的理论方法,四个COM参量中只能独立得到三个参量的色散关系,问题的关键在于无法独立获得色散的反射系数和中心频率（或传播速度）。他们的努力尽管获得了明显的改进,但结果仍然有待提高。本文基于有限长FEM/BEM,提出两种新方法来实现SAW器件的快速、精确模拟。其一是使用经典的COM方程,将所有COM参量都作为频率的函数来提取。用有限长FEM/BEM计算每一个频率下有限长周期栅格内部左、右向SAW场分布（包括位移和电势分布）,利用源再生理论将入射SAW贡献的场分布从总的场分布中分离出来,获得足够精确的场分布信息。选取有限长周期栅格的中间部分作为无限周期栅格中的一部分进行研究,能够很好地满足COM模型的周期性前提假设。利用每一个频率下SAW场分布的特征量,可以拟合出该频率下所有的COM参量,特别是能够分别独立地提取出反射系数和中心频率（或传播速度）的色散关系。用得到的色散COM参量对128°YX-LiNbO3基片上的同步单端对谐振器进行了模拟,得到的导纳曲线与直接使用有限长FEM/BEM计算的结果吻合良好。其二是使用STW-COM方程的形式来表示栅格下STW的色散行为,精确提取作为常数的STW-COM参量。用有限长FEM/BEM计算SAW同步单端对谐振器的导纳曲线,找出导纳曲线的特征量,通过它们与STW-COM参量之间的关系提取出全部STW-COM参量。最后,利用所得到的参量对42°YX-LiTaO3基片上的一种基于五换能器多模结构的单端输入平衡输出滤波器进行了模拟,与直接使用有限长FEM/BEM模拟的结果比较,符合得相当好,验证了该方法的良好效果,说明该方法有很好的实际应用价值。本文基于有限长FEM/BEM精确提取色散COM参量或STW-COM参量也许非常耗时,但是一旦所需要的COM参量已经提取出来,其模拟过程是非常迅速的。因此,本文的方法能够实现对SAW器件的快速、精确模拟,并可以应用于射频低损耗SAW滤波器的优化设计中。
刘石磊[2]（2019）在《声学微流控器件中的物理场及表征方法的研究》文中提出随着微纳加工技术的成熟和芯片实验室（Lab on Chip,LOC）概念的提出,微流控作为一门操控微观区域流体行为的学科在近二十年得到了快速的发展。微流控芯片作为微型实验平台,正在革新多个学科的研究手段。以声学方式驱动的微流控芯片作为声-流体学的一个分支,具有非侵入性、高强度、易制造、低成本以及良好的生物相容性等优势,是目前的研究热点,吸引着众多中外学者的关注。显微粒子图像测速法（Particle Image Velocimetry,PIV）是一种聚焦于微观测速领域的测量手段,它利用高速摄影所得到的多帧粒子位置图,通过特定的算法计算出粒子运动场的特性,从而对微观流体领域物理场进行表征。本课题把显微粒子图像测速法与声学微流控相结合,将声体波与声表面波驱动下的微流控器件进行了探索,并研究了其中的物理规律,同时提出了一种表征流场与声场的方法。在对声学微流控领域的理论进行推演之后,具体进行了如下几大部分的实验研究:首先制备了声学体波器件,并对该器件在一维、二维声驻波场驱动下的粒子运动状况进行了记录。研究了多种粒径粒子在不同维度声波驱动下的运动特点,结合有限元模拟对粒子运动特性进行了定性研究和比较,确保了结论的可信度。然后加工了声学表面波器件,并对表面波器件中的能量演化过程,粒子排布状态进行了定量分析。同时对显微拍摄的图像进行了深层探索,最终得到了声表面波器件中粒子的运动特性、排布规律与电声转换系数。在实验设计上,将显微粒子图像测速法与声学微流控器件相结合,提出了多粒径PIV微流控流场与声场表征方法。此种表征方法无需机械扫描装置便可即时呈现二维声场与流场形态,对研究声学驱动下的微流控器件乃至其他物理场下的微流控器件均有促进作用。在对声学微流控器件中的理论与表征方法进行详细探究之后,本文又对声学微流控的一些应用进行了展望,指出了声学微流控器件在应用层面上的优势。本工作通过对声学微流控器件的研究,掌握了其中的物理场特点及粒子运动规律,并提出一种优良的表征方法,旨在解决声学微流控中理论与测量领域的一些实际问题,促进微流控器件的规范化与一致化,并为微流控的应用提供更多的思路和手段。
舒琳[3]（2016）在《声表面波谐振器的高温无线传感特性研究》文中研究表明声表面波传感器具有精度高、响应快、无源激励、无线传输等特点,在航空航天、环境监测、军事安全等领域具有良好的应用价值。本论文以高温、复杂环境下金属结构件的结构健康监测为研究背景,通过无线测试技术,研究了声表面波谐振器的温度特性及防护层结构的影响,考察了其应用于高温应变测试的传感特性,并针对声表面波应变传感器在金属结构件高温应变测试中存在的问题,探索了与金属件一体集成的声表面传感器研制技术。为了满足高温无线测试的需求,本论文选用欧拉角分别为（0?,138.5?,27?）和（0?,138.5?,117?）的硅酸镓镧（LGS）单晶为衬底材料,设计制备了单端口声表面波谐振器,并通过采用无线测试技术,对所研制的声表面波谐振器在20°C600°C温度区间的温度特性进行了研究。测试结果表明:两种不同切向的LGS声表面波谐振器具有不同的温度特性,基于切向为（0?,138.5?,27?）的LGS单晶的声表面波谐振器具有单调的频率-温度特性,而基于切向为（0?,138.5?,117?）的LGS单晶的声表面波谐振器具有非单调的频率-温度特性。针对声表面波谐振器在高温环境下稳定性差的问题,本论文对声表面波器件的表面防护层结构进行了系统性研究。通过使用仿真和实验相结合的方法,研究了AlN表面防护层结构对声表面波器件性能的影响。研究结果表明,在有AlN防护层结构的器件中,随着AlN防护层厚度的增加,器件中的声波传播速度增加,机电耦合系数增加,但是频率温度系数（TCF）下降。虽然AlN防护层结构使得声表面波谐振器的温度敏感特性略微下降,但在高温环境下,AlN防护层结构的引入使得声表面波器件的Q值有明显的提高,且在长时间测试后其Q值无明显的减小,说明AlN防护层结构能够大幅提升声表面波器件在高温环境下的性能。在对声表面波谐振器的频率-温度特性研究的基础上,采用自行设计、搭建的高温应变无线测试平台,对切向分别为（0?,138.5?,117?）和（0?,138.5?,27?）的LGS声表面波谐振器的频率-应变特性进行了研究。测试温度范围为20°C500°C。通过数值计算的方法,分别提取了两个声表面波谐振器的应变敏感系数。研究结果表明,两种声表面波谐振器的应变敏感因子都随着温度升高而增加,但相对而言,采用（0?,138.5?,117?）切向的LGS单晶所研制的器件对应变更加敏感。论文中,对声表面波谐振器的应变测试误差进行了分析。结果表明,两种不同切向的LGS声表面波谐振器的应变相对线性度误差均约小于2%,500°C下的热滞误差小于5%,所研制的声表面波应变传感器具有良好的性能。通常,声表面波传感器是通过使用胶粘结在被测工件表面。在对结构件进行高温应变测试的过程中,粘结剂给声表面波传感器带来的可靠性问题无法避免。为此,本论文还探索了将声表面波传感器直接制作在金属结构件上的可行性,其主要技术方案是:采用薄膜技术将压电材料直接沉积在金属结构件表面,并基于这种结构研制声表面波器件。为了与基于LGS单晶的声表面波无线传感器相区别,本论文将这种直接制作在金属结构件表面的声表面波无线传感器称之为:与金属结构一体集成的声表面波无线传感器。首先,本论文对金属材料一体化集成的声表面波谐振器的研制可行性进行了仿真验真,然后根据仿真结果,采用中频磁控反应溅射的方法,在TC4合金衬底上制备了高c轴取向性的AlN薄膜,并对所研制的表面声波谐振器性能进行了测试。测试结果显示:这种一体化集成的声表面波谐振器的谐振频率随着温度升高而降低,且其频率-温度特性与AlN薄膜的厚度有关,当AlN薄膜厚度从1.5μm增加至3.0μm时,其TCF绝对值从89.4 ppm/°C下降至66.2ppm/°C;随着温度的升高,这种一体化集成的声表面波谐振器的机电耦合系数也将增大,当环境温度从室温增加至350°C时,其机电耦合系数增加约30%。此外,对与金属结构一体化集成的声表面波谐振器的应变特性进行了测试。测试结果表明,这种声表面波器件具有良好的应变响应特性,在350°C条件下,其应变滞后误差仅为1.12%,远小于LGS声表面波器件的应变滞后误差。虽然,这只是初步研究结果,但已经表明:这种与金属材料一体集成的声表面波无线传感器是可行的。综上所述,本论文针对声表面波谐振器在高温、复杂环境中的无线传感应用进行了系统地研究。对目前声表面波传感器在应用中所遇到的一些问题提出了明确的解决方案,为声表面波传感器在结构健康监测的应用提供了理论和技术基础。
李起[4]（2018）在《高频高功率耐受性声表面波滤波器材料及器件研究》文中研究说明信息时代移动通讯飞速发展,声表面波滤波器面临两个巨大挑战。一是器件尺寸不断缩小,功率水平越来越高,对器件功率耐受性要求越来越高。二是低频段频谱资源紧张使得滤波器工作频率不断上升。如何提高声表面波滤波器的功率耐受性和工作频率成为应对这两个挑战的关键。本文利用复合多层膜的方法制备了Al/Ni、Al/Ti/Cu/Ti和Al/Cu/Ti电极,研究不同电极结构对电极抗声迁移能力的影响和其在高功率下原子的迁移行为,重点分析电极失效原因,提高器件功率耐受性;采用磁控溅射制备高声速的ZnO/6H-SiC复合基片,探讨ZnO/6H-SiC上声表面波传播特性,以此为基础设计制备高频声表面波滤波器。研究结果表明不同厚度Ni过渡层对42°YX-LiTaO3基片上A1膜（111）织构、表面形貌、微观结构有显着影响。6nmNi过渡层大大提高了 A1膜（111）织构的强度,减小了表面粗糙度,晶界数量,提高了 A1膜与基片的结合力。使得其抗电迁移能力增强至无过渡层A1膜的10倍,而42°YX-LiTaO3基片上1.5GHz声表面波滤波器功率耐受性提升到无Ni过渡层器件的2.2倍。更高频率的声表面波滤波器中指条更窄更薄,需进一步加强叉指电极防止其损坏。有限元分析表明工作时应力应变集中于电极底部边缘,以切应力τyz和τxy为主。针对电极受力情况,采用Al/Ti/Cu/Ti和Al/Cu/Ti多层膜复合电极强化电极底部。在 42°YX-LiTaO3 基片上 Al（102nm）/Cu（10nm）/Ti（5nm）电极使得 2.7GHz 器件功率耐受性提高到 Al-0.9wt.%Cu（135nm）/Ti（5nm）电极的 1.9 倍,Al-0.9wt.%Cu（140nm）电极的3倍,而此时其叉指电极宽度约为上述1.5GHz器件的60%。Al/Cu/Ti的高功率耐受性与测试中电极底部边缘生成A12Cu有关。此外Al/Cu/Ti在Cu较薄时与Al-0.9wt.%Cu/Ti相比具有较小电阻,更适合在高频高功率声表面波滤波器中使用。在高声速基片上制备高频声表面波滤波器可用较宽的叉指电极降低器件工艺难度、避免成本上升和提高可靠性。本文用磁控溅射制备了高质量强c轴取向ZnO薄膜,其与 6H-SiC 基片取向关系为[1120]ZnO（0002）ZnO[1120]6H-SiC（0006）6H-SiC。在0<hZnO/λ<1间,ZnO/6H-SiC上各阶模波速都随hZnO/λ增大而减小,其中一次模机电耦合系数最大且随hZnO/λ增大先上升后下降。一次模和二次模在ZnO较厚时具有高声速和一定的机电耦合系数适合制作高频声表面波器件。此外实验中得到hZnO/λ较小时有较高的Q值,而基模和二次模有较小的频率温度系数。据上述特性设计制备了 6.2GHz双模谐振型滤波器;5GHz梯形滤波器,损耗为-9.7dB。
孙雪平[5]（2019）在《行波模式声表面波角速率传感器的研究》文中研究指明声表面波（SAW）角速率传感器具有结构简单、价格低廉、且由于勿需悬浮的振动结构而具有较强的抗震动能力等优点而受到越来越多的关注。另外,相比于驻波模式的SAW角速率传感器,基于行波模式的SAW角速率传感器可以利用差分结构实现对温度等外界干扰的补偿,并且其输出信号为易于检测的频率信号,因此在运动及军用制导系统等方面显示出广阔的应用前景。本文在研究了目前的行波模式SAW角速率传感器的基础上,针对灵敏度低的问题展开了较为深入的研究。主要的研究工作和结果如下:1、从理论上研究了SAW角速率传感器中SAW传输区域的陀螺效应。根据传输区域的不同,将其分为三个部分:首先是SAW经过的自由表面。在这一部分中,主要利用旋转介质中的压电耦合方程考虑了128°YX-LiNbO3和ST-X石英晶体中的SAW陀螺效应,并通过理论计算和参考实验结果选定了128°YX-LiNbO3作为SAW角速率传感器的基片材料;其次是SAW在叉指换能器中的传播。在这一部分中,对现有的耦合模（COM）模型进行了拓展,利用此拓展的COM模型分析了SAW陀螺效应和叉指换能器反射系数之间的关系,此关系表明对于同一种压电基底,反射系数越低,陀螺效应越明显;最后是SAW在金属点阵中的传播。从提高金属点阵中能量分布和金属/压电材料结构中不同模式之间耦合的角度出发,利用有限元法（FEM）计算了在不同金属点阵厚度和不同金属点阵面积下单个点阵中的能量分布和沿着x方向传播的两种模态频率之差。根据模拟的结果表明,可以通过提高金属点阵的厚度来增加SAW角速率传感器的灵敏度,这已经被文献中的实验所证明。还可以通过优化金属点阵的面积来提高SAW角速率传感器的灵敏度,根据本文的分析在金属点阵的面积填充率为0.19时具有最优的灵敏度。2、对利用有限元软件COMSOL MUITIPHYSICS提取COM参量的方法进行了全面的分析和总结,并结合P矩阵级联技术完善了利用COM模型来设计SAW器件的方法。根据对现有模型的研究以及对文献中实验结果的分析,想要提高包含金属点阵的SAW角速率传感器的灵敏度,需要设计一种具有低损耗、高单向性的延迟线结构。本文将低损耗单元结构聚焦在电极宽度控制/单相单向叉指换能器（EWC/SPUDT）,对EWC/SPUDT单元结构的分析表明在满足单向性角为90°的情况下增加单元结构的反射系数可以满足高单向性、低损耗的要求,最终在128°YX-LiNbO3基底上设计出了一种单向性角为90°、反射系数超过5%的优化EWC/SPUDT结构。3、从提高SAW振荡器稳定性的角度出发,设计了一种双抽指结构的SAW延迟线。利用COM模型对采用优化的EWC/SPUDT作为单元结构的SAW延迟线的频率响应进行了仿真,得到了一组优化的设计参数,在此设计参数下的SAW延迟线器件的插入损耗可以达到-5.2dB。同时,配合此SAW延迟线结构,设计并研制了差分振荡电路和频率采集模块以完成对SAW角速率传感器的测试。4、从实验验证和试验探索的角度,制备和测试了下面三组器件:第一组是三种不同叉指换能器（IDT）（分裂指、EWC/SPUDT和双向）结构的SAW角速率传感器;第二组是两种放置方式（面对面、背对背）的SAW延迟线结构,每一种放置方式均采用传统EWC/SPUDT（EWC/SPUDT-1）和优化后的EWC/SPUDT（EWC/SPUDT-2）,目的在于验证优化后的单元结构具有更低的插入损耗和更高的单向性;第三组是以EWC/SPUDT1和EWC/SPUDT-2为单元结构的双抽指SAW角速率传感器。对第一组设计和制备的SAW角速率传感器进行了检测灵敏度测试,结果表明,分裂指结构的叉指换能器具有更高的灵敏度,EWC/SPUDT次之,双向结构的灵敏度最低,符合理论的预测。对制备的第二组SAW延迟线进行了插入损耗测试,结果表明,EWC/SPUDT2结构具有更低的插入损耗、更高的单向性。对第三组的SAW角速率传感器进行了灵敏度测试,测试结果表明,所研制的传感器系统具有良好的频率稳定性。当存在所设计的金属点阵时,以EWC/SPUDT-1和EWC/SPUDT-2为单元结构的SAW角速率传感器分别可以获得5.92 Hz/（deg/s）和9.00Hz/（deg/s）的检测灵敏度,证实了使金属点阵有更高的能量分布可以提高SAW角速率传感器的检测灵敏度。
王璐瑶[6]（2020）在《低损耗高矩形度声表面波滤波器的设计与制作》文中认为由于声表面波滤波器（SAWF）具有结构简单、掩膜层少、易微型化、成本低等优点,被广泛应用于家用电视、移动通信、射频滤波器和雷达等领域。物联网和5G通信技术迫切需要具有较低损耗、高矩形度和低频率温度系数等特点的高性能声表面波滤波器,本文针对低损耗高矩形度声表面波滤波器开展研究,进行了样品的设计与制作,对研究相关应用领域的声表面波滤波器提供了思路拓展和实际设计方法参考,具有重要的研究意义和实际价值。本文针对低损耗高矩形度声表面波滤波器的设计与制作开展研究,主要工作包括以下部分:首先,研究了声表面波的基础理论和工作原理,推导了叉指换能器和双端结构的重要理论公式,研究了声表面波滤波器的等效电路模型及其损耗构成,为选择器件结构、几何参数和后续的设计和仿真奠定了基础。其次,设计了一种低损耗高矩形度声表面波滤波器。利用有限元分析软件COMSOL进行了建模和仿真,分析了器件的模态特性和瞬态特性,验证了瑞利型声表面波的传播特点和瞬态特征。基于等效电路模型,利用ADS软件进行了器件电学特性分析,S参数仿真结果满足低损耗高矩形度的设计需求。然后,研究了声表面波滤波器的制作工艺、基于Tanner Tools和MATLAB的掩膜版设计方法,设计了低损耗高矩形度声表面波滤波器的工艺流程,加工制作出了声表面波滤波器样品。最后,基于所制作的声表面波滤波器样品,使用共聚焦显微镜进行结构完整性表征,表明了所设计工艺的合理性和可行性。然后对封装后的样品利用网络分析仪进行S参数测试,测试结果说明了所设计的结构和工艺流程满足设计需求。
张本锋[7]（2019）在《声表面波多模式耦合模型的研究》文中认为随着移动通信技术水平的日益提高,通信频带数量也急剧增加,这使得频带之间变得十分拥挤。为避免频带之间的相互干扰,声表面波（Surface Acoustic Wave,SAW）滤波器频域特性应具有陡峭的过渡带及较高的带外抑制。影响当前声表面波谐振器性能的因素主要有:横向（孔径方向）模式,横向能量泄露及波束偏向造成的能量损失,它们对横向波导的设计有严格的要求。高性能声表面波谐振器精细化设计与制备的关键是建立对器件性能进行精确快速的仿真模型和高效的优化算法。边界元结合有限元（FEM/BEM）、谱域分析结合有限元（FEM/SDA）等精确模型普遍假设场量与横向坐标分量无关,故无法分析横向波导对器件性能的影响。拓展模型以引入横向传播效应是十分复杂甚至无法实现的,因此,考虑横向波导影响的精确模型至今未能实现。以耦合模模型（Coupling-of-Modes,COM）为代表的简化模型因计算快速而广泛应用于器件优化设计中,结合标量势能理论还可用于分析声表面波的横向传播。但当前COM模型仅假设自由表面或金属化表面边界条件,通过近轴抛物线近似得到各向异性因子。但是,SAW器件横向上具有间隙、汇流条和栅格等区域,栅格的电学激励和质量加载会引起频率色散,以上假设显然会造成误差。最重要的是COM模型仅适用于单个声表面波模式存在的情况,在某些压电基底上,多个声表面波模式可以同时存在并相互耦合,而且这种多模式耦合作用已成为限制器件优化设计的关键因素,然而当前还没有一种简化模型可以快速准确地模拟并分析这种耦合作用。因此,本文旨在建立一种不失计算精度,并能考虑声表面波在纵向（主传播方向）与横向存在多模式耦合的快速模型,主要工作可分为以下五点:（1）从压电本构方程出发,设定合理简化假设,建立可唯象地描述声表面波传播时在纵向与横向存在多模式耦合的模型;通过引入适当数量的部分波的组合以模拟多个声表面波模式同时存在的场合,经由合理设定参数来描述各模式之间的耦合效应。研究分析发现,模式耦合对声表面波慢度曲线的形状具有较大的影响。（2）模型会涉及到很多参数,每个参数都有其特定的物理意义,它们用于描述声表面波的纵向传播特性、横向传播特性及模式耦合特性,因此,模型参数对模型的精确性有很大的影响。本文提出了拟合色散曲线进行参数提取的方法,实际色散曲线则借助有限元法计算Floquet周期边界条件下准三维模型获得。（3）为验证模型的可靠性,将其应用于42oYX-LiTaO3压电基底,分析模式耦合对水平剪切声表面波传播特性的影响。研究发现随着电极厚度的增加,色散曲线由凹形变为凸形。通过引入电学激励与检测,对水平剪切声表面波的传播特性进行谐波分析,利用三维有限元方法分析实际结构并将结果与多模式耦合模型计算结果进行对比以优化模型。结果表明多模式耦合模型可以很好的描述色散曲线特性及预测横向模式的激发频点。此外,将上述分析过程应用于LiNbO3压电基底,研究瑞利与水平剪切声表面波之间的耦合作用。计算结果表明上述两个模式的耦合对杂散模式的激发有严重影响,而且还会引起寄生禁带的出现,频率与横向波数色散曲线交叉及各向异性因子的改变。将多模式耦合模型应用于该基底,分析表明上述现象是由于声学耦合造成的,而且多模式耦合模型可以模拟并解释上述现象。（4）将上述模型应用于研究Piston模式波导结构。利用简化模型分析传统Piston模式工作机理,探究结构参数对Piston模式抑制横向模式效果的影响,为器件优化提供了方法;借助多模式耦合模型,通过合理假设研究耦合Piston模式的激发条件并设计满足该激发条件的器件,通过模型与三维有限元对实际器件进行谐波分析以验证耦合Piston模式的工作机理及激发条件。计算结果表明耦合Piston模式可实现横向模式的宽频域抑制,这为高性能声表面波器件设计提供了一种新的思路。（5）利用模型研究周期栅格边界条件下声表面波能流角的估算。传统计算能流角方法是基于自由或金属化表面条件下的慢度曲线来实现,因而,忽略了栅格电极质量加载与调制效应。本文通过对上述模型进行拓展以包含非零能流角的影响并用于栅格条件下能流角的估算;文中推导了声波沿纵向与横向传播时的复功率流并探究模型参数与能流角之间的关系。将拓展模型应用于Quartz与Langasite能流角非零的切型,发现栅格电极严重影响能流角的变化。
董文秀[8]（2019）在《氮化铝声表面波器件及其在温度传感中的应用》文中提出声表面波器件广泛应用于电子学和通信中,包括谐振器、滤波器等等。它同样广泛应用于传感器中,包括温度传感器,压力传感器,气体传感器等等。现在,声表面波器件往高频率、高品质因数方向发展。高频率的声表面波器件可以提高器件的通信容量或者传感器的灵敏度;高品质因数的声表面波器件可以用于低噪声设计或者提高传感器的分辨率。AlN/Sapphire正是制作高频率、高品质因数的声表面波器件的理想衬底材料之一,它具有很多优良的特性:传播声速快（5700 m/s）、传播损耗小（0.7 mdB/A）、抗氧化温度高、等等。衬底材料的晶体质量对声表面波器件的插入损耗、机电耦合系数等参数有重要的影响。目前,用氢化物气相外延（HVPE）方法可以在Sapphire衬底材料上生长出高晶质量的AlN薄膜,其厚度可以在5μm上;表面粗糙度在5 nm以下;晶体的位错密度在108 cm-2以下。晶体质量的提高,将会进一步推动AlN/Sapphire衬底材料在声表面波器件方面的应用。在本论文中,我们在高晶质量的AlN/Sapphire衬底材料上设计、制作了单端口声表面波谐振器、单端口表面声子晶体谐振器和声表面波延迟线,并取得了以下结果:1、根据单端口声表面波谐振器的结构,我们在AlN/Sapphire衬底材料上设计和制作了单端口表面声子晶体谐振器。与单端口声表面波谐振器不同的是,单端口表面声子晶体谐振器有两个共振模式。根据有限元分析模拟的结果,这两个共振模式可能是因为单端口表面声子晶体谐振器的双谐振腔结构。由于单端口表面声子晶体谐振器表现出了双共振模式的特点。我们提出了同时使用两个共振频率的差频制作温度传感器的方案。该温度传感器的最终的的温度系数为-99.30 ppm/℃,是单端口谐振器的温度系数的两倍。2、沿着[11-20]AlN/[1-100]A1203晶向和[1-100]AlN/[11-20]A1203 晶向,我们别分设计、制作了一系列的声表面波延迟线,并且系统地表征了这些延迟线的插入损耗,机电耦合系数,相速度,温度系数。我们发现机电耦合系数的实验测量值几乎是模拟计算值的两倍。这暗示了,除了层状结构,AlN薄膜和Sapphire衬底材料之间的热失配效应对机电耦合系数有着重要的影响。我们讨论了声表面波的波速,热膨胀系数和温度系数三者之间的关系。结果显暗示了,在某个确定的晶向上,热膨胀系数是影响温度系数的主要因素,而不同方向的温度系数的差异主要来自于声表面波相速度的差异。3、我们提出了AlN/Sapphire各向异性的声表面波双延迟线温度传感器的模型,并理论研究、计算了该温度传感器的温度系数。结果显示,利用声表面波延迟线在这两个晶向的响应中心频率的差频,AlN/Sapphire各向异性的双延迟线声表面波传感器或许可以实现高灵敏的温度探测。我们设计、制作了一个响应中心频率为352.72 MHz,品质因数约为2841的声表面波延迟线型振荡器。初步具备了制作AlN/Sapphire各向异性的双延迟线温度传感器的实验条件。4、使用有限元分析方法,我们模拟、计算了声表面波在[11-20]A1N/[1-100]A1203晶向上的相速度和群速度的分布。模拟结果显示,在[11-20]AlN/[1-100]A1203晶向上,声表面波的相速度和群速度差异不大。这说明声表面波在AlN/Sapphire衬底上色散较小。在高晶体质量的AlN/Sapphire衬底材料上,我们初步设计、制作了反射镜中电极数目Ng=700的单端口声表面波谐振器,该声表面波谐振器的品质因数为7500。
徐鑫[9]（2014）在《声表面波器件的设计仿真及其应用研究》文中研究表明针对目前器件的版图设计周期相对较长，设计的正确率也相对较低，并且尚未有系统的开发软件、系统或平台出现的这些问题，提出了利用MATLAB强大的运算功能，作图功能和其中的GUI技术实现基于多条耦合器的声表面波版图设计。通过控制参数的输入，输出器件的版图。使在设计阶段实现器件版图的直接观察、缩短器件设计周期、提高器件版图设计正确率、降低设计强度和费用。针对声表面波（SAW）器件模拟仿真模型复杂、计算量大的问题，提出了利用ANSYS软件进行SAW器件的建模与仿真。首先阐述了SAW器件的结构及其原理；然后利用ANSYS软件对SAW器件进行建模和仿真，完成模态分析和谐响应分析；最后根据仿真结果得出结论：SAW的能量主要集中在固体表面12个波长内；振幅随深入固体材料的深度增加而迅速减小；晶体基片表面发生的是周期性的弹性形变。这些结论与理论相符，为SAW器件的设计和研究提供了仿真依据。针对振荡器中声表面波器件存在的体声波干扰、电极反射及旁瓣过大问题，提出了一种新型声表面波振荡器系统的设计方案。该方案将多条耦合器用于分离体声波，分裂电极用于减弱电极反射问题，并采用了输入、输出换能器双加权的措施来降低旁瓣信号。通过中心频率为50.8MHz声表面波器件的实现和测试结果，说明了该设计方案在提高器件性能方面具有很好的作用。利用Agilent7032A示波器对使用该器件设计的声表面波振荡器进行测量，得到该新型声表面波振荡器系统的振荡频率为50.1MHz，与系统的设计值误差仅为1.3%，并且具有良好的周期性和稳定性。
胡佳[10]（2012）在《神经性毒剂痕量蒸汽声表面波传感器的研究》文中指出自上世纪末以来，利用化学武器制造恐怖活动已成为全球关注的问题。为此，化学武器的现场检测技术得到了较快的发展。应对化学恐怖袭击最有效的策略是：在造成大范围人员伤亡之前及时检测出毒剂并采取相应措施，将事故规模和社会影响降到最小。为满足这个需求，检测技术应具有：灵敏度高，响应时间短，识别能力强、成本低、操作简便以及便于机动的特点。在众多传感器技术中，声表面波（SAW）传感器能较好地满足上述要求，是一种具有前景的候选技术。本文研究了检测毒剂的声表面波传感器。对器件结构和聚合物敏感膜的制备工艺进行研究，以提高传感器灵敏度；设计和制作了声表面波传感器阵列的电路；最后将传感器组成阵列以提高传感器的分辨能力，其主要内容包括以下几个方面：1.采用表面横波器件作为基底，用于制备乐甫波器件，并对其进行详细研究，从而获得同时具有高质量灵敏度和低插损的器件。使用散射矩阵理论对表面横波器件进行仿真，仿真结果与实验相吻合。为获得最佳c轴取向的氧化锌波导薄膜，对溅射工艺进行优化，最终结果为氩氧比1:1，基片温度300℃，溅射气压2Pa。薄膜的生长速率为600nm/h。器件的插损最初随着波导层厚度增加而减小，当厚度达300nm之后，插损开始增大；质量灵敏度则是先增加后减小，在厚度为600nm时，达到最大值625cm2g1；品质因素（Q值）是单调减小。所制备的乐甫波器件在插损和Q值方面均优于传统器件。2.基于振荡器的工作原理，研究了声表面波传感器振荡电路的开环设计方法。测量振荡电路的开环环路的频率特性（S21参数），使用匹配电感或者移相滤波器进行相位补偿。为了精确测量传感器的频率信号和消除温度干扰，设计了双通道声表面波传感器振荡电路，其包括两个振荡环路、一个混频器、一个低通滤波器和一个TTL整形电路。为屏蔽电磁干扰和缩短传感器的响应时间，设计了金属测试腔，其内部容积仅为100L。该电路输出的频率信号在2000秒内漂移量小于30Hz，满足传感器应用的需求。基于双通道振荡电路的设计经验，制作了声表面波传感器阵列电路。该阵列包括三个传感器和一个参考器件。三个传感器的测试腔串联贯通，参考器件不接触被测蒸汽。3.研究了敏感膜的气喷沉积工艺。为了增加薄膜厚度，提高传感器的灵敏度，对气喷工艺进行了优化，以减小敏感膜表面的粗糙度。实验发现：（1）减小溶液流量，可缩小液滴尺寸，改善薄膜表面的粗糙度；（2）降低溶液浓度有助于改善薄膜粗糙度；（3）喷嘴与器件之间的距离对薄膜表面粗糙度影响很大。4.综合上述研究成果，构建了声表面波传感器阵列，与主成分析相结合，实现对毒剂的定性分析。分别涂覆聚甲基-{3-[2-羟基-4,6-二（三氟甲基）]苯基}-丙基硅氧烷（DKAP）、聚环氧氯丙烷（PECH）和乙基纤维素（ECEL）的三个传感器对不同的有机蒸汽进行检测，每种蒸汽均具有独特的响应样式。涂覆DKAP的传感器对DMMP的灵敏度大约为30078Hz/（mg/m3），理论最低检测门限为0.00299mg/m3。使用主成分分析方法对甲基磷酸二甲酯（DMMP）、二氯戊烷（DCP）、N, N-二甲基甲酰胺（DMF）、1,2-二氯乙烷、甲苯、煤油和乙醇的响应进行分析。结果表明DMMP和DCP能与其他蒸汽清楚地区分开，这两者分别是神经性毒剂和芥子气的模拟剂。两个主成分之和代表了96.154%的信息，说明该传感器阵列能够识别出上述两种模拟剂。
二、声表面波器件的有效模拟方法（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、声表面波器件的有效模拟方法（论文提纲范文）
（1）声表面波器件的快速精确模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 引言 |
| 1.1 常用的声表面波模式 |
| 1.2 声表面波器件的特点及其发展 |
| 1.2.1 声表面波器件的特点 |
| 1.2.2 声表面波器件的发展 |
| 1.3 声表面波理论的发展 |
| 1.3.1 声表面波的唯象模型 |
| 1.3.2 声表面波的精确理论 |
| 1.4 本文的工作 |
| 1.4.1 课题背景 |
| 1.4.2 本文的研究内容 |
| 1.4.3 本文的创新点 |
| 1.4.4 本文的章节安排 |
| 第二章 耦合模式模型 |
| 2.1 耦合模式(COM)模型 |
| 2.1.1 引入衰减的COM方程 |
| 2.1.2 COM方程的解 |
| 2.1.3 COM参量 |
| 2.1.4 COM参量的提取及其发展 |
| 2.2 COM模型的改进 |
| 2.2.1 Plessky二参量模型 |
| 2.2.2 Abbott与Hashimoto的STW-COM模型 |
| 2.2.3 理论提取色散COM参量的研究 |
| 2.3 P矩阵模型 |
| 2.3.1 P矩阵的定义 |
| 2.3.2 P矩阵的性质 |
| 2.3.3 P矩阵的级联 |
| 2.3.4 P矩阵元 |
| 2.4 利用COM模型计算周期栅格中SAW场分布 |
| 2.4.1 周期短路栅格内部的SAW场分布 |
| 2.4.1.1 右向波场分布的详细讨论 |
| 2.4.1.2 左向波场分布的详细讨论 |
| 2.4.1.3 对左、右向波场分布的进一步讨论 |
| 2.4.2 周期开路栅格内部的SAW场分布 |
| 2.5 本章小结 |
| 本章的创新点 |
| 第三章 声表面波场分布的精确计算 |
| 3.1 广义格林函数 |
| 3.1.1 波动方程 |
| 3.1.2 边界条件 |
| 3.1.3 波动方程的解 |
| 3.1.4 空间域广义格林函数的计算 |
| 3.1.4.1 静电贡献 |
| 3.1.4.2 SAW贡献 |
| 3.1.4.3 渐近贡献 |
| 3.1.4.4 体波贡献 |
| 3.2 利用有限长FEM/BEM计算SAW场分布 |
| 3.2.1 边界元法 |
| 3.2.1.1 Chebyshev多项式展开 |
| 3.2.1.2 电学边界条件 |
| 3.2.1.3 线性方程组系数矩阵Y_(mn)~(ij)的计算 |
| 3.2.2 有限元法 |
| 3.2.3 器件响应和位移、电势场分布的计算 |
| 3.2.4 有限长周期栅格内部SAW场分布的计算 |
| 3.3 源再生理论 |
| 3.3.1 源再生理论 |
| 3.3.2 计算结果对源再生理论的验证 |
| 3.4 本章小结 |
| 本章的创新点 |
| 第四章 利用场分布提取色散COM参量 |
| 4.1 利用场分布的特征量提取色散COM参量 |
| 4.1.1 有限长周期短路栅格内部瑞利波场分布的特征量 |
| 4.1.2 利用场分布的特征量提取色散COM参量 |
| 4.2 利用P矩阵元与COM参量的关系提取色散COM参量 |
| 4.2.1 一个单元P矩阵元的计算 |
| 4.2.2 色散COM参量的提取方法 |
| 4.2.2.1 耦合系数κ的提取 |
| 4.2.2.2 中心频率f_0的提取 |
| 4.2.2.3 激发系数α的提取 |
| 4.2.3 色散COM参量的提取结果 |
| 4.3 本章小结 |
| 本章的创新点 |
| 第五章 利用有限长FEM/BEM提取STW-COM参量 |
| 5.1 SAW同步单端对谐振器导纳曲线的特征量 |
| 5.2 利用谐振器导纳曲线提取STW-COM参量 |
| 5.2.1 STW-COM参量的提取步骤 |
| 5.2.2 STW-COM参量的提取结果 |
| 5.3 利用STW-COM参量模拟器件的频率响应 |
| 5.3.1 DMS滤波器的模拟 |
| 5.3.2 基于5-IDT多模结构的滤波器模拟 |
| 5.4 本章小结 |
| 本章的创新点 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 本文工作总结 |
| 6.2 本文的主要创新 |
| 6.3 未来的工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者博士期间的科研成果 |
（2）声学微流控器件中的物理场及表征方法的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 前言 |
| 1 绪论 |
| 1.1 微流控的发展现状 |
| 1.2 声学方法驱动的微流体器件 |
| 1.2.1 声体波驱动的微流体 |
| 1.2.2 声表面波驱动的微流体 |
| 1.3 声学微流控的现有应用 |
| 1.4 显微粒子成像测速法(PIV)简介 |
| 1.4.1 PIV系统简介 |
| 1.4.2 PIV技术的发展 |
| 1.5 本文研究方法和研究目标 |
| 2 声学微流控理论 |
| 2.1 微粒子受力状况简介 |
| 2.2 声辐射力理论 |
| 2.2.1 一阶声学扰动理论 |
| 2.2.2 二阶声学扰动理论以及非零时间平均 |
| 2.2.3 声辐射力的计算 |
| 2.2.4 声散射理论 |
| 2.2.5 单极子辐射项与偶极子辐射项求解 |
| 2.2.6 声辐射力表达式以及其在平面驻波声场中的化简 |
| 2.3 声微流理论 |
| 2.4 声场中的粒子运动状态分析 |
| 3 显微粒子测速技术(PIV)理论 |
| 3.1 数字图像基础 |
| 3.2 PIV互相关算法的理论基础 |
| 3.2.1 互相关函数 |
| 3.2.2 基本互相关算法 |
| 3.2.3 基于快速傅里叶变换的互相关算法 |
| 3.2.4 询问区的划分与选择 |
| 3.3 PIV测量中示踪粒子的特性选择 |
| 4 声学体波器件中的粒子排布实验研究 |
| 4.1 声体波器件简介 |
| 4.2 声学体波器件理论分析 |
| 4.3 声体波器件实验 |
| 4.4 声体波器件模拟及实验结果 |
| 4.4.1 一维声驻波场分析 |
| 4.4.2 二维声驻波场分析 |
| 4.5 结果讨论与总结 |
| 5 声学表面波器件中的粒子排布实验研究 |
| 5.1 声表面波器件简介 |
| 5.2 声学表面波器件理论初步分析 |
| 5.3 声表面波器件的制备 |
| 5.3.1 叉指电极的溅射 |
| 5.3.2 微流腔模板制作 |
| 5.3.3 微流腔的键合 |
| 5.4 声表面波器件定量化表征实验 |
| 5.5 声表面波器件定量化表征实验结果分析 |
| 5.5.1 粒子排布及其演化过程 |
| 5.5.2 粒子运动场与驱动信号关系分析 |
| 5.5.3 声表面波器件中能量演化研究 |
| 5.5.4 声表面波器件实验数据讨论与总结 |
| 5.6 声学表面波器件理论深层分析 |
| 5.7 多粒径粒子声表面波器件实验 |
| 5.8 多粒径声表面波器件实验结果 |
| 5.8.1 多种粒径粒子排布及演化过程 |
| 5.8.2 声流、声辐射力场二维表征 |
| 5.8.3 声流与声辐射力对粒子运动的作用 |
| 5.8.4 声压测量及激光测振验证 |
| 5.8.5 聚焦声场的测量与表征 |
| 5.8.6 多粒径PIV测量实验结果讨论与总结 |
| 5.9 结果讨论与总结 |
| 6 声学微流控器件的实际应用研究 |
| 6.1 声波调控光学可变焦液体透镜 |
| 6.2 声表面波驱动下的多通路液滴生成系统 |
| 7 总结和展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录A 粒子运动微分方程求解过程 |
| 简历与科研成果 |
（3）声表面波谐振器的高温无线传感特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 论文背景与研究意义 |
| 1.2 声表面波传感器技术 |
| 1.2.1 声表面波 |
| 1.2.2 声表面波器件 |
| 1.2.3 压电材料参数 |
| 1.3 声表面波传感器的研究进展 |
| 1.3.1 声表面波力敏传感器 |
| 1.3.2 声表面波高温传感器 |
| 1.3.3 薄膜型声表面波传感器 |
| 1.4 论文选题依据与研究内容 |
| 第二章 实验方法 |
| 2.1 AlN薄膜的制备方法 |
| 2.1.1 中频磁控反应溅射系统 |
| 2.1.2 AlN薄膜的制备 |
| 2.2 薄膜分析方法 |
| 2.2.1 X射线衍射分析 |
| 2.2.2 扫描电子显微镜 |
| 2.2.3 原子力显微镜 |
| 2.2.4 表面示廓仪 |
| 2.3 声表面波器件的有限元仿真方法 |
| 2.4 声表面波器件的制备技术 |
| 2.5 声表面波器件无线测试系统 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 LGS声表面波谐振器的高温特性研究 |
| 3.1 LGS压电单晶材料介绍 |
| 3.2 LGS声表面波谐振器仿真 |
| 3.3 LGS声表面波器件制备与测试 |
| 3.3.1 器件制备 |
| 3.3.2 常温特性测试 |
| 3.3.3 频率-温度特性测试 |
| 3.4 AlN防护层对LGS声表面波谐振器性能的影响 |
| 3.4.1 具有AlN防护层的声表面波器件的仿真 |
| 3.4.2 具有AlN防护层的声表面波器件的制备与测试 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 LGS声表面波谐振器的高温应变传感特性研究 |
| 4.1 声表面波谐振器高温应变测试原理 |
| 4.2 声表面波谐振器应变传感测试 |
| 4.2.1 应变的标定 |
| 4.2.2 声表面波谐振器常温应变特性测试 |
| 4.2.3 声表面波谐振器高温应变测试 |
| 4.3 声表面波谐振器的应变测试误差分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 与金属件集成的声表面波器件研究 |
| 5.1 TC4合金和AlN薄膜材料介绍 |
| 5.2 AlN/TC4结构的声表面波器件设计与仿真 |
| 5.2.1 AlN/TC4中声波传播特性的有限元法仿真 |
| 5.2.2 AlN/TC4结构的散射矩阵仿真 |
| 5.3 与TC4合金集成的声表面波器件制备 |
| 5.3.1 AlN薄膜制备 |
| 5.3.2 器件制备 |
| 5.4 与TC4合金一体化集成的声表面波器件常温性能测试 |
| 5.4.1 AlN薄膜厚度对器件中声速的影响 |
| 5.4.2 AlN薄膜对器件K2与Q值的影响 |
| 5.5 与TC4合金一体化集成的声表面波器件高温性能测试 |
| 5.5.1 频率-温度特性 |
| 5.5.2 温度稳定性及测试误差分析 |
| 5.6 与TC4合金一体化集成的声表面波器件应变性能测试 |
| 5.7 本章小结 |
| 第六章 全文总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.1.1 主要结论 |
| 6.1.2 主要创新点 |
| 6.2 后续工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的成果 |
（4）高频高功率耐受性声表面波滤波器材料及器件研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 声表面波器件概述 |
| 1.1.1 声表面波器件兴起与发展 |
| 1.1.2 声表面波器件原理与特点 |
| 1.1.3 声表面谐振器和声表面波延迟线 |
| 1.2 声表面波滤波器 |
| 1.2.1 声表面波滤波器的市场前景 |
| 1.2.2 声表面波滤波器主要性能参数及分类 |
| 1.3 高频高功率耐受性声表面波材料研究现状 |
| 1.3.1 高频高功率耐受性声表面波滤波器研究现状 |
| 1.3.2 高频声表面波滤波器基片材料研究现状 |
| 1.3.3 高功率耐受性声表面器件电极材料研究现状 |
| 1.4 本文研究思路及主要内容 |
| 第2章 制备及表征方法 |
| 2.1 薄膜材料的制备 |
| 2.1.1 ZnO薄膜的制备 |
| 2.1.2 电极薄膜的制备 |
| 2.2 薄膜材料的表征 |
| 2.2.1 薄膜取向及织构表征 |
| 2.2.2 薄膜表面形貌与结构表征 |
| 2.2.3 薄膜截面微观结构表征 |
| 2.2.4 薄膜化学成分表征 |
| 2.3 声表面波器件的制备 |
| 2.3.1 叉指换能器图形制作 |
| 2.3.2 声表面波滤波器的封装 |
| 2.4 声表面波器件的测试与表征 |
| 2.4.1 叉指换能器形貌表征 |
| 2.4.2 电极材料抗电迁移性能测试 |
| 2.4.3 叉指横截面微观结构表征 |
| 2.4.4 器件散射参数测试 |
| 2.4.5 频率温度系数测试 |
| 2.4.6 功率耐受性测试 |
| 第3章 Ni过渡层对Al电极抗声迁移性能影响 |
| 3.1 Al/Ni电极薄膜的制备 |
| 3.2 不同厚度Ni过渡层上Al膜形貌及结构 |
| 3.2.1 不同厚度Ni过渡层上Al膜的XRD |
| 3.2.2 不同厚度Ni过渡层上Al膜的AFM |
| 3.3 强(111)Al膜形成机制 |
| 3.3.1 不同厚度Ni过渡层的RHEED衍射斑点 |
| 3.3.2 铝膜的微观结构 |
| 3.4 基于Al/Ni电极的1.5GHz声表面波滤波器功率耐受性 |
| 3.4.1 Al膜的抗电迁移性能 |
| 3.4.2 1.5GHz声表面波滤波器功率耐受性 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 多层膜电极对声表面波滤波器功率耐受性的影响 |
| 4.1 叉指电极工作状态的有限元分析 |
| 4.1.1 叉指电极有限元模型 |
| 4.1.2 叉指电极工作时应力分布 |
| 4.1.3 叉指电极工作时弹性应变能分布 |
| 4.2 多层电极的制备 |
| 4.3 Al/Ti/Cu/Ti电极对2.1GHz声表面波滤波器功率耐受性的影响 |
| 4.3.1 Al/Ti/Cu/Ti电极的结构和滤波器频率响应 |
| 4.3.2 Al/Ti/Cu/Ti电极的抗电迁移寿命和滤波器的功率耐受性 |
| 4.3.3 Al/Ti/Cu/Ti多层膜的晶体质量和表面形貌 |
| 4.3.4 滤波器功率耐受性测试前后频率响应和电极形貌变化 |
| 4.3.5 Al/Ti/Cu/Ti电极功率耐受性测试前后微观结构和成分变化 |
| 4.4 Al/Cu/Ti电极对2.7GHz声表面波滤波器功率耐受性的影响 |
| 4.4.1 Al/Cu/Ti电极结构和滤波器频率响应 |
| 4.4.2 Al/Cu/Ti互联线电阻和滤波器功率耐受性 |
| 4.4.3 Al/Cu/Ti多层膜的晶体结构和织构 |
| 4.4.4 Al/Cu/Ti电极功率耐受性测试前后形貌变化 |
| 4.4.5 Al/Cu/Ti电极功率耐受性测试前后微观结构和成分变化 |
| 4.4.6 Al/Cu/Ti电极功率耐受性测试前后结构变化机制 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 基于ZnO/6H-SiC的高频声表面波器件 |
| 5.1 ZnO/6H-SiC复合基片上声表面波理论分析 |
| 5.1.1 压电耦合波动方程 |
| 5.1.2 转移矩阵和刚度矩阵 |
| 5.1.3 有效介电常数 |
| 5.1.4 基于ZnO/6H-SiC结构的Comsol有限元模拟 |
| 5.2 镀膜参数对ZnO织构、应力和表面形貌的影响 |
| 5.2.1 溅射气压对ZnO织构、应力和表面形貌的影响 |
| 5.2.2 O2/Ar流量比对ZnO织构、应力和表面形貌的影响 |
| 5.2.3 基片温度对ZnO织构、应力和表面形貌的影响 |
| 5.2.4 溅射功率对ZnO结构、应力、表面形貌和成分的影响 |
| 5.3 ZnO/6H-SiC复合基片上声表面波单端谐振器性能 |
| 5.3.1 单端谐振器结构与制备 |
| 5.3.2 声波模式和谐振电路分析 |
| 5.3.3 ZnO/6H-SiC复合基片的声速 |
| 5.3.4 ZnO/6H-SiC复合基片的机电耦合系数 |
| 5.3.5 ZnO/6H-SiC复合基片上单端谐振器的品质因子 |
| 5.3.6 ZnO/6H-SiC复合基片上单端谐振器的温度系数 |
| 5.4 基于ZnO/6H-SiC复合基片的高频滤波器 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果 |
（5）行波模式声表面波角速率传感器的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号对照表 |
| 缩略语对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 研究内容 |
| 第二章 SAW角速率传感器中的SAW陀螺效应 |
| 2.1 非压电介质SAW陀螺效应理论分析 |
| 2.2 压电介质SAW陀螺效应理论分析 |
| 2.2.1 压电效应与压电方程 |
| 2.2.2 旋转压电介质中的耦合波动方程 |
| 2.2.3 半无限旋转压电介质耦合波动方程的求解 |
| 2.2.4 两种常用压电介质中SAW的陀螺效应 |
| 2.3 叉指换能器中的SAW陀螺效应 |
| 2.3.1 三种常用的叉指换能器 |
| 2.3.2 叉指换能器中SAW陀螺效应的有限元法计算 |
| 2.3.3 改进的COM模型分析叉指换能器中的SAW陀螺效应 |
| 2.4 金属点阵中的SAW陀螺效应 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 SAW器件设计模型研究 |
| 3.1 SAW器件理论模型的发展 |
| 3.2 耦合模模型 |
| 3.3 有限元法提取耦合模参量 |
| 3.3.1 坐标变换与材料常数的处理 |
| 3.3.2 有限元法建模 |
| 3.3.3 COM参数提取过程 |
| 3.4 P矩阵模型 |
| 3.5 两端对声表面波器件模拟 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 行波模式SAW角速率传感器的优化设计 |
| 4.1 SAW角速率传感器系统结构设计 |
| 4.2 SAW振荡器的初步设计 |
| 4.2.1 非抽指结构延迟线 |
| 4.2.2 抽指结构延迟线 |
| 4.3 SAW延迟线型振荡器的频率稳定度 |
| 4.4 低损耗、高单向性叉指换能器的单元结构设计 |
| 4.4.1 EWC/SPUDT的设计 |
| 4.4.2 EWC/SPUDT单元结构优化 |
| 4.5 SAW振荡器的精确设计 |
| 4.6 行波结构SAW陀螺仪的电路设计 |
| 4.6.1 放大器 |
| 4.6.2 混频和滤波电路 |
| 4.6.3 频率采集模块 |
| 4.7 本章小结 |
| 第五章 SAW角速率传感器的研制和性能测试 |
| 5.1 传感器系统研制 |
| 5.1.1 SAW延迟线器件的研制 |
| 5.1.2 SAW振荡器及采频模块的研制 |
| 5.2 SAW角速率传感器的实验测试系统 |
| 5.2.1 插入损耗的测试 |
| 5.2.2 陀螺效应的测试 |
| 5.3 三种常用结构SAW陀螺效应试验研究 |
| 5.4 优化的SPUDT单元结构插入损耗及单向性测试 |
| 5.5 有金属点阵结构的SAW陀螺仪陀螺效应测试 |
| 5.5.1 基于不同单元结构的SAW角速率传感器检测灵敏度分析 |
| 5.5.2 金属点阵对SAW角速率传感器检测灵敏度的影响分析 |
| 5.5.3 所研制的几种SAW角速率传感器的检测灵敏度对比 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（6）低损耗高矩形度声表面波滤波器的设计与制作（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及目的 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.3 主要研究内容 |
| 1.4 章节安排 |
| 2 声表面波基础理论及分析方法 |
| 2.1 声表面波基础理论 |
| 2.1.1 声表面波分类及特性 |
| 2.1.2 压电效应及压电材料 |
| 2.1.3 叉指换能器工作原理与分析方法 |
| 2.2 声表面波滤波器工作原理及分析 |
| 2.2.1 声表面波滤波器工作原理 |
| 2.2.2 声表面波滤波器分类及特征 |
| 2.2.3 声表面波滤波器模型分析 |
| 2.2.4 声表面波滤波器的损耗分析 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 声表面波滤波器建模仿真及分析 |
| 3.1 声表面波滤波器材料及几何结构分析 |
| 3.1.1 压电材料选择 |
| 3.1.2 电极材料选择 |
| 3.1.3 声表面波滤波器结构参数 |
| 3.2 声表面波滤波器有限元建模与传播特性分析 |
| 3.2.1 有限元建模方法概述 |
| 3.2.2 基于COMSOL的有限元建模 |
| 3.2.3 有限元仿真结果分析 |
| 3.3 声表面波滤波器电学特性仿真分析 |
| 3.3.1 等效电路模型构建 |
| 3.3.2 双端DMS结构建模及分析 |
| 3.3.3 双端IIDT结构建模及分析 |
| 3.4 声表面波滤波器设计总结 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 声表面波滤波器的制作工艺方法研究 |
| 4.1 声表面波滤波器的掩膜版制备 |
| 4.1.1 基于Tanner Tools的掩膜版设计 |
| 4.1.2 基于MATLAB的掩膜版设计 |
| 4.2 声表面波滤波器制作工艺流程 |
| 4.2.1 声表面波滤波器预处理工艺 |
| 4.2.2 声表面波滤波器光刻工艺 |
| 4.2.3 声表面波滤波器金属电极制备工艺 |
| 4.2.4 声表面波滤波器后处理工艺 |
| 4.3 声表面波滤波器封装工艺与分析 |
| 4.3.1 封装结构分析 |
| 4.3.2 封装方法 |
| 4.4 工艺流程总结 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 声表面波滤波器的测试与分析 |
| 5.1 声表面波滤波器测试目标与方案 |
| 5.2 声表面波滤波器结构参数测试与分析 |
| 5.3 声表面波滤波器S参数测试与分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 研究总结 |
| 6.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果 |
| 致谢 |
（7）声表面波多模式耦合模型的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 影响SAW谐振器Q值的主要因素 |
| 1.2 多模式耦合对SAW谐振器性能的影响 |
| 1.3 现有建模仿真工具无法准确快速地描述SAW多模式耦合 |
| 1.3.1 精确模型 |
| 1.3.2 简化模型 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 第二章 多模式耦合模型的建立 |
| 2.1 模型假设条件说明 |
| 2.2 近似等价性证明 |
| 2.3 多模式耦合的影响 |
| 2.3.1 无栅格扰动的情况 |
| 2.3.2 存在栅格扰动的情况 |
| 2.4 小结 |
| 第三章 模型参数提取方法及模型求解 |
| 3.1 参数推导 |
| 3.2 色散曲线的计算 |
| 3.2.1 坐标变换 |
| 3.2.2 有限元仿真模型 |
| 3.2.3 本征解计算色散曲线 |
| 3.3 模型的求解 |
| 3.4 小结 |
| 第四章 42°YX-LiTaO_3基底上考虑横向传播效应的模式耦合作用分析 |
| 4.1 横向传播分析 |
| 4.1.1 频率与横向波数色散关系 |
| 4.1.2 基于多模式耦合模型的横向分析 |
| 4.2 实验验证 |
| 4.3 小结 |
| 第五章 瑞利声表面波与水平剪切声表面波耦合作用分析 |
| 5.1 多模式耦合对杂散模式激发的影响 |
| 5.2 多模式耦合对横向传播的影响 |
| 5.3 基于多模式耦合模型的谐波分析 |
| 5.4 小结 |
| 第六章 Piston模式激发机理研究 |
| 6.1 横向模式及其抑制方法综述 |
| 6.2 传统Piston模式 |
| 6.2.1 传统Piston模式激发条件 |
| 6.2.2 传统Piston模式波导优化设计 |
| 6.3 耦合Piston模式 |
| 6.3.1 激发条件 |
| 6.3.2 结构设计 |
| 6.3.3 优化设计 |
| 6.4 小结 |
| 第七章 能流角提取 |
| 7.1 能流角的推导 |
| 7.2 提取实例 |
| 7.3 小结 |
| 第八章 总结与展望 |
| 8.1 总结 |
| 8.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士期间发表的论文 |
（8）氮化铝声表面波器件及其在温度传感中的应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 声表面波 |
| 1.2 两种基本结构的声表面波器件 |
| 1.2.1 声表面波延迟线 |
| 1.2.2 声表面波单端口谐振器 |
| 1.3 表面声子晶体 |
| 1.3.1 声子晶体 |
| 1.3.2 表面声子晶体 |
| 1.4 压电材料的重要参数 |
| 1.4.1 声表面波的速度 |
| 1.4.2 机电耦合系数 |
| 1.4.3 温度系数 |
| 1.4.4 传播损耗 |
| 1.5 AlN材料 |
| 1.5.1 AlN材料的基本性质 |
| 1.5.2 品质因数的上限 |
| 1.6 本论文工作的意义与内容 |
| 1.6.1 工作的意义 |
| 1.6.2 内容与安排 |
| 第二章 器件的制作工艺与表征工具 |
| 2.1 紫外光刻技术 |
| 2.2 电极的制作工艺 |
| 2.3 网络分析仪 |
| 2.3.1 网络分析仪测量原理 |
| 2.3.2 提高动态范围 |
| 2.3.3 网络分析仪的校准 |
| 2.4 衬底材料性质的表征工具 |
| 第三章 单端口二维表面声子晶体谐振器 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验设计 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 谐振器的频率响应 |
| 3.3.2 谐振器作为温度传感器 |
| 3.4 本章总结 |
| 第四章 声表面波各项异性的研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验设计 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 声表面波的各项异性 |
| 4.3.2 基于各向异性的温度传感器 |
| 4.3.3 声表面波延迟线型振荡器 |
| 4.4 本章总结 |
| 第五章 高品质因数的单端口声表面波谐振器 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 传播损耗的理论分析 |
| 5.3 实验设计 |
| 5.4 结果与讨论 |
| 5.4.1 谐振器的品质因数 |
| 5.4.2 谐振器的温度特性 |
| 5.5 本章总结 |
| 第六章 全文总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文 |
（9）声表面波器件的设计仿真及其应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 声表面波器件的特点 |
| 1.2 声表面波器件的发展及现状 |
| 1.3 课题研究的背景和意义 |
| 1.4 本论文的主要内容 |
| 第二章 声表面波器件的版图设计 |
| 2.1 叉指换能器的设计 |
| 2.1.1 具有屏蔽电极的均匀叉指换能器 |
| 2.1.2 加权的叉指换能器 |
| 2.1.3 带假指的叉指换能器 |
| 2.1.4 分裂指叉指换能器 |
| 2.1.5 其他结构的叉指换能器 |
| 2.1.6 声表面波叉指换能器的材料 |
| 2.2 多条耦合器的设计 |
| 2.3 声表面波器件基底的设计 |
| 2.3.1 声表面波压电材料的重要参数 |
| 2.3.2 压电单晶材料特性 |
| 2.4 基于多条耦合器的声表面波版图设计软件的开发过程 |
| 2.4.1 软件开发的背景及特点 |
| 2.4.2 软件的系统架构 |
| 2.4.3 matlab 软件实现版图设计的基本绘制思想 |
| 2.4.4 软件的图形用户界面（GUI）设计 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 声表面波器件仿真 |
| 3.1 固体中的声表面波及其传播 |
| 3.2 声表面波器件传播属性的有限元理论计算 |
| 3.3 基于 ANSYS 的声表面波器件的模型建立与仿真 |
| 3.3.1 有限元模型采取的单位制 |
| 3.3.2 有限元模型的材料特性 |
| 3.3.3 二维模型的建立与仿真 |
| 3.3.4 三维模型的建立与仿真 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 声表面波振荡电路的设计与制作 |
| 4.1 振荡电路中的声表面波器件的设计与实现 |
| 4.1.1 声表面波器件材料的选择 |
| 4.1.2 声表面波器件结构的设计及特性测试 |
| 4.2 声表面波振荡电路设计 |
| 4.2.1 反馈型自激振荡器的工作原理 |
| 4.2.2 声表面波振荡器的原理和类型 |
| 4.2.3 电路的设计 |
| 4.2.4 器件的选用 |
| 4.3 声表面波振荡器电路制作与测试 |
| 4.3.1 声表面波振荡电路的制作 |
| 4.3.2 声表面波振荡电路的测试 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学期间的研究成果 |
| 致谢 |
（10）神经性毒剂痕量蒸汽声表面波传感器的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 化学战剂的概况 |
| 1.1.1 化学战历史 |
| 1.1.2 神经性毒剂的作用机理 |
| 1.2 神经性毒剂现场检测技术概述 |
| 1.2.1 离子迁移谱(IMS)技术 |
| 1.2.2 火焰光度计(FPD)技术 |
| 1.2.3 光电离检测器(PID)技术 |
| 1.2.4 声表面波传感器技术 |
| 1.3 声表面波传感器概述 |
| 1.3.1 声表面波器件结构 |
| 1.3.2 声表面波类型 |
| 1.3.3 声表面波神经性毒剂传感器国内外研究现状和发展趋势 |
| 1.4 声表面波传感器电路 |
| 1.4.1 幅度检测电路 |
| 1.4.2 相位检测电路 |
| 1.4.3 频率检测电路 |
| 1.5 检测神经性毒剂的敏感膜 |
| 1.5.1 敏感材料研究概述 |
| 1.5.2 聚合物敏感膜成膜工艺概述 |
| 1.6 声表面波传感器阵列 |
| 1.7 论文的选题及主要研究工作 |
| 第二章 声表面波传感器的基本原理和实验方法 |
| 2.1 声波传播理论 |
| 2.1.1 瑞利波模式 |
| 2.1.2 剪切水平声波模式 |
| 2.1.3 乐甫波模式 |
| 2.2 聚合物敏感材料的吸收机理 |
| 2.2.1 聚合物吸收蒸汽的化学过程 |
| 2.2.2 分配系数 |
| 2.2.3 线性溶解能量关系(LSER)方程 |
| 2.3 声表面波传感器的敏感机理 |
| 2.3.1 微扰理论 |
| 2.3.2 聚合物薄膜的力学性质 |
| 2.3.3 声波能量在敏感膜内的传输 |
| 2.3.4 温度和蒸汽吸收对聚合物薄膜力学性质的影响 |
| 2.3.5 聚合物-声表面波传感器对蒸汽的响应机理 |
| 2.4 实验平台的建设 |
| 2.4.1 被测蒸汽的选择 |
| 2.4.2 配气系统的选择 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 乐甫波传感器的器件研究 |
| 3.1 实验测试仪器及试剂 |
| 3.2 理论计算模型 |
| 3.2.1 散射矩阵理论 |
| 3.2.2 仿真计算 |
| 3.3 乐甫波器件的制备工艺研究 |
| 3.3.1 IDT 和反射栅的制备工艺研究 |
| 3.3.2 氧化锌波导层薄膜的制备工艺研究 |
| 3.4 乐甫波器件的特性研究 |
| 3.4.1 频率 |
| 3.4.2 插损 |
| 3.4.3 品质因素 |
| 3.4.4 质量灵敏度 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 声表面波传感器电路设计与特性研究 |
| 4.1 实验测试仪器 |
| 4.2 振荡器的工作原理 |
| 4.3 声表面波振荡电路设计与制作 |
| 4.3.1 放大器的选择 |
| 4.3.2 振荡环路的开环频率特性 |
| 4.4 声表面波双通道振荡电路设计 |
| 4.5 声表面波传感器阵列的设计 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 声表面波传感器敏感膜的气喷沉积工艺研究 |
| 5.1 实验测试仪器及试剂 |
| 5.2 气喷工艺概述 |
| 5.2.1 气喷装置的类别 |
| 5.2.2 气喷的雾化理论 |
| 5.3 敏感膜气喷沉积工艺的优化 |
| 5.3.1 喷嘴口径对敏感膜形貌的影响 |
| 5.3.2 溶液流量对敏感膜形貌的影响 |
| 5.3.3 溶液浓度对敏感膜形貌的影响 |
| 5.3.4 气喷距离对敏感膜形貌的影响 |
| 5.3.5 薄膜厚度的计算 |
| 5.3.6 气喷工艺对传感器灵敏度的影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 声表面波传感器阵列的敏感特性研究 |
| 6.1 实验测试仪器及试剂 |
| 6.2 传感器阵列对多种蒸汽的响应 |
| 6.3 模式识别分析 |
| 6.3.1 主成分分析的介绍 |
| 6.3.2 主成分分析结果 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 结论和展望 |
| 7.1 全文工作总结 |
| 7.2 前景展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 博士期间取得的研究成果 |
四、声表面波器件的有效模拟方法（论文参考文献）
- [1]声表面波器件的快速精确模拟研究[D]. 王昊. 南京大学, 2013(05)
- [2]声学微流控器件中的物理场及表征方法的研究[D]. 刘石磊. 南京大学, 2019(01)
- [3]声表面波谐振器的高温无线传感特性研究[D]. 舒琳. 电子科技大学, 2016(01)
- [4]高频高功率耐受性声表面波滤波器材料及器件研究[D]. 李起. 清华大学, 2018(06)
- [5]行波模式声表面波角速率传感器的研究[D]. 孙雪平. 西安电子科技大学, 2019(07)
- [6]低损耗高矩形度声表面波滤波器的设计与制作[D]. 王璐瑶. 中北大学, 2020(11)
- [7]声表面波多模式耦合模型的研究[D]. 张本锋. 上海交通大学, 2019(06)
- [8]氮化铝声表面波器件及其在温度传感中的应用[D]. 董文秀. 中国科学技术大学, 2019(08)
- [9]声表面波器件的设计仿真及其应用研究[D]. 徐鑫. 长安大学, 2014(02)
- [10]神经性毒剂痕量蒸汽声表面波传感器的研究[D]. 胡佳. 电子科技大学, 2012(12)