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薄膜体声波谐振器(TFBAR)厚度剪切振动频率的计算

王骥  柳建松  杜建科  黄德进  
【摘要】:无线通讯技术的超高速发展以及射频元件高频化、微型化、集成化的趋势,对频控器件技术带来了新机遇,也极大的促进了对薄膜体声波谐振器(Thin Film Bulk Acoustic Resonator,TFBAR)的研究和生产。在设计和开发这类产品时,如何精确控制谐振频率是研究薄膜体声波谐振器的出发点。由于厚度拉伸型薄膜体声波谐振器能够产生更高的频率,这一点在理论上和实验上都得到了证明,而且基于厚度拉伸模型的薄膜体声波谐振器也已经在生产和应用。在厚度剪切模型的薄膜体声波谐振器的设计中,如何从理论上对薄膜体声波谐振器的厚度剪切振动提出一套准确的频率计算方法将对实验和产品设计都有着重要意义。本文首先建立了以上下层为电极和中间层为压电薄膜的层状结构的薄膜体声波谐振器厚度剪切振动模型,然后考虑材料性质和几何结构,得到了厚度剪切振动频率的计算公式。这项研究的目的就是根据材料的厚度以及材料常数计算出频率或者根据所需频率反求出所需材料的厚度和材料常数,从而实现对实验结果的精确预测。最后,结合本文方法与已有的实验数据,证实计算得到的频率值与实验结果相吻合。

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