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薄膜体声波谐振器的力敏特性研究

何婉婧 高杨 李君儒 黄振华

何婉婧, 高杨, 李君儒, 等. 薄膜体声波谐振器的力敏特性研究[J]. 强激光与粒子束, 2015, 27: 024117. doi: 10.11884/HPLPB201527.024117
引用本文: 何婉婧, 高杨, 李君儒, 等. 薄膜体声波谐振器的力敏特性研究[J]. 强激光与粒子束, 2015, 27: 024117. doi: 10.11884/HPLPB201527.024117
He Wanjing, Gao Yang, Li Junru, et al. Force-sensing characteristics of film bulk acoustic resonator[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2015, 27: 024117. doi: 10.11884/HPLPB201527.024117
Citation: He Wanjing, Gao Yang, Li Junru, et al. Force-sensing characteristics of film bulk acoustic resonator[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2015, 27: 024117. doi: 10.11884/HPLPB201527.024117

薄膜体声波谐振器的力敏特性研究

doi: 10.11884/HPLPB201527.024117

Force-sensing characteristics of film bulk acoustic resonator

  • 摘要: 薄膜体声波谐振器(FBAR)力传感器作为一种新型的谐振式传感器,力敏特性是其设计原理。以FBAR微加速度计为例研究了工作在纵波模式,采用具有纤锌矿结构的AlN作为压电薄膜的FBAR,施加应力载荷后,其弹性常数改变导致FBAR谐振频率偏移的力敏特性。首先,采用有限元(FEA)静力学仿真,得到惯性力载荷作用下集成在硅微悬臂梁上的压电薄膜的应力分布;选取最大应力值作为载荷,基于第一性原理计算纤锌矿AlN的弹性系数与应力的关系式,预测惯性力载荷作用下AlN弹性系数的最大变化量。其次,采用谐响应分析,对比空载和不同惯性力载荷作用下FBAR微加速度计的谐振频率和偏移特性,预测FBAR微加速度计的加速度-谐振频率偏移特性。最后仿真分析得到:惯性力载荷作用下,FBAR微加速度计的谐振频率向高频偏移,灵敏度约为数kHz/g;其加速度增量-谐振频率偏移特性曲线具有良好的线性度。
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出版历程
  • 收稿日期:  2014-09-12
  • 修回日期:  2014-10-08
  • 刊出日期:  2015-01-27

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