论文摘要
由于声表面波器件具有小型化、多功能、高频率、高可靠性和数字输出等特性,目前已被广泛应用于移动通信、航空航天、雷达、电子对抗、遥控遥测、广播电视等各类军用和民用电子系统中。因其应用潜力巨大,发展前景广阔,故对声表面波器件的研究具有重大的意义。本文主要是对声表面波器件的制备工艺进行探索,同时,对由声表面波器件构成的振荡电路进行研究。对于声表面波器件的制备主要是高质量压电基底的制备和作为激励、检测信号用的叉指换能器的设计与制做。对于振荡电路的研究主要集中于电路的设计与仿真。选用PZT压电薄膜作为声表面波器件的压电材料层,基片采用的是Au/Cr/SiO2/Si的多层膜结构。通过添加黏结剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP),成功的制备出致密、无裂痕的PZT压电薄膜,经XRD测试,证明了该薄膜具有较好的取向性。在PZT压电薄膜的制备过程中,对富铅度和黏结剂的浓度等关键问题进行了研究。实验证明,在不添加黏结剂的情况下,当退火温度为700℃时,PZT薄膜中铅的含量几乎没有损失。为了既保证PZT薄膜不开裂,又保证PZT薄膜具有一定的厚度,经过大量的反复实验,最终将黏结剂的浓度选定为0.001～0.0015mol/L。最后,对所制备的PZT薄膜的电性能进行了研究,如电滞回线、压电系数和介电常数。其中,Pr=25μc/cm2,Ec=25KV/cm; d 33( eff )=210pC/N;εr=1130F/m。叉指换能器的主要设计参数包括:叉指对数N、叉指周期节长度P、指宽d、指间距b、声孔径w和中心间距L等。本文对各参数设计进行了理论分析,并结合实验室现有的工艺条件,设计出指宽为10μm的叉指换能器的版图。先采用超微粒干版试做版,但由于超微粒干版的质量问题,最后采用47所提供的铬版。对实验室现行的光刻工艺进行了细节上的改良,最后成功的制备出声表面波器件。但叉指换能器经SEM测试发现,指宽约为12μm,指间距约为8μm。两者与设计值相比,略有偏差,在论文中对可能产生偏差的原因进行了分析。对于声表面波振荡电路的研究,侧重于对振荡电路的设计与仿真,包括振荡电路起振条件和电路结构分析等问题。