偏场下薄膜体声波谐振器频率偏移的摄动分析

作     者：张大鹏 高杨 许夏茜 ZHANG Dapeng;GAO Yang;XU Xiaxi

作者机构：西南科技大学信息工程学院四川绵阳621010 中国工程物理研究院电子工程研究所四川绵阳621900 

出 版 物：《中国测试》 (China Measurement & Test)

年 卷 期：2019年第45卷第3期

页      面：12-17页

学科分类：08[工学] 080202[工学-机械电子工程] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：国家自然科学基金(61574131) 中国工程物理研究院超精密加工技术重点实验室基金项目(2014ZA001) 

主　　题：传感器 薄膜体声波谐振器 频率偏移 摄动 有限元 

摘      要：为准确预测测量力、热场的薄膜体声波谐振器(FBAR)传感器的灵敏度,采用叠加于有限偏场之上的小增量场理论描述,提出一种摄动与有限元联合求解方法。该方法利用COMSOL有限元软件计算FBAR传感器受外界载荷下其压电层AlN的平均偏置应力,进一步在COMSOL中计算FBAR的谐振频率与相应的振型,将有限元的计算数据代入摄动积分公式中,得到FBAR传感器的频率灵敏度。并以一个圆膜片FBAR为案例,介绍该方法用于计算圆膜片FBAR频率-集中力灵敏度的详细过程。采用摄动与有限元联合求解方法得到的频率灵敏度为41.3 MHz/N,与文献报道的实验结果 50 MHz/N接近,验证了方法的可行性。