基于FBAR的紫外和红外光传感器的研究
批准号:
61171038
项目类别:
面上项目
资助金额:
60.0 万元
负责人:
董树荣
依托单位:
学科分类:
F0123.敏感电子学与传感器
结题年份:
2015
批准年份:
2011
项目状态:
已结题
项目参与者:
程维维、王德苗、李侃、吴建、宋波、吴梦军、张慧金、苗萌、金鹏程
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中文摘要
薄膜体声波谐振器(FBAR)在射频电路以及传感器领域有着广泛的应用。本项目提出了基于光电效应与压电谐振效应相互耦合的FBAR紫外光传感器,以及基于热释电效应与压电谐振效应相互耦合的FBAR红外光传感器。研究上述两种传感器的光电效应、热释电效应、温度与压电谐振效应多种耦合的工作机理,建立传感器的物理模型,基于此设计并提出新颖的高灵敏度的FBAR紫外光传感器和FBAR红外光传感器结构。目前,关于光电效应、热释电效应、温度与压电谐振效应多种耦合工作原理的FBAR紫外和红外光传感器研究未见报道。通过本项目的实施,有望获得具有自主知识产权的高灵敏度、集成化的FBAR紫外和红外光器件,对于推动其在医疗诊断、民用和军用领域应用具有重要意义。
英文摘要
薄膜体声波谐振器(FBAR)在射频电路以及传感器领域有着广泛的应用。本项目研究了基于光电效应与压电谐振效应相互耦合的FBAR 紫外光传感器,对今后进一步研究这类型新型传感器提供了理论基础和实验数据。本项目有关成果先后在华为、SMIC等得到应用,发表国际学术期刊论文20篇。申请专利9项授权4项。主要结论如下:.(1)研究了器件制备工艺和结构参数影响。①对比三种制备压电薄膜工艺:磁控溅射、ALD+磁控溅射以及溶胶凝胶+磁控溅射。②对比两种刻蚀工艺:湿法背刻蚀硅和DEEP RIE干法刻蚀工艺。③对比不同电极:金属Au、Al、Mo、Ti、Cr等以及非金属导电氧化物的ITO、AZO和ZnO、石墨烯。④对比不同声场结构的器件:纵波结构和侧向场横波结构。⑤对比不同金属电极layout:全金属、不同指条状栅电极和镂空电极。⑥对比不同工作状态下的传感特性:不同表面载流子浓度、不同工作温度和偏压等。.(2)研究了FBAR 紫外光传感器和红外光传感器特性。研究了传感器的不同波长的光灵敏度、温度影响、稳定性和重复性、响应时间、疲劳、介质击穿以及迟滞现象等非线性特性,获得了一些有意义的结论。所制备的FBAR谐振频率基本上在1.4-1.6GHz之间,Q值普遍在 950-1000左右,Q值最高可达1540,谐振点损耗最大-8dB,温度系数TCF 为-59.48 ppm/℃。.(3)提出并验证了器件工作机理,给出了器件模型和仿真器件库单元。对于紫外光传感器,上电极与ZnO形成肖特基势垒接触二极管结构,该肖特基二极管与FBAR压电堆形成混合器件结构,其中结电容与FBAR静电容串联、与FBAR动态电容并联,肖特基结电阻与接触电阻串联,形成混合器件模型。对于红外光传感器,其工作机理是FBAR的PZT及时压电体也是热电体,PZT的介电常数会随着温度而明显变化,这样FBAR的静态电容会随着温度的变化,从而导致谐振频率的偏移。.(4)提出了一些新器件,发现了新现象,主要是:①提出并建立了电调FBAR的新方法和机理,得到了实验验证,最大电调可达30MHz@1.5GHz,同时Q值保持在600以上。②提出并实现了新颖的柔性FBAR及其集成新工艺,对于打破安华高专利壁垒具有重要意义。③发现了ZnO的FBAR在射频电压作用下受激辐射特性。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Influence of Substrate Temperature on Structural Properties and Deposition Rate of AlN Thin Film Deposited by Reactive Magnetron Sputtering
基片温度对反应磁控溅射AlN薄膜结构性能和沉积速率的影响
DOI:10.1007/s11664-012-1999-4
发表时间:2012-03
期刊:Journal of Electronic Materials
影响因子:2.1
作者:Jin, Hao;Feng, Bin;Dong, Shurong;Zhou, Changjian;Zhou, Jian;Yang, Yi;Ren, Tianling;Luo, Jikui;Wang, Demiao
通讯作者:Wang, Demiao
Design and Analysis of an Area-Efficient High Holding Voltage ESD Protection Device
面积高效的高保持电压ESD保护器件的设计与分析
DOI:10.1109/ted.2014.2381511
发表时间:2015-01
期刊:IEEE Transactions on Electron Devices
影响因子:3.1
作者:Zeng Jie;Dong Shurong;Liou Juin J.;Han Yan;Zhong Lei;Wang Weihuai
通讯作者:Wang Weihuai
Film bulk acoustic resonators integrated on arbitrary substrates using a polymer support layer.
使用聚合物支撑层集成在任意基板上的薄膜体声谐振器
DOI:10.1038/srep09510
发表时间:2015-03-31
期刊:Scientific reports
影响因子:4.6
作者:Chen G;Zhao X;Wang X;Jin H;Li S;Dong S;Flewitt AJ;Milne WI;Luo JK
通讯作者:Luo JK
An area-efficient LDMOS-SCR ESD protection device for the I/O of power IC application
一种用于电源 IC 应用 I/O 的高效面积 LDMOS-SCR ESD 保护器件
DOI:10.1016/j.microrel.2013.12.004
发表时间:2014-06
期刊:Microelectronics Reliability
影响因子:1.6
作者:Han, Yan;Liu, Weicheng;Li, Hongwei;Wang, Jun
通讯作者:Wang, Jun
A novel power-clamp assisted complementary MOSFET for robust ESD protection
一种新型功率钳位辅助互补 MOSFET,可提供强大的 ESD 保护
DOI:10.1016/j.microrel.2011.10.013
发表时间:2012-08
期刊:Microelectronics Reliability
影响因子:1.6
作者:Meng Miao;Fei Ma;Jianfeng Zheng;Yan Han
通讯作者:Yan Han
基于PVDF的柔性BAW射频滤波器技术研究
- 批准号:U20A20172
- 项目类别:联合基金项目
- 资助金额:260万元
- 批准年份:2020
- 负责人:董树荣
- 依托单位:
新颖电调FBAR研究
- 批准号:61376118
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:80.0万元
- 批准年份:2013
- 负责人:董树荣
- 依托单位:
国内基金
海外基金















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