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硅基氮化镓微机械谐振器研究

编号:CYYJ02840

篇名:硅基氮化镓微机械谐振器研究

作者:郭兴龙 张玲玲 王九山

关键词: 氮化镓 MEMS谐振器 二维电子气

机构: 南通大学信息科学技术学院

摘要: GaN不仅具有与硅媲美的较高声速,而且也有与氮化铝相当(AlN)的大压电系数,所以是制作MEMS谐振器的有力备选材料.研究设计了一款硅基压电氮化镓(GaN)MEMS谐振器.利用GaN中的二维电子气(2DEG)可作为开关嵌入电极的特性,通过GaN压电材料实现由电极、压电薄膜、电极组成薄膜微机械谐振器.工作时在两个电极之间的压电薄膜内产生厚度剪切振动模式,压电薄膜内部就形成了振荡,通过压电效应的正交应力(σx和σy)能够提供相关的应力场从而增加机电共振.使用微机电系统技术和平面加工工艺对谐振器进行了制作,GaN谐振单元物理尺寸90μm2.采用了无需加载功率对于谐振器无损伤的XeF2气体释放硅基底(111)形成了GaN谐振器,这样能够减少谐振器的粗糙度、较小残余应力,避免杂质和缺陷造成的散射.测试表明,谐振频率为12.56 MHz,谐振腔的品质因数为3600.

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