| 摘 要： | 目的:在高温等恶劣工作环境下,燃气轮机有着迫切的温度等工况参数的实时监测需求。声表面波(SAW)技术与微机电系统(MEMS)技术的结合可提供一种很有发展前景的解决方案。本文旨在探讨SAW谐振器的设计与仿真方法,研究高质量c轴择优取向的AlN压电薄膜制备工艺及与MEMS工艺兼容的SAW谐振器制作工艺,并测试其电学性能以验证SAW谐振器设计与制作的正确性与可行性。创新点:1.首次在耐高温材料AlN/4H-SiC上设计、仿真及制作SAW谐振器并测试电学性能;2.在4HSiC上得到了高质量c轴择优取向的Al N压电薄膜并开发了一套与MEMS工艺兼容的SAW谐振器制作工艺。方法:1.通过对SAW谐振器所有结构参数的设计与仿真,得到谐振器的谐振频率与反谐振频率等(图2和3);2.利用磁控溅射方法在4H-SiC衬底上溅射高质量c轴择优取向的AlN压电薄膜,再利用光刻、湿法腐蚀等MEMS工艺制作SAW谐振器(图4);3.通过扫描电镜和X射线衍射等手段,检测AlN压电薄膜质量(图5和6)及器件制作结果(图7);4.利用网络分析仪测试SAW谐振器电学性能并与仿真结果相比较,验证SAW谐振器设计仿真方法和MEMS制作工艺的可行性和有效性(图8)。结论:1.基于耐高温材料AlN/4H-SiC,成功设计并制作出SAW谐振器(尺寸:1107μm×721μm);2.在4H-SiC上得到了高质量c轴择优取向的AlN压电薄膜,衍射峰为36.10°,摇摆曲线半高宽仅1.19°;3.SAW谐振器电学性能测试结果与仿真结果一致,证明其设计仿真方法正确有效、MEMS制作工艺可行。
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