Исследование температурных свойств I.H.P.-структуры и ее применение для фильтров на поверхностных акустических волнах

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Приведены результаты исследования температурных свойств I.H.P.-структур на многослойной подложке танталат лития/пленка диоксида кремния/кремний, используемых для улучшения характеристик устройств на поверхностных акустических волнах. Выполнено моделирование тестовых структур методом конечных элементов в пакете COMSOL и рассчитан температурный коэффициент частоты. Представлено сравнение рассчитанного коэффициента передачи резонаторного фильтра на традиционной монокристаллической подложке танталата лития 36°YX-среза и I.H.P.-фильтра при различных значениях температуры. Показана возможность минимизации температурного коэффициента частоты подбором толщины слоев подложки. Сравнение полученных результатов с известными данными показало хорошее совпадение. Практическая значимость состоит в использовании результатов моделирования и рассчитанных параметров при разработке различных классов устройств на многослойных подложках, в том числе с I.H.P.-структурами.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. С. Койгеров

Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет “ЛЭТИ” им. В.И. Ульянова (Ленина)

Автор, ответственный за переписку.
Email: a.koigerov@gmail.com
Россия, Санкт-Петербург

О. Л. Балышева

Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения

Email: balysheva@mail.ru
Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Takai T., Iwamoto H., Takamine Y. et al. // Proc. of the 2016 IEEE Intern. Ultrason. Symp. (IUS), Tours, France, 18–21 September 2016. P. 1–4. https://doi.org/10.1109/ULTSYM.2016.7728455
  2. Takai T., Iwamoto H., Takamine Y. et al. // Proc. of the 2016 IEEE MTT-S Intern. Microwave Symposium (IMS), San Francisco, CA, USA, 22–27 May 2016. P. 1–4. https://doi.org/10.1109/MWSYM.2016.7540214
  3. Takai T., Iwamoto H., Takamine Y. et al. // Proc. of the 2017 IEEE Intern. Ultrason. Symp. (IUS), Washington, DC, USA, 6–9 September 2017. P. 1–8. https://doi.org/10.1109/ULTSYM.2017.8091876
  4. Takai T., Iwamoto H., Takamine Y. et al. // IEEE Trans. Ultrason. Ferroelectr. Freq. Control. 2019. V. 66. P. 1006. https://doi.org/10.1109/TUFFC.2019.2898046
  5. Nagatomo S., Iwamoto H., Taniguchi Y. // Proc. Symposium on Ultrasonic Electronics. 2019. V. 40. P. 25. https://www.jstage.jst.go.jp/article/use/40/0/40_1P3-2/_pdf
  6. Xiao Q., Dai M., Chen J. et al. // Acoust. Phys. 2019. V. 65. № 6. Р. 652.
  7. Chen P., Li G., Zhu Z. // Micromachines. 2022. V. 13. P. 656. https://doi.org/10.3390/mi13050656
  8. Qian Y., Shuai Y., Wu C. et al. // Piezoelectrics and Acoustooptics. 2023. V. 45. № 3. Р. 350.
  9. Takamine Y., Takai T., Iwamoto H. et al. // Proc. of the 2018 Asia-Pacific Microwave Conference (APMC), Kyoto, Japan, 6–9 November 2018. P. 1342. https://doi.org/10.23919/APMC.2018.8617381
  10. Kimura T., Omura M., Kishimoto Y., Hashimoto K. // IEEE MTT-S Intl. Microwave Symp. 2018. P. 846. https://doi.org/10.23919/APMC.2018.8617381
  11. Nakagawa R., Iwamoto H., Takai T. // Jpn. J. Appl. Phys. 2020. V. 59. № SKKC09. https://doi.org/10.35848/1347-4065/ab867c
  12. Qian Y., Shuai Y., Wu C. et al. // Micromachines. 2023. V. 14. P. 1929. https://doi.org/10.3390/mi14101929
  13. Pan H., Yang Y., Li L. et al. // Micromachines. 2024. V. 15. P. 12. https://doi.org/10.3390/mi15010012
  14. Zhang Q., Chen Z., Chen Y. et al. // Micromachines. 2021. V. 12. P. 141. https://doi.org/10.3390/mi12020141
  15. Kovacs G., Anhorn M., Engan H. et al. // Proc. 1990 IEEE Ultrasonic Symposium Honolulu. Hawaii. Dec. 1990. V. 1. P. 435. https://doi.org/10.1109/ULTSYM.1990.171403
  16. Aslam M.Z., Jeoti V., Karuppanan S. et al. // Proc. International Conference on Intelligent and Advanced System (ICIAS). 2018. P. 1. https://doi.org/10.1109/ICIAS.2018.8540581
  17. Wang Y., Liu X., Shang S. et al. // Proc. 2019 14th Symposium on Piezoelectricity, Acoustic Waves and Device Applications (SPAWDA). 2019. P. 1. https://doi.org/10.1109/SPAWDA48812.2019.9019330
  18. Smith R.T., Welsh F.S. // J. Appl. Phys. 1971. V. 42. № 6. P. 2219. https://doi.org/10.1063/1.1660528
  19. Ma R., Liu W., Sun X., Zhou S., Lin D. // Micromachines. 2022. V. 13. P. 202. https://doi.org/10.3390/mi13020202
  20. Двоешерстов М.Ю., Петров С.Г., Чередник В.И., Чириманов А.П. // ЖТФ. 2001. Т. 71. № 4. С. 89.
  21. Morita T., Watanabe Y., Tanaka M., Nakazawa Y. // IEEE Ultrason. Symp. Proc. 1992. P. 95. https://doi.org/10.1109/ULTSYM.1992.276057
  22. Макаров В.М., Иванов П.Г., Данилов А.Л., Зая В.Г. // Радиотехника и электроника. 2008. Т. 53. № 3. С. 377.
  23. Койгеров А.С., Балышева О.Л. // Радиотехника и электроника. 2022. Т. 67. № 11. С. 1152. https://doi.org/10.31857/S0033849422110055

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Типовая I.H.P. ПАВ-структура: оригинальный трехслойный вариант (а) и модифицированный двухслойный вариант (б): 1 – электроды, 2 – пьезоэлектрический слой, 3 – функциональный слой (SiO2), 4 – низкоскоростной слой (AlN), 5 – основная подложка.

Скачать (44KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Тестовые структуры: а – электроды с периодом p = λ/2 на монокристаллической подложке, б – картина механических смещений для одной из собственных частот на монокристаллической подложке, в – I.H.P.-структура, г – сетка, д – картина механических смещений для одной из собственных частот I.H.P.-структуры. Особенности модели: 1 – пьезоэлектрический материал, 2 –электроды, 3 – слой SiO2, 4 – слой Si, 5 – идеально согласующий слой.

Скачать (136KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Распредение полного смещения по глубине подложки при нанесении электродов относительной толщиной h/λ = 5.5%: 1 – монокристаллическая подложка, 2 – I.H.P.-структура.

Скачать (69KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Зависимость ТКЧ в I.H.P.-структуре от относительной толщины пьезоэлектрического слоя (hLT) при различных толщинах пленки SiO2 (hSiO2): 1 – ТКЧ традиционной подложки танталата лития 36°YX-среза, 2 – hSiO2/λ = 30, 3 – hSiO2/λ = 50, 4 – hSiO2/λ = 75, 5 – hSiO2/λ = 100%.

Скачать (98KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Пример моделирования фильтра DMS в COMSOL: а – топология фильтра, б – построенная сетка в COMSOL, в – распределение потенциала в многослойной подложке.

Скачать (254KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Амплитудно-частотная характеристика фильтра на ПАВ в зависимости от температуры окружающей среды: а, б – на подложке танталата лития; в, г – для структуры I.H.P.: –60 (1), 25 (2), 85°C (3).

Скачать (253KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024