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单晶薄膜体声波谐振器频率温度特性研究
引言
随着电子技术的发展，薄膜体声波谐振器在无线电通信、传感器等领域得到了广泛应用。与传统的晶体振荡器相比，薄膜体声波谐振器具有频率稳定性、体积小、功耗低、可集成化等优点。然而，薄膜体声波谐振器的频率温度特性是影响其性能稳定性的关键因素之一。因此，研究薄膜体声波谐振器的频率温度特性，对于推动其在实际应用中的发展至关重要。
研究方法
本文采用微波谐振仪测试了AlN单晶薄膜体声波谐振器在不同温度下的频率特性，并利用有限元仿真软件COMSOLMultiphysics模拟了谐振器的力学特性，分析了其频率温度特性的机理。具体实验过程如下。
实验仪器：微波谐振仪、恒温水槽、温度计等。
实验步骤：
1.通过电子束蒸发技术，在晶片上制备一层厚度为1.2μm的AlN薄膜。
2.将制备好的AlN薄膜晶片切割成尺寸为5mm×1mm×0.2mm的长条形样品。
3.将样品装入微波谐振仪中，测量其在不同温度下的谐振频率。
4.将微波谐振仪中的温度控制器连通恒温水槽，以实现温度的恒定控制。
5.将AlN单晶薄膜体声波谐振器的尺寸、材料等参数输入有限元仿真软件COMSOLMultiphysics中，模拟其在不同温度下的力学特性。
结果与分析
实验结果表明，AlN单晶薄膜体声波谐振器的减频率随温度升高而增大，即随着温度的升高，谐振频率降低的速度会加快。这种现象主要是由于谐振器的热膨胀系数与声波的相速度不同而引起的。当温度升高时，材料的热膨胀系数增大，同时声波的相速度下降，导致谐振频率降低。
有限元仿真结果表明，当温度升高时，薄膜体声波谐振器的减频率主要是由减速度和减质量两个因素共同影响的。其中，减速度的影响来自于材料的热膨胀系数，它随温度升高而增大；减质量则是指可振质量的减小，它主要是由于薄膜在温度变化下的弯曲而引起的。
结论
本文利用微波谐振仪和有限元仿真软件对AlN单晶薄膜体声波谐振器的频率温度特性进行了研究，并得出以下结论：
1.AlN单晶薄膜体声波谐振器的减频率随温度升高而增大，即随着温度的升高，谐振频率降低的速度会加快。
2.薄膜体声波谐振器的减频率主要是由减速度和减质量两个因素共同影响的。其中，减速度的影响来自于材料的热膨胀系数，它随温度升高而增大；减质量则是指可振质量的减小，它主要是由于薄膜在温度变化下的弯曲而引起的。
参考文献
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