基于IDT/ZnO/AlN/Diamond结构的混合SAW/BAW压力敏感元件特性研究

利用有限元方法分析了基于IDT/ZnO/AlN/Diamond不同结构混合SAW/BAW器件的声学特性，包括层状薄膜结构、ZnO薄膜刻蚀结构和填充结构。结果表明，当hZnO/λ=0.3、hAlN/λ=0.5,且ZnO被完全刻蚀(d/hZnO=1)时，刻蚀结构混合SAW/BAW（准西沙瓦波）的机电耦合系数（K2）取得最大值6.54%,比层状结构(d/hZnO=0)提升了近一倍。刻蚀结构中，SiO2和Diamond填充物的引入不仅提高了准西沙瓦波的K2,而且改善了其压力传感特性。当d/hZnO=1时，SiO2和Diamond填充结构准西沙瓦波的压力频移分别为81.2 kHz/MPa和207.4 kHz/MPa,比刻蚀结构分别提高了58.7%和300%;同时，Diamond填充物的引入使准西沙瓦波的频率压力系数（PCF）达到最大值297×10-6/MPa,比d/hZnO=0时提高了约30%。由此可知，通过引入不同的填充物可以开发不同的功能传感器，在压力、温度和气敏等传感领域将具有极大的应用前景。