薄膜体声波传感器及其读出电路进展.pdf

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1、第37卷第2期压电与声光Vo1．37No．22015年O4月PIEZOELECTRICSb-ACOUST00PTICSApr．2015文章编号：1004—2474(2015)02—0187—06薄膜体声波传感器及其读出电路进展高杨。，何婉婧，李君儒，黄振华，蔡洵。(1．中国工程物理研究院电子工程研究所，四川绵阳621999；2．西南科技大学信息工程学院，四川绵阳621010；3．重庆大学新型微纳器件与系统技术国防重点学科实验室，重庆400044)摘要：薄膜体声波谐振器(FBAR)具有高灵敏度、高工作频率，低功耗，小尺寸及制造工艺Ic兼容的特点，使其成为高效能换能器和传感器

2、的理想技术。基于FBAR的传感器，如高灵敏度质量传感器、DNA和蛋白质探测器、气体传感器、水银离子探测器和微区质量探测器，与采用其他微电子机械系统的同类传感器相比，已取得了更好的传感性能。该文综述了FBAR传感器的进展，特别是FBAR高灵敏度传感器、FBAR谐振式传感器及其高频读出电路；提出了采用六端口反射计实现FBAR换能器的射频频率偏移信号读出、基于单片微波集成电路或低温共烧陶瓷工艺制备的六端口网络构建集成FBAR传感器的原创设想。关键词：薄膜体声波谐振器；传感器；换能器；微机电系统(MEMS)；读出电路；六端口反射计中图分类号：TN405；TP212．1文献标识码：

3、AFBARSensorsandTheirRead-outCircuits-aReviewofStatusGAOYang，HEWanjing，LIJunru，HUANGZhenhua，CAIXun。(1．InstituteofElectronicEngineering，ChinaAcademyofEngineeringPhysics，Mianyang621999，China；2．SchoolofInformationEngineering，SouthwestUniversityofScienceandTechnology，Mianyang621010，China；3．Nat

4、ionalKeyLab．ofFundamentalScienceofMicro／Nano—DeviceandSystemTechnology，ChongqingUniversity，Chongqing400044，China)Abstract：Thehighsensitivity，highoperatingfrequencies(GHz)，lowpowerconsumption，smallsizeandICcompatiblefabricationprocessofFBARmakethistechnologyidealforhighperformancetransduce

5、rsandsensors．FBAR-basedsensorsas，forexample，highsensitivitymasssensors，DNAandproteindetector，gassensor，mercury-iondetector，andlocalized—massdetectorachieveimprovedsensingperformancecomparedtootherMEMSsensortechnologies．TheprimaryfocusofthispaperistosummarizetheFBARsensortechnologydevelopm

6、entsandthein—vestigationsoftheFBARhighsensitivesensor，FBARresonantsensorandtheirhighfrequenciesread—outcircuit．TheoriginalideawhichpresentedhereistoachievetheFBARtransducersresonantfrequencyshiftsignalread—outbythesix-portreflectometerscheme，andtofulfilltheFBARsensorsmonolithicintegration

7、withtheMMICorLTCCfabricatedsix-portnetworks．Keywords：filmbulkacousticresonator(FBAR)；sensor；transducer；MEMS；read—outcircuit；six-portreflecto—meter0引言应用。如Avago公司计划在15个4G／LTE频段采1981年，Lakin等E最早报道了硅基薄膜体声用FBAR滤波器，解决多种通信体制充分利用波谐振器(FBAR)。2O年后，Bradley等在Agilent2．3～2．7GHz频段的问