haku: @keyword resonaattori / yhteensä: 18
hakutulos-lista
viite: 1 / 18
« edellinen | seuraava »
Tekijä:Kervinen, Mikael
Työn nimi:Gallium nitride thin film bulk acoustic resonators for microwave frequencies
Galliumnitridi ohutkalvoresonaattorit mikroaaltotaajuuksille
Julkaisutyyppi:Diplomityö
Julkaisuvuosi:2016
Sivut:39      Kieli:   eng
Koulu/Laitos/Osasto:Perustieteiden korkeakoulu
Oppiaine:Teknillinen fysiikka   (F3005)
Valvoja:Sillanpää, Mika
Ohjaaja:Sillanpää, Mika ; Pirkkalainen, Juha
Elektroninen julkaisu: http://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-201606172657
Sijainti:P1 Ark Aalto  4212   | Arkisto
Avainsanat:gallium nitride
thin film
resonator
FBAR
Q-factor
galliumnitridi
ohutkalvo
resonaattori
Q-arvo
Tiivistelmä (fin):Mekaanisia resonaattoreita voidaan mitata jo kvanttimaailman rajalla.
Siksi ne sopivat kvanttimekaniikan tutkimiseen makroskooppisessa mittakaavassa.
Tässä työssä tutkitaan galliumnitridiä (GaN) materiaalina korkealaatuisille resonaattoreille, joita voitaisiin käyttää kvanttitason mittauksissa.

Galliumnitridi on puolijohdemateriaali, jolla on erinomaiset sähkömekaaniset ominaisuudet, mitkä tekevät siitä sopivan mekaanisiin mikrosysteemisovelluksiin.
Galliumnitridin pietsosähköisiä ominaisuuksia voidaan käyttää resonaattorin värähtelyjen sekä tuottamiseen että mittaamiseen.
Galliumnitridiresonaattori värähtelee paksuusvärähtelytilassa, jonka taajuudeen määrittää resonaattorin paksuus.

Tämä työ kuvaa GaN ohutkalvoresonaattorien (FBAR) valmistuksen ja mikroaaltomittauksen.
Resonaattorit ovat valmistettu piikiekon päälle kasvatetusta GaN:sta, joiden välissä on kerros alumiininitridiä.
GaN kerroksen paksuus on 500 nm ja AlN kerroksen paksuus 300 nm.
Paksuus tuottaa värähtelytaajuuden n. 5 GHz:n alueelle.
Värähtelytaajuuksia ja niiden moodeja simuloitiin elementtimenetelmällä käyttäen COMSOL ohjemistoa.

Työssä esitellään yksityiskohtaisesti elektrodigeometrian, elektrodimateriaalin ja sähkömekaanisen kytkennän tulokset.
Q-arvot saatiin selville sähköisen piirimallin avulla, josta voitiin laskea Q-arvot.
Q-arvot olivat luokkaa 100-200, mikä jää työlle asetetuista tavoitteista.
Rajoittava tekijä on ilmeisesti elektrodimateriaali ja GaN:n materiaalihäviöt.
Tiivistelmä (eng):Mechanical resonators are pushing into the quantum limit on mechanical motion detection making them ideal candidates for studying quantum behavior of macroscopic objects.
In the quantum regime of measurements, the resonators must have very low losses, i.e. have a high Q factor.
In this thesis, gallium nitride (GaN) is studied as a material for high quality resonators for quantum limited measurements.

GaN is a wide band-gap semiconductor material with great electromechanical properties that make it excellent candidate for micro-electromechanical systems.
The piezoelectric properties of GaN can be used for actuation and sensing of the resonator.
The resonator can be excited in a thickness resonance mode where the frequency is defined by the thickness of the structure.

This thesis describes the fabrication and microwave characterization of film bulk acoustic resonator (FBAR) structures, fabricated from GaN on Si wafers with an intermediate buffer layer of aluminium nitride.
The thickness of the GaN membrane is a 500 nm and the AlN buffer layer is 300 nm thick.
The thickness is selected to provide resonance frequency for microwave frequency region around 5 GHz.
The eigenfrequencies and mode shapes of the resonators are acquired by numerical simulations based on finite-element method using COMSOL software.

Tests of electrode geometry, electrode material, and electromechanical coupling are detailed.
Q factors are obtained by means of equivalent circuit parameter extraction.
The FBARs display mechanical quality factors of Q ~ 100 - 200, which falls short of the requirements for quantum measurements.
The limiting factor is believed to be the electrode material and the material losses of GaN.
ED:2016-07-17
INSSI tietueen numero: 54086
+ lisää koriin
« edellinen | seuraava »
INSSI