●譯者序
原書前言
作者名單
第Ⅰ部分MEMS諧振器壓電材料
第1章AlN薄膜的基本性質與制造工藝3
1.1簡介3
1.2反應磁控濺射沉積法制備AlN薄膜8
1.2.1用於c軸織構化的壓電薄膜的生長工藝8
1.2.2襯底表面粗糙度的影響:薄膜生長與厚度的關繫15
1.2.3其他生長問題:氧雜質和再生問題17
1.3性質和表征19
1.3.1從頭計算法的研究26
1.4AlN-ScN合金薄膜26
參考文獻28
第2章PZT在微納機電繫統中的應用32
2.1PZT壓電薄膜32
2.1.1沉積工藝32
2.1.2刻蝕工藝38
2.1.3器件設計問題41
2.1.4基於PZT的諧振器件44
2.1.5小結55
致謝56
參考文獻56
第3章GaN在微納機電繫統中的應用61
3.1簡介61
3.1.1簡史61
3.1.2GaN技術61
3.1.3GaN的優勢63
3.2GaN諧振器的換能原理64
3.2.1無源壓電轉換64
3.2.2壓阻換能67
3.2.3GaN諧振體晶體管69
3.3應用73
3.3.1基於GaN的物理諧振傳感器73
3.3.2基於GaN的頻率合成器和計時器75
3.4對未來的展望76
參考文獻79
第4章LiNbO3材料在微納機電諧振器中的應用84
4.1LiNbO3材料和薄膜的發展歷史85
4.2LiNbO3的材料特性87
4.3LiNbO3薄膜的體聲波振動模態89
4.4LiNbO3薄膜的微加工工藝95
4.5LiNbO3器件的設計和性能101
4.6LiNbO3器件的討論和未來的應用105
參考文獻107
第Ⅱ部分壓電MEMS諧振器的設計
第5章壓電MEMS諧振器中的品質因數與耦合115
5.1簡介115
5.2品質因數115
5.2.1損耗的來源116
5.2.2有關損耗的討論122
5.3耦合因數123
5.3.1壓電耦合因數123
5.3.2有效機電耦合因數124
5.3.3耦合因數的討論125
5.4優值（FOM）與小結126
參考文獻126
第6章撓性壓電諧振器131
6.1簡介131
6.2層壓板力學131
6.2.1固有頻率132
6.2.2薄膜壓電繫數133
6.3能量法振動分析134
6.4一維諧振器135
6.4.1雙端固支梁分析136
6.4.2固有頻率138
6.4.3雙端口諧振器138
6.5二維諧振器140
6.5.1方形板141
6.5.2圓形板142
6.5.3示例——多振動模態的耦合預測145
參考文獻146
第7章橫向振動壓電MEMS諧振器148
7.1簡介148
7.2工作原理148
7.3材料153
7.4頻率縮放155
7.5制造技術156
7.6原型器件示例157
參考文獻165
第8章BAW壓電諧振器171
8.1簡介171
8.2BVD模型171
8.3Mason等效電路176
8.4諧振器結構178
8.5材料選擇180
8.6橫向波傳播181
8.7小結184
參考文獻184
第9章剪切壓電MEMS諧振器186
9.1MEMS諧振器的介紹186
9.2壓電剪切模式187
9.3壓電厚度剪切原理188
9.4石英晶體的切割角191
9.5器件尺寸對頻率的影響192
9.6厚度剪切模式的仿真192
9.7溫度對諧振頻率的影響193
9.8等效電路196
9.9厚度剪切器件的制造197
9.10原型器件示例199
9.11未來的發展203
9.12小結203
參考文獻203
第10章壓電微諧振器的溫度補償205
10.1簡介205
10.2諧振頻率的溫度靈敏度205
10.3無源補償技術206
10.3.1基於諧振器組成設計的補償方法206
10.3.2基於材料特性的補償方法209
10.3.3其他無源補償技術211
10.4有源補償技術212
參考文獻215
第11章計算建模的挑戰217
11.1簡介217
11.2計算頻率響應所面臨的挑戰218
11.2.1動機218
11.2.2頻率響應計算220
11.3能量損耗機制建模224
11.3.1錨損耗225
11.3.2熱彈性耗散227
11.3.3流體阻尼229
11.4靜態和動態非線性231
11.4.1殘餘應力231
11.4.2源自高功率的非線性232
11.5小結233
致謝234
參考文獻234
第Ⅲ部分壓電MEMS諧振器的制造工藝和可靠性
第12章實現壓電MEMS諧振器的制造工藝流程239
12.1簡介239
12.2AlN壓電材料的沉積240
12.3純壓電諧振器的制造工藝流程243
12.4襯底上壓電諧振器的制造工藝流程244
12.5MEMS諧振器三維轉換的側壁AlN工藝246
12.6具有集成HEMT讀出功能的AlGaN/GaN諧振器的制造工藝流程249
參考文獻250
第13章可靠性與質量評估（穩定性與封裝）253
13.1諧振器需求的發展253
13.2頻率控制器件的挑戰：器件壽命和關鍵性應用254
13.3評估規則的制定254
13.4IC和機電器件的挑戰255
13.5頻率控制器件的前景255
13.6美國軍方標準256
13.7JEDEC標準256
13.8其他標準257
13.9工藝與生產監控258
13.10頻率控制產品的其他規範258
13.10.1對溫度變化的反應259
13.10.2擾動259
13.10.3電源噪聲敏感度259
13.10.4繫統注入噪聲259
13.10.5低頻漂移259
13.10.6長期老化261
13.10.7EMI輻射261
13.11對未來的展望261
13.11.1器件尺寸261
13.11.2器件電源電壓和功率261
13.11.3器件成本262
13.11.4自檢測262
第14章大批量測試與校準263
14.1生產測試的目的264
14.2生產測試的考慮因素265
14.3測試策略的形成265
14.4剔除方法266
14.4.1電學剔除方式266
14.4.2視覺剔除方式270
14.5測試和剔除分析流程273
14.6在測試執行中的考慮274
14.6.1缺陷編碼繫統274
14.6.2測試程序的接口設計275
14.6.3標定探針的設置275
14.6.4數據處理與自動化275
14.7測試時間的縮減276
14.7.1多站點測試276
14.7.2測試程序的優化276
14.7.3硬件或軟件277
14.7.4數據文件格式277
14.8校準277
14.9小結278
參考文獻278
第Ⅳ部分實際應用
第15章用於移動設備的高頻振蕩器281
15.1了解移動設備中時鐘需求的多樣性283
15.2聲學器件的重要性285
15.2.1諧振器Q值的重要性285
15.2.2目前阻礙使用集成電路解決方案來提供時鐘和頻率的原因285
15.3振蕩器中的相位噪聲286
15.4Sand 9壓電MEMS諧振器的發展歷史290
15.4.1早期原型290
15.4.2使用芯片級封裝壓電MEMS諧振器VC-TCXO294
15.4.3125MHz VC-TCXO的壓電MEMS概念298
15.5集成MEMS諧振器308
15.5.1集成蜂窩收發器310
15.6成果311
15.7了解商用的MEMS時鐘314
15.8MEMS蜂窩時鐘器件的商用案例315
15.9現狀317
15.9.1MEMS時鐘革命何時發生318
15.9.2如何用LLQ模擬Xtal 318
15.10MEMS時鐘的價值319
15.11小結319
致謝320
參考文獻321
第16章用於移動通信的BAW濾波器和雙工器324
16.1簡介324
16.2BAW簡史324
16.3用於智能手機的濾波器的類型326
16.4尺寸和性能的發展328
16.5插入損耗330
16.6端口的阻抗和匹配331
16.7抑制和隔離335
16.8功率承受和可靠性337
16.9溫度效應338
16.10群延時340
16.11濾波器和雙工器的線性度340
16.12封裝和RF模塊的集成341
16.13濾波器的設計方法342
16.14LTE載波聚合解決方案345
參考文獻346
後記——關於壓電微機電諧振器重要參數的討論347
參考文獻351

本書主要介紹壓電MEMS諧振器的各種制作材料、工藝、參數、特性、測試和評估方法等，並針對相關器件商業化難題進行了討論，給出了兩個成功案例。
本書共16章，包含4部分內容：第Ⅰ部分介紹了科研環境下廣泛使用的MEMS諧振器壓電材料；第Ⅱ部分介紹了相關諧振器的種類和特色；第Ⅲ部分介紹了壓電MEMS諧振器的較為優選的設計理念以及建模、測試和評估方法；第Ⅳ部分介紹了壓電MEMS諧振器的商業化問題，給出了相關案例。
本書面向致力於從事壓電MEMS諧振器研究的工程師和科研人員，也可以作為相關專業師生的參考用書。