解决方案
SOLUTION
时间: 2024-10-08
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本章介绍了FBAR器件梯形结构中,通过MEMS+建立参数化串并联模型,导入到CoventorWare中划分网格,接合Python脚本进行压电分析和结果处理过程。其中压电材料是ZnO,上下电极材料为铝。
图1 器件示意图
1.1.1.1MEMS+ FBAR参数化建模
首先需要在MaterialDataBase中添加并修改对应材料参数,然后保存,进入ProcessEditor中定义器件工艺步骤,包括上下电极、压电材料的沉积过程,需要注意的是在工艺步骤中定义的沉积厚度是可以进行参数化的。
图2 材料定义
图3 工艺流程定义
然后就可以利用定义的参数,采用RigidPlate单元在Innovator中建立FBAR参数化模型。
图4 模型搭建
图5 参数化设置
导出模型前,我们可以通过“Top”这个参数将串联模型修改为并联模型,如图,注意到两个模型之间只有顶电极厚度区别,所以我们将Top的值修改为并联模型的0.275um,保存后导出到CoventorWare进行下一步分析。
图6 模型导出
1.1.1.2CoventorWare中网格划分
将MEMS+中导入的并联模型打开,并把‘三明治’结构添加到网格划分的部分。需要注意的是,添加网格划分区域以后,会有两个导体和一个介电层模型存在。
图7 设置划分网格区域
将周围15个面定义成fix的集合,以及将压电层上下表面定义为TopELe和BtmEle,方便后面加载约束条件。
图8 定义面集合
采用六面体主导的方法,水平方向上定义整体网格尺寸为12um,然后对中间压电层厚度方向上定义为0.3um的网格尺寸,划分好网格如图所示。
图9 网格划分
1.1.1.3FastPZE求解
在提交给FastPZE求解器之前,需要设置模态和谐响应分析范围,如图所示。
图10 设置模态和谐响应分析
设置位移边界条件和电势边界条件,并保存为Python脚本。
图11 导出脚本
在命令窗口,首先导入FastPZE模块,然后输入之前导出的脚本、模型名称、顶电极名称、分析名称等,进行求解,如下图所示。
图12 导入FastPZE求解器并设置模型
同样地,在结果后处理中可以查看谐振频率和对应振型。
图13 振型和频率
利用如下命令,绘出阻抗曲线如下。
图14 阻抗曲线
提取Python脚本110-126行命令,绘出S参数曲线如下。
图15 S参数
抽取BVD等效参数
图16 BVD等效参数提取
串并联器件阻抗曲线
图17 梯形结构串并联阻抗曲线