ЖУРНАЛ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ. eISSN 1684-1719. 2025. №11

Оглавление выпуска

Текст статьи (pdf)

English page

 

 

DOI: https://doi.org/10.30898/1684-1719.2025.11.1

УДК: 621.372.4, 621.793.1

 

 

Исследование влияния иммобилизации
чувствительного слоя на электрические
характеристики тонкопленочного ОАВ-резонатора
от конструкционных параметров

 

Н.М. Жилин1,2,3, Т.Н. Улаева1,2,3, Н.А. Чириков1,2, В.Н. Щекатурова3, А.Н. Кузнецов1,2

 

1Омский научный центр СО РАН (Институт радиофизики и физической электроники),
644024, Омск, пр. Маркса, 15

2Омский научно-исследовательский институт приборостроения,
644071, Омск, ул. Масленникова, 231

3Омский государственный университет им. Ф.М. Достоевского,
644077, Омск, пр. Мира, 55-А

 

Статья поступила в редакцию 2 октября 2025 г.

 

Аннотация. В работе исследовано влияние чувствительного слоя на электрические характеристики тонкопленочного ОАВ-резонатора с брэгговским отражателем на основе 6 пар слоев молибдена-титана (Mo-Ti) и ОАВ-резонатора с брэгговским отражателем на основе трех пар слоев молибдена-алюминия и одной пары молибдена-диоксида кремния (Al-Mo-SiO2). В качестве чувствительного материала использовался позитивный фоторезист, нанесенный капельным методом. Показано, что резонаторы с брэгговским отражателем Al-Mo-SiO2 сохраняют частотные параметры и добротность практически без изменений, в то время как структуры с брэгговским отражателем Mo-Ti демонстрируют сдвиг резонансных частот, уменьшение резонансного промежутка и рост добротности. Изменения частотных характеристик подтверждают влияние остаточных напряжений и граничных условий на работу устройств. Результаты подтверждают необходимость выбора материалов брэгговского отражателя для повышения чувствительности и перспективность применения ОАВ-резонаторов в составе микроэлектронных газовых сенсоров.

Ключевые слова: объемная акустическая волна, брэгговский отражатель, тонкопленочный резонатор, сенсор, иммобилизация, чувствительный слой.

Финансирование: Работа выполнена по государственному заданию Омского научного центра СО РАН (номер регистрации проекта 124022500291-6).

Автор для переписки: Улаева Татьяна Николаевна, tanskaya-89@mail.ru

 

Литература

1. Carmona-Cejas J. M. et al. AlN-based solid mounted resonators functionalized with WO3 films for NO detection //Sensors and Actuators A: Physical. – 2025. – Т. 386. – С. 116355. https://doi.org/10.1016/j.sna.2025.116355

2. Esfahani S. et al. Indoor Air Quality CO2 Thermally Modulated SMR Sensor //Proceedings. – MDPI, 2024. – Т. 97. – №. 1. – С. 143. https://doi.org/10.3390/proceedings2024097143

3. Pareek D. et al. Bulk acoustic wave resonators for sensing applications: A review //Sensors and Actuators A: Physical. – 2024. – Т. 378. – С. 115839. https://doi.org/10.1016/j.sna.2024.115839

4. Wang Z. et al. Investigation of sorptive interactions between volatile organic compounds and supramolecules at dynamic oscillation using bulk acoustic wave resonator virtual sensor arrays //Microsystems & Nanoengineering. – 2024. – Т. 10. – №. 1. – С. 99. https://doi.org/10.1038/s41378-024-00729-x

5. Liu Y. et al. Materials, design, and characteristics of bulk acoustic wave resonator: A review // Micromachines. – 2020. – Т. 11. – №. 7. – С. 630. https://doi.org/10.3390/mi11070630

6. Liang X. et al. Mechanically driven solidly mounted resonator‐based nanoelectromechanical systems magnetoelectric antennas //Advanced Engineering Materials. – 2023. – Т. 25. – №. 21. – С. 2300425. https://doi.org/10.1002/adem.202300425

7. Bai X. et al. The thin film bulk acoustic wave resonator based on single-crystalline 43○ Y-cut lithium niobate thin films //Aip Advances. – 2020. – Т. 10. – №. 7. https://doi.org/10.1063/1.5143550

8. Richter D. et al. Integrated high temperature gas sensor system based on bulk acoustic wave resonators //Sensors and Actuators B: Chemical. – 2006. – Т. 118. – №. 1-2. – С. 466-471. https://doi.org/10.1016/j.snb.2006.04.041

9. Zhao Y. et al. Advances in micro-and nano-scale resonant mass-sensitive gas sensors: Mechanisms, materials, functionalization and applications //Sensors and Actuators B: Chemical. – 2025. – С. 137415. https://doi.org/10.1016/j.snb.2025.137415

10. Zhang Y. et al. Film bulk acoustic resonators (FBARs) as biosensors: A review //Biosensors and Bioelectronics. – 2018. – Т. 116. – С. 1-15. https://doi.org/10.1016/j.bios.2018.05.028

11. Oprea A., Weimar U. Gas sensors based on mass-sensitive transducers. Part 2: Improving the sensors towards practical application //Analytical and Bioanalytical Chemistry. – 2020. – Т. 412. – №. 25. – С. 6707-6776. https://doi.org/10.1007/s00216-020-02627-3

12. Nordström M. et al. SU-8 cantilevers for bio/chemical sensing; fabrication, characterisation and development of novel read-out methods //Sensors. – 2008. – Т. 8. – №. 3. – С. 1595-1612. https://doi.org/10.3390/s8031595

13. Berger C. M., Henderson C. L. The effect of humidity on water sorption in photoresist polymer thin films //Polymer. – 2003. – Т. 44. – №. 7. – С. 2101-2108. https://doi.org/10.1016/S0032-3861(03)00079-X

14. Memon M. M. et al. Surface acoustic wave humidity sensor: A review //Micromachines. – 2023. – Т. 14. – №. 5. – С. 945. https://doi.org/10.3390/mi14050945

15. Xuan W. et al. A film bulk acoustic resonator oscillator based humidity sensor with graphene oxide as the sensitive layer //Journal of Micromechanics and Microengineering. – 2017. – Т. 27. – №. 5. – С. 055017. https://doi.org/10.1088/1361-6439/aa654e

16. Torgash T. N. et al. Investigation of Temperature Effect on Electrical Characteristics of Solidly Mounted Resonator //2022 Wave Electronics and its Application in Information and Telecommunication Systems (WECONF). – IEEE, 2022. – С. 1-4. https://doi.org/10.1109/WECONF55058.2022.9803482

17. Улаева Т.Н.  и др. / Влияние конструктивных параметров Брэгговских отражателей на температурные зависимости резонансных характеристик микроэлектронных ОАВ-резонаторов с пьезоэлектрическим слоем из нитрида алюминия // T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. – 2024. – Т. 18, № 11. – С. 4-13. https://doi.org/10.36724/2072-8735-2024-18-11-4-13

18. Ulaeva T. N. et al. A Study of a Temperature Effect on Characteristics of a Solidly Mounted Resonator Based on AlN, Al, Mo and Ti Thin Films //2024 Wave Electronics and its Application in Information and Telecommunication Systems (WECONF). – IEEE, 2024. – С. 1-5. https://www.doi.org/10.1109/WECONF61770.2024.10564673

19. Zhu Y. et al. Polyimide-based high-performance film bulk acoustic resonator humidity sensor and its application in real-time human respiration monitoring //Micromachines. – 2022. – Т. 13. – №. 5. – С. 758. https://doi.org/10.3390/mi13050758

20. Wang L. et al. Multi-DoF AlN-on-SOI BAW MEMS resonators with coated ZIF-8 for gas sensing application //Microsystems & Nanoengineering. – 2025. – Т. 11. – №. 1. – С. 69. https://doi.org/10.1038/s41378-025-00917-3

Для цитирования:

Жилин Н.М., Улаева Т.Н., Чириков Н.А., Щекатурова В.Н., Кузнецов А.Н. Исследование влияния иммобилизации чувствительного слоя на электрические характеристики тонкопленочного ОАВ-резонатора от конструкционных параметров. // Журнал радиоэлектроники. – 2025. – №. 11. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2025.11.1