공진주파수 스펙트럼법을 이용하여 ZnO 와 AIN 압전박막의 임피던스 특성 및 전기기계결합계수 특성에 대해 조사하였다. 압전박막의 두께가 얇을수록 전체적인 임피던스 응답 피크의 크기가 감소하였으며, 기판의 두께가 얇을수록 응답 피크의 모드 수가 감소하는 것이 관찰되었다. 입력 Kt² 값으로부터 평가된 Kt² 값을 통해 압전박막의 두께보다 기판의 두께 변화에 대한 영향이 더 큼을 알 수 있었고, 기판의 acoustic 임피던스에 의해서도 Kt² 값이 감소함을 알 수 있었다. 전극 효과가 첨가되면 임피던스 응답 피크의 크기가 감소하였으며, 전극의 acoustic 임피던스가 커짐에 따라 응답피크는 더 작아졌다. 공진주파수 스펙트럼법에서 전극은 질량부하로 고려되기 때문에 전극 효과가 첨가된 경우 Keff² 값은 증가하며, 전극의 acoustic 임피던스가 크면 그 효과는 더 커졌다. 공진주파수 스펙트럼법을 이용한 시뮬레이션을 통해 기판, 압전체, 전극으로 이루어진 composite 공진기의 특성 분석과 설계까지도 가능함을 알 수 있었다.
We studied the characteristics of impedance and electromechanical coupling coefficient in ZnO and AIN thin films by using resonance frequency spectrum method. The response peak of impedance decreased with the decrease of thickness of piezoelectrics, the number of mode of response peak decreased with the decrease of substrate thickness. An error of Kt² estimated from input Kt² increased as the thickness of piezoelectrics decreased and the thickness of substrate increased. Also, the error was increased in case of a large acoustic impedance of substrate. It was found that the composite resonator operating in optimized condition could be designed through the resonance frequency spectrum analysis of composited resonator consisted of piezoelectric thin film and substrate.
