本项目采用高声速、固有损耗低的高择优取向氮化铝(AlN)压电薄膜研制耐高温声表面波（SAW）传感器，在航空航天、石油勘探、能源化工以及冶金等领域具有良好的技术优势和应用前景。 建立了有效计算层状结构周期栅格阵边界条件的SAW器件准三维模型，系统研究了多种AlN/衬底层状结构上各类模态（主要是瑞利波和西沙瓦波）的相速度、机电耦合系数、频率温度系数等SAW特性；基于非线性电弹扰动方程，建立了温度、应力偏场作用下的多层复合结构SAW谐振器的多物理场耦合模型。与文献实验数据对比，验证了理论计算的正确性：在温度范围达1050oC时，频率温度特性的理论与实验误差仍小于3ppm/oC； 利用溅射设备制备AlN/金刚石基片，表征分析了钪(Sc)掺杂的氮化铝ScAlN薄膜的结晶学性能、表面形貌、晶粒和粗糙面的形成机理，并优化设计了单端口SAW谐振器，首次实验验证了ScAlN材料常数的有效性； 提出一种采用“氧化物薄膜填充在相邻金属电极间的沟槽中，而压电薄膜淀积在平坦的氧化物薄膜顶层表面或电极和填充氧化物薄膜交替间隔组成的平坦表面”的新型三明治结构，克服了常规埋入式电极制备对工艺要求极高、不易制备高性能、取向好的氮化铝薄膜的缺点，且具有温补效果；提出一种仿生蜘蛛琴形感受器结构的声表面波传感器増敏结构和宽温度范围温度补偿的压力传感器结构。研制的传感器样机耐温已经达到900℃，较好地完成了本项目的所有研究目标。 项目执行期间，受邀在超声领域重要国际会议IEEE Ultrasonics Symposium上做大会邀请报告和担任会议短期专题课程授课人各1次；在其他国际和国内会议上做邀请报告3次。获得IEEE Ultrasonics Symposium最佳学生论文竞赛入围奖2次。培养博士研究生2人毕业，硕士研究生3人毕业。依托本项目的研究基础，与传感器领域的企业合作获得了国家自然科学基金联合基金重点支持项目的资助，继续深入研究耐高温传感器，并推进其应用。 2100433B