[發(fā)明專利]一種二維壓電聲子晶體射頻聲波導(dǎo)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210247336.9
• 申請日: 2012-07-17
• 公開（公告）號: CN103546117A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李紅浪;柯亞兵;程利娜;何世堂
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院聲學(xué)研究所
• 主分類號: H03H9/25
• 分類號: H03H9/25
• 代理公司: 北京億騰知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 11309
• 代理人: 陳霽

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及壓電器件領(lǐng)域，尤其涉及一種二維壓電聲子晶體射頻聲波導(dǎo)。

背景技術(shù)

目前，常規(guī)的二維對稱聲子晶體，即x方向和y方向晶格常數(shù)相等，可以用于提高諧振器的性能，如圖1所示。由于該二維對稱聲子晶體所得到的x方向和y方向上帶隙分布一致，處在帶隙中的聲波在x方向和y方向上實(shí)現(xiàn)能量全反射。因此聲子晶體結(jié)構(gòu)作為反射柵具有阻止能量泄露，得到高Q值的諧振器性能。

在現(xiàn)有的專利CN200410077471.9實(shí)用新型專利“二維聲子晶體隔音結(jié)構(gòu)”和CN200420102759.2實(shí)用新型專利“二維聲子晶體隔音結(jié)構(gòu)”，CN200910061996.6實(shí)用新型專利“一種車用周期性阻尼結(jié)構(gòu)及其減振降噪方法”，CN201020198828.X實(shí)用新型專利“復(fù)式三維聲子晶體汽車排氣消聲器”中都涉及常規(guī)聲子晶體的應(yīng)用，利用聲波在周期介質(zhì)中傳播的禁帶特性來達(dá)到隔音、消聲或降噪目的，這些技術(shù)采用非壓電材料，因此僅應(yīng)用于低頻領(lǐng)域，并且不能實(shí)現(xiàn)聲波導(dǎo)功能。

隨著微納米尺寸加工工藝的發(fā)展和成熟，聲子晶體的應(yīng)用不再局限于宏觀尺寸的低頻率段，而同樣可應(yīng)用在MHz/GHz的射頻頻段。2010年IEEE.UFFC:pp.30-37文章《A?SAW?resonator?with?two-dimensional?reflectors》提到一種新型的二維反射結(jié)構(gòu)聲表面波諧振器。該結(jié)構(gòu)中的二維金屬點(diǎn)陣僅將聲表面波能量束縛于諧振器內(nèi)，提高諧振器的諧振Q值，從而提高了諧振器的性能。該聲表面波諧振器可應(yīng)用于射頻段，但只是用點(diǎn)陣完成聲表面波能量在x方向和y方向上的限制功能，實(shí)現(xiàn)諧振器性能，并不能實(shí)現(xiàn)聲波導(dǎo)功能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)射頻段聲波導(dǎo)功能的二維壓電聲子晶體射頻聲波導(dǎo)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種二維壓電聲子晶體射頻聲波導(dǎo)，其特征在于，包括設(shè)置在壓電基片上的二維金屬點(diǎn)陣，所述二維金屬點(diǎn)陣的y方向晶格常數(shù)與x方向晶格常數(shù)成比例，使得x方向上的通帶對應(yīng)于y方向上的阻帶。

進(jìn)一步的，所述二維金屬點(diǎn)陣的y方向晶格常數(shù)與x方向晶格常數(shù)成比例具體為所述y方向晶格常數(shù)是x方向晶格常數(shù)的1.5～4.5倍。

進(jìn)一步的，所述二維金屬點(diǎn)陣采用金屬材料鋁、銅、鎢、或金。

進(jìn)一步的，所述二維金屬點(diǎn)陣的截面形狀為圓形、正方形、橢圓形、矩形。

本發(fā)明能夠使射頻段的聲表面波在聲子晶體中x方向上實(shí)現(xiàn)高效傳播，在y方向上實(shí)現(xiàn)能量有效反射，從而實(shí)現(xiàn)射頻段聲波導(dǎo)功能。

附圖說明

圖1為常規(guī)二維對稱聲子晶體諧振器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例的二維壓電聲子晶體射頻聲波導(dǎo)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為36⁰YX鉭酸鋰為壓電基片的二維對稱鋁點(diǎn)陣頻率響應(yīng)圖；

圖4為Y-Z鈮酸鋰為壓電基片的二維對稱鋁點(diǎn)陣頻率響應(yīng)圖；

圖5為128⁰YX鈮酸鋰為壓電基片的二維對稱鋁點(diǎn)陣頻率響應(yīng)圖

圖6為ST-X石英為壓電基片的二維對稱鋁點(diǎn)陣頻率響應(yīng)圖

圖7為本發(fā)明實(shí)施例的128⁰YX鈮酸鋰為壓電基片的二維聲波調(diào)制鋁點(diǎn)陣頻率響應(yīng)圖。

具體實(shí)施方式

下面通過附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

如圖2所示，其為本發(fā)明實(shí)施例的二維壓電聲子晶體射頻聲波導(dǎo)結(jié)構(gòu)示意圖。

二維壓電聲子晶體射頻聲波導(dǎo)包括二維金屬點(diǎn)陣1及壓電基片2。二維金屬點(diǎn)陣1以y方向晶格常數(shù)是x方向晶格常數(shù)的1.5～4.5倍的形式布局在壓電基片2上。其中，二維金屬點(diǎn)陣可采用鋁、銅、鎢或金等金屬材料，其橫截面形狀為圓形、正方形、橢圓形或矩形等。

二維金屬點(diǎn)陣1的x方向的通帶頻率f_x,p和阻帶頻率f_x,s由公式（1）和（2）計算得到，

f_x，p=V_p/a????????????????????????????????????（1）

f_x,s=V_s/a?????????????????????????????????????（2）

a為二維金屬點(diǎn)陣1的x方向晶格常數(shù)，V_p和V_s為二維金屬點(diǎn)陣1中不同的通帶和阻帶對應(yīng)的聲波模式速度，通常有多個值。