[發(fā)明專利]一種可提高FOM值的二維蘭姆波射頻諧振器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010867930.2
• 申請(qǐng)日: 2020-08-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112039478A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-12-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫成亮;童欣;劉婕妤;鄒楊;周杰;徐沁文
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號(hào): H03H9/15
• 分類號(hào): H03H9/15;H03H9/145;H03H3/02
• 代理公司: 武漢科皓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 吳楚

本發(fā)明涉及一種可提高FOM值的二維蘭姆波射頻諧振器，包括壓電層和設(shè)置于所述壓電層表面的電極陣列，所述電極陣列中包括第一電極塊和第二電極塊，所述第一電極塊的尺寸大于第二電極塊。本發(fā)明使諧振器的有效機(jī)電耦合系數(shù)以及品質(zhì)因子均得到了很大的提高，進(jìn)而提高了FOM值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及諧振器領(lǐng)域，具體指一種可提高FOM值的二維蘭姆波射頻諧振器。

背景技術(shù)

當(dāng)前射頻諧振器的市場(chǎng)主要被表面聲波諧振器(SAWR，Surface Acoustic WaveResonator)和薄膜體聲波諧振器(FBAR，Thin Film Bulk Acoustic Wave Resonator)占據(jù)，它們因?yàn)榘l(fā)展時(shí)間長(zhǎng)，技術(shù)成熟，性能優(yōu)越，成為目前應(yīng)用最廣泛的器件。但是它們也存在一些不足，SAW的頻率主要由叉指電極決定，但是由于光刻極限以及壓電材料聲速低等，不能達(dá)到很高的工作頻率；FABR基于壓電系數(shù)d₃₃工作，諧振頻率主要由壓電層厚度決定，因此單片晶圓上不能同時(shí)集成多種頻率的器件，若是要實(shí)現(xiàn)調(diào)頻，必須增加一些更復(fù)雜的工藝，這樣大大提高的設(shè)計(jì)難度和制造成本。因此后來(lái)Piazza等人提出一種蘭姆波諧振器，蘭姆波諧振器兼具上述兩種諧振器的優(yōu)點(diǎn)，還能夠彌補(bǔ)它們的不足，實(shí)現(xiàn)超高頻工作頻率的同時(shí)還可以在一片晶圓上集成多種頻率的器件，由此成為研究熱點(diǎn)。

傳統(tǒng)的蘭姆波諧振器是一種三明治結(jié)構(gòu)，即在壓電層的上下表面形成電極，上下電極可為以下幾種模式：IDT-IDT、IDT-接地、IDT-懸浮、IDT-無(wú)。諧振器工作時(shí)，相鄰叉指電極加極性相反的電壓，由于逆壓電效應(yīng)，壓電層產(chǎn)生形變，進(jìn)而產(chǎn)生聲波，聲波傳播到邊緣時(shí)不斷被反射，然后產(chǎn)生駐波，引發(fā)諧振。

傳統(tǒng)蘭姆波諧振器工作時(shí)主要是利用壓電材料的d₃₁系數(shù)，產(chǎn)生橫向的變形，普遍存在機(jī)電耦合系數(shù)低，Q值小的問(wèn)題，因此有人提出一種二維蘭姆波諧振器，該種諧振器基于壓電材料的d₃₁和d₃₃系數(shù)工作，同時(shí)激發(fā)出橫向和縱向的振動(dòng)，因此諧振器的壓電耦合系數(shù)能夠得到很大的提升，但是這種高有效機(jī)電系數(shù)的諧振器，品質(zhì)因子Q往往比較低，F(xiàn)OM(Figure of Merit)值是有效機(jī)電耦合系數(shù)和品質(zhì)因子的綜合評(píng)價(jià)系數(shù)，根據(jù)公式1計(jì)算：

目前二維蘭姆波諧振器還處在理論研究階段，要使該種諧振器從實(shí)驗(yàn)室進(jìn)入市場(chǎng)，那么必須進(jìn)一步提高諧振器的性能，使其搭建的濾波器具有較大的帶寬，較小的插入損耗以及通帶紋波。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提出一種二維蘭姆波射頻諧振器，該諧振器結(jié)構(gòu)可獲得較高的FOM值。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的方案是：

一種可提高FOM值的二維蘭姆波射頻諧振器，包括壓電層和設(shè)置于所述壓電層表面的電極陣列，所述電極陣列中包括第一電極塊和第二電極塊，所述第一電極塊的尺寸大于第二電極塊。

優(yōu)選地，所述電極陣列包括若干第一電極陣列和第二電極陣列，所述第一電極陣列包括若干第一電極塊，所述相鄰第一電極塊之間通過(guò)第一電橋相連；所述第二電極陣列包括若干第二電極塊，所述相鄰第二電極塊之間通過(guò)第二電橋相連；所述第一電極陣列和第二電極陣列依次交替排列。

優(yōu)選地，所述電極陣列為叉指電極或者為同心圓環(huán)、同心多邊形環(huán)狀。

優(yōu)選地，所述電極陣列位于所述壓電層的任一表面或者位于所述壓電層的上下兩個(gè)表面。均設(shè)置有電極陣列，該種諧振器不一定是壓電層的上下表面均設(shè)置電極的結(jié)構(gòu)，也可為壓電層下表面為平板電極，上電極為圖案化電極陣列的結(jié)構(gòu)，同時(shí)也可為壓電層下表面無(wú)電極，上表面為圖案化電極陣列的結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，當(dāng)所述電極陣列位于所述壓電層的其中一個(gè)表面時(shí)，另一個(gè)表面可以無(wú)電極，也可以為平板電極。當(dāng)所述壓電層上下表面均為電極陣列時(shí)，兩電極陣列的方向互相垂直、平行或?yàn)橥Y(jié)構(gòu)。