[發明專利]面內拉伸模態射頻微機電諧振器

在審

• 申請號: 202110568612.0
• 申請日: 2021-05-24
• 公開（公告）號: CN113114149A
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 劉文立;楊晉玲;袁泉;陳澤基;楊富華
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: H03H3/007
• 分類號: H03H3/007;H03H9/24
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 孫蕾

1.一種面內拉伸模態射頻微機電諧振器，其特征在于，包括：

諧振單元，工作于面內拉伸模態下；其中，定義所述諧振單元由在所述面內拉伸模態下的諧振振動而產生位移量變化的邊緣位置為振動部；

支撐單元，包括支撐梁和基座；其中，所述支撐梁包括形成復合結構的直梁和框型梁；其中，所述支撐梁用于支撐所述諧振單元；其中，所述基座與所述支撐梁相連，用于維持所述諧振單元的懸空；

電極，設置于所述諧振單元的振動部處，用于驅動和檢測所述諧振單元進行諧振振動的換能結構。

2.根據權利要求1所述的面內拉伸模態射頻微機電諧振器，其特征在于，其中，所述諧振單元包括多個；

所述面內拉伸模態射頻微機電諧振器還包括：

耦合梁，用于耦合相鄰兩個所述諧振單元；其中，所述耦合梁連接于所述諧振單元的振動部上。

3.根據權利要求2所述的面內拉伸模態射頻微機電諧振器，其特征在于，所述耦合梁與所述諧振單元呈線性排布，形成一維拓撲結構；其中，所述直梁的一端連接于所述諧振單元上；所述直梁的另一端與所述框型梁相連；所述框型梁與所述基座相連。

4.根據權利要求2所述的面內拉伸模態射頻微機電諧振器，其特征在于，所述耦合梁與所述諧振單元呈非線性排布，形成二維拓撲結構；其中，所述直梁的一端連接于所述耦合梁上；所述直梁的另一端與所述框型梁相連；所述框型梁與所述基座相連。

5.根據權利要求3或4所述的面內拉伸模態射頻微機電諧振器，其特征在于，所述耦合梁連接于所述諧振單元的振動部的中心位置上。

6.根據權利要求1所述的面內拉伸模態射頻微機電諧振器，其特征在于，所述諧振單元為軸對稱結構；其中，所述諧振單元的面內形狀包括圓形、橢圓形、圓角化的偶數多邊形中的至少一種。

7.根據權利要求1所述的的面內拉伸模態射頻微機電諧振器，其特征在于，所述支撐梁為軸對稱結構；其中，所述支撐梁的框型結構包括矩形框結構、弧形框結構、梯形框結構中的至少一種；其中，所述支撐梁的材料包括金屬、硅基材料、SiC、金剛石、III-V族半導體、壓電材料中的至少一種；其中，所述基座為軸對稱結構；其中，所述基座的面內幾何形狀包括多邊形、弧形、框形中的至少一種。

8.根據權利要求3所述的面內拉伸模態射頻微機電諧振器，其特征在于，所述諧振單元的非振動部上包括位移節點；其中，所述支撐梁的所述直梁連接于所述諧振單元的位移節點上。

9.根據權利要求4所述的面內拉伸模態射頻微機電諧振器，其特征在于，所述耦合梁包括直耦合梁和/或彎曲耦合梁；

其中，所述直耦合梁的面內幾何形狀包括正方形、矩形、環形中的至少一種；

其中，所述彎曲耦合梁是由直耦合梁以與所述直梁的連接點為彎折點經過彎曲形成的；

其中，所述彎曲耦合梁的彎曲夾角包括0°到180°；

其中，所述耦合梁的材料包括硅基材料、金剛石、SiC、III-V族半導體、壓電材料中的至少一種。

10.根據權利要求1所述的面內拉伸模態射頻微機電諧振器，其特征在于，所述電極形狀包括平板、叉指、梳齒、鋸齒中的至少一種；其中，所述電極的材料包括硅基材料、AlN、ZnO、LiNbO₃、SiC、金剛石、III族半導體、V族半導體、金屬中的至少一種；其中，所述諧振單元與所述電極之間的換能機制包括壓電換能機制或靜電換能機制；其中，采用壓電換能機制時，所述電極與所述諧振單元直接接觸；其中，采用靜電換能機制時，所述諧振單元與所述電極具有一間隔為微納尺度的介質層；其中，所述介質層內配置為不填充電介質材料、部分填充電介質材料或全部填充電介質材料；其中，所述電介質材料包括HfO₂、SiN_x、復合電介質材料中的至少一種。