[发明专利]基于局域共振体的声子晶体结构及其制作方法

说明书

本发明涉及一种基于局域共振体的声子晶体结构及其制作方法，所述声子晶体结构包括设有凹槽的基底，所述凹槽的内壁沉积有绝缘层；与所述基底键合形成空腔的固体基板、形成于所述固体基板两端的压电薄膜、形成于所述压电薄膜上的叉指电极结构以及形成位于空腔上方的固体基板上的声子晶体结构。所述制作的方法特征为固体基板悬空在空腔上方，局域共振声子晶体通过在固体基板上方沉积固体结构层，并对所述固体结构层进行图形化形成共振结构来构成。由于局域共振声子晶体结构悬空在衬底上方，因此消除了器件工作过程中，声学波通过衬底的损耗，从而提高了器件的性能。

技术领域

本发明涉及微机电系统、微声学和微机械加工领域，特别是涉及一种基于局域共振原理的声子晶体的声学波控制结构及其制作方法。

背景技术

目前，声子晶体已经被应用到很多领域，用于结构的隔震，降噪，以及声学波的控制传输，以提高各类器件的性能以及寿命。通常，因为作用机理的不同，声子晶体可以分为两种类型：布拉格散射型，局域共振型。其中布拉格散射型通过结构的散射，衍射叠加来构成声子晶体所具有的声学波禁带；而局域共振型则通过其单个结构与声学波的相互作用，产生共振来构成声学波禁带。

近年来，随着微米纳米加工技术的提高以及成熟，声子晶体开始应用到MEMS(微机电系统)结构中，其工作频段也开始拓展到MHz乃至GHz。利用该频段的声子晶体，其可以用于构成各类信号处理器件，声表波控制器件，谐振器器件。但，现时的应用于MEMS中的声子晶体都为布拉格散射类型，基本没有局域共振类型，而局域共振类型的声子晶体通常会具有更好的性能。

基于此，本发明提供一种基于局域共振体的声子晶体结构及其制作方法以解决上述技术问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于局域共振体的声子晶体结构及其制作方法，以将其用于MEMS器件中，用于解决现有声学器件中声学场无法进行控制方法匮乏、声学波畸变、及利用效率低等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种基于局域共振体的声子晶体结构制作方法，该制作方法至少包括如下步骤：

提供一正面设有凹槽的基底；

沉积绝缘材料，形成覆盖所述基底以及凹槽内壁的绝缘层；

在上述结构上键合固体基板，使得所述固体基板与所述凹槽之间形成空腔；

形成压电薄膜层，覆盖所述固体基板，图形化所述压电薄膜层形成位于固体基板两端的压电元件；

形成金属层，覆盖所述固体基板和所述压电元件，图形化所述金属层形成位于所述压电元件上用于实现声学波激励及检测装置的叉指电极结构；

沉积结构层，覆盖所述固体基板和所述叉指电极结构；

刻蚀所述结构层，形成位于空腔上方的固体基板上的声子晶体结构。

优选的，所述图形化所述压电薄膜层形成位于固体基板两端的压电元件具体是指旋涂光刻胶、曝光、显影，最后通过刻蚀形成压电元件。

优选的，所述位于固体基板上的声子晶体结构为周期性排列，其按照晶格分布在所述固体基板上。

优选的，局域共振声子晶体结构的振动频率与声子晶体结构的高度成反比。

优选的，设有凹槽的基底材料为硅。

优选的，在图形化所述压电薄膜层形成压电元件包括形成声学波激励装置的压电元件的同时形成声学波检测装置的压电元件的步骤；在图形化所述金属层形成声学波激励装置的叉指电极结构的同时也形成声学波检测装置的叉指电极结构的步骤。