[实用新型]一种薄膜腔声谐振器

说明书

本实用新型公开了一种薄膜腔声谐振器，包括：硅衬底，所述硅衬底上设有空腔；电极层，包括第一电极层和第二电极层，所述第一电极层设为石墨烯薄膜，所述第一电极层和第二电极层依次设在所述硅衬底上方，所述第一电极层和第二电极层的水平面积均小于所述硅衬底的水平面积，所述第一电极层与第二电极层在水平面上的正投影只在所述空腔处相重合；压电层，设在所述第一电极层与第二电极层之间。本实用新型采用石墨烯薄膜作为电极层，减小电极厚度，可提升谐振器的Q值和有效机电耦合系数，从而提高信号转换效率。

技术领域

本实用新型涉及薄膜腔声谐振领域，尤其涉及一种薄膜腔声谐振器。

背景技术

随着5G的到来，增加了新的频段应用于5G，而这些频段都是高频端，分别为n41，n78和n79，而其中最低的n41应用频率也在2496MHz，超过2GHz，近2.5GHz，此时普遍的SAW滤波器已经很难满足频率适用了，因此使用FBAR滤波器是目前最佳的解决方案。

FBAR(film bulk acoustic resonator，薄膜腔声谐振)是具有压电效应材料和能够形成(逆)压电效应结构的所构造的元器件。而FBAR的工作原理是：在电极-压电材料-电极组成的堆叠核心结构中，通过在电极施加电压，压电材料产生形变；而当施加的是交变电压时，此时结构会产生压电效应。这个过程中，电能转化成机械能，通过声波在结构中传播，而在引起振动的同时，振动也会产生电信号，即通过逆压电效应，将机械能转化成电能信号进行输出。压电效应和逆压电效应同时存在，相互作用，并在相互作用的过程能够产生谐振，从而把信号选择出来。

FBAR通过级联可以形成滤波效果，即FBAR滤波器。FBAR滤波器具有低插损，高频率选择性等优点，但目前的FBAR器件因其电极本身存在一定厚度，相当于延长了声波路径，使得引起频偏；且传统电极材料的阻抗与厚度也有关联，因此在设计中增加了一些不确定的变量，使得设计变得困难。

其次，对于目前的FBAR来说，Q值和kt2(有效机电耦合系数)是两个关键，但在一定程度上，Q值和kt2存在着相互制约，当提升Q值，kt2将会降低，而如果为了增加kt2，那么Q值将会做出牺牲，使得谐振器的传输特性无法提高。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种薄膜腔声谐振器，采用石墨烯薄膜作为电极层，减小电极厚度，可提升谐振器的Q值和有效机电耦合系数，从而提高信号转换效率。

本实用新型的目的采用如下技术方案实现：

一种薄膜腔声谐振器，包括：

硅衬底，所述硅衬底上设有空腔；

电极层，包括第一电极层和第二电极层，所述第一电极层设为石墨烯薄膜，所述第一电极层和第二电极层依次设在所述硅衬底上方，所述第一电极层和第二电极层的水平面积均小于所述硅衬底的水平面积，所述第一电极层与第二电极层在水平面上的正投影只在所述空腔处相重合；

压电层，设在所述第一电极层与第二电极层之间。

进一步地，所述空腔的内侧壁均与所述空腔的底面之间设有80°～88°的倾角。

进一步地，所述空腔的四周设有多个开槽，每个所述开槽向上延伸并贯穿所述压电层，使所述开槽显露于所述压电层外，与外界大气相连通。

进一步地，所述第一电极层和所述第二电极层分别从所述压电层的两端开始延伸并完全覆盖所述空腔的正上方。

进一步地，所述第一电极层的水平面积大于第二电极层的水平面积。

进一步地，所述第二电极层设为石墨烯薄膜或金属层。

相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：