[发明专利]一种基于声子晶体抑制侧边能量辐射的薄膜体声波谐振器

说明书

本发明属于射频微机电系统技术领域，涉及横向激励薄膜体声波谐振器，具体提供一种基于声子晶体抑制侧边能量辐射的薄膜体声波谐振器，用以解决现有横向激励薄膜体声波谐振器在悬梁系绳处的侧边能量泄漏问题。本发明在Freestanding型结构或SMR布拉格反射结构的宽带活塞模式谐振器的基础上，在叉值换能器的电极指条与宽带活塞结构之间引入声子晶体作为侧边能量辐射抑制结构，并匹配设计声子晶体的具体单元结构：贯穿压电薄膜的“十”字型孔或设置于压电薄膜上的圆形金属柱，从而将声波能量约束在叉指电极对谐振腔内，即解决侧边能量泄漏问题，显著提升带内品质因数，使得本发明谐振器尤其适用于做成5G频段(N77、N78、N79等高频大带宽频段)高品质因数滤波器。

技术领域

本发明属于射频微机电系统技术领域，涉及横向激励薄膜体声波谐振器，具体为一种基于声子晶体抑制侧边能量辐射的高品质因数薄膜体声波谐振器。

背景技术

近年来，旋转Y形切割的铌酸锂LiNbO₃(LN)压电基板上的A1型兰姆波谐振器在5G频段中的使用引起了很多关注；在这种类型的谐振器中，通过对谐振器的背部采用不同声阻抗材料进行堆叠形成固态装配结构(SMR型)或直接采用空气腔(Freestanding型)会对谐振器的能量有一定的限制作用，而通过在叉指电极指尖和电极母线之间、谐振器与外围保护接地金属之间分别放置横向宽带活塞结构和纵向宽带活塞结构(蚀刻窗口)，可以同时实现横向模式抑制和能量限制。尽管如此，侧面泄漏这种现象仍然发生在谐振器的两个相邻的横向宽带活塞结构之间，从而导致谐振器的能量损耗和品质因数的降低。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中的上述不足，提出一种基于声子晶体抑制侧边能量辐射的薄膜体声波谐振器，用以提升薄膜体声波谐振器的品质因数。本发明基于Freestanding型结构或SMR布拉格反射结构的宽带活塞模式谐振器，在叉值换能器的电极指条与宽带活塞结构之间引入声子晶体作为侧边能量辐射抑制结构，能够在宽频率范围内抑制谐振器侧边能量辐射，进而显著提升谐振器的品质因数、改善带内性能。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于声子晶体抑制侧边能量辐射的薄膜体声波谐振器，包括：衬底202，衬底上依次层叠设置的高声阻抗薄膜204、低声阻抗薄膜203、压电薄膜201，压电薄膜上设置的叉指换能器、接地保护电极104；其中，所述叉指换能器位于压电薄膜201上表面的中心处，所述接地保护电极104围绕压电薄膜201的边缘设置、且包围所述叉指换能器，所述叉指换能器的电极指条与母线之间设置有横向宽带活塞结构301、叉指换能器与接地保护电极104之间设置有纵向宽带活塞结构303；其特征在于，所述叉指换能器的每一根电极指条的两侧对称设置有声子晶体302、并且声子晶体位于电极指条与横向宽带活塞结构301之间；并且，声子晶体与电极指条、声子晶体与横向宽带活塞结构之间保持相同间距。

一种基于声子晶体抑制侧边能量辐射的薄膜体声波谐振器，包括：衬底202，衬底上设置的压电薄膜201，压电薄膜上设置的叉指换能器、接地保护电极104；其中，所述衬底202的底部开设背腔，位于叉指换能器的正下方；所述叉指换能器位于压电薄膜201上表面的中心处，所述接地保护电极104围绕压电薄膜201的边缘设置、且包围所述叉指换能器，所述叉指换能器的电极指条与母线之间设置有横向宽带活塞结构301、叉指换能器与接地保护电极104之间设置有纵向宽带活塞结构303；其特征在于，所述叉指换能器的每一根电极指条的两侧对称设置有声子晶体302、并且声子晶体位于电极指条与横向宽带活塞结构301之间；并且，声子晶体与电极指条、声子晶体与横向宽带活塞结构之间保持相同间距。

进一步的，上述两个薄膜体声波谐振器中，

所述声子晶体由呈阵列排布的若干个单元结构构成，所述单元结构为贯穿压电薄膜201、低声阻抗薄膜203与高声阻抗薄膜204的“十”字型孔；更进一步的，所述“十”字型孔声子晶体的阵列个数大小范围为长(4～16个)×宽(2～8个)；所述“十”字型孔内填充二氧化硅。