[发明专利]兰姆波谐振器

说明书

技术领域

本发明涉及谐振器领域，具体来说，涉及一种兰姆波谐振器。

背景技术

随着人类需求的增长，未来的射频器件需要满足小型化、低功率和片上多功能等要求。近年来被广泛研究的MEMS兰姆波谐振器(Lambwaveresonator，LWR)具有其特定的声学特征和谐振结构，日益成为较满意的中频器件。在兰姆波谐振器中，因为对称兰姆波模式S₀的波速较高且色散较低，因此最常被使用。然而，在兰姆波谐振器中，主模的谐振峰附近常会存在由横向传播的声波引发的寄生谐振峰。这些寄生模式会在滤波器中产生纹波和毛刺，从而降低谐振器的品质。

下面对传统的兰姆波谐振器关于横向模式进行详细阐述：

传统的氮化铝(AlN)兰姆波谐振器的结构如图1所示，由氮化铝构成的压电层上下都存在着金属钼(Mo)构成的叉指电极(如图1(b))，这样的结构是为了使谐振器获得最高的机电耦合系数()。如图1(a)所示建立直角坐标系：电极宽度方向为x轴，电极长度方向为y轴，器件厚度方向为z轴。图2(a)中，平行于x轴传播的兰姆波S₀被前后自由边界反射后叠加形成驻波，这种会引发最强的电学响应的模式成为主模；如果声波以如图2(b)所示的非垂直的角度入射到边界并被反射，在谐振腔中叠加后会形成沿着y轴传播的横向模式，这种横向模式的谐振频率可被表示为：

ftrcans=vcomp2π(πW)2+k2=fc1+(W×kπ)2]]>公式(1)

这里v_comp是兰姆波S₀在氮化铝和钼的组合层中的波速，W是叉指电极的空间周期间距(指状物的宽度和指状物之间的间距之和)；f_c是横向模式的截止频率；k是横向模式在y方向上的波数。公式(1)表明横向模式的频率高于其截止频率，因此兰姆波谐振器是“类型I”的器件，横向模式的色散关系如图4中的实线所示。

对于谐振器中任意的谐振模式，其机电耦合系数均能够反映谐振的强度，可由下式定义：